一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明属于机械技术领域，提出一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置。提出的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置具有用以模拟凸轮轴装配及试验环境的轴承壳体（1）；轴承壳体（1）为长方体；所述轴承壳体（1）的中心具有三段式阶梯通孔；轴承壳体（1）的左、右两端分别安装有左端盖（2）、右端盖（8）；凸轮轴（4）上的两个主轴颈（21）分别位于轴承壳体两端的通孔内；凸轮轴的右端伸出右端盖（8），并通过连接体与驱动电机（11）连接；对应进气凸轮（5）、排气凸轮（6）分别设置有气阀组件；气阀组件包括有阀体（18）、挺柱（20）和挺杆（16）。本发明能很方便地监测凸轮轴和挺柱在不同载荷下的磨损情况。
【专利说明】
一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置
技术领域
[0001]本发明属于机械技术领域，具体涉及一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置。
【背景技术】
[0002]凸轮轴和挺柱是柴油发动机的重要部件，它们控制气阀开闭，为柴油机提供缸内燃烧必须的新鲜空气；凸轮轴和挺柱是一对配合偶件，工作时高速运转，凸轮轴最高转速可达1200转每分钟，凸轮轴和挺柱工作时受到来自气阀弹簧和气缸内燃气的循环作用力，在该循环力的作用下，凸轮轴进排气凸轮型面与挺柱的结合面之间容易产生疲劳磨损，进而降低柴油发动机的可靠性。
[0003]在开发柴油发动机的过程中，验证凸轮轴和挺柱这对配合偶件的耐磨性是非常必要的；目前许多柴油机开发部门都是在柴油机整机上对凸轮轴和挺柱的耐磨性进行验证，这种验证方法存在以下几个方面的不足:
1、试验成本较高。按照磨损试验机理，凸轮轴和挺柱必须完成至少17个工作循环，按凸轮轴转速900转每分钟计算，柴油机要累计运行185个小时，这将产生巨大的试验费用。
[0004]2、试验效果不理想。在柴油发动机整机试验平台上，发动机转速、机油品质、机油温度、机油压力、凸轮轴和挺柱的工作载荷不能随意调整，这就无法考核凸轮轴和挺柱在恶劣工况下的工作状况，如发动机超速、因气缸内燃烧压力异常增大而造成凸轮轴和挺柱承受载荷过大、发动机所用机油品质量略差、发动机油压力异常、发动机机油温度偏高或偏低等异常情况。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置。
[0006]本发明采用下述技术方案完成其发明任务:
一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，所述的凸轮轴具有中间轴，所述中间轴上具有与其一体成型的主轴颈，且所述主轴颈的直径大于所述中间轴的直径;所述的中间轴上具有与其一体成型的主轴颈，且所述主轴颈的直径大于所述中间轴的直径;所述的主轴颈为两个，其中一个所述的主轴颈位于中间轴的左端，另一个所述的主轴颈位于中间轴的右端;所述右侧主轴颈的右端具有与其一体成型的光轴，且所述光轴的直径等于所述中间轴的直径;所述光轴的右端具有由左向右渐缩径的锥段轴，并在锥段轴的右端具有外圆面具有外螺纹的圆柱段轴;所述的凸轮轴上套置有进气凸轮和排气凸轮，且所述的进气凸轮、排气凸轮位于两个所述的主轴颈之间；所述的磨损试验装置具有用以模拟凸轮轴装配及试验环境的轴承壳体;所述的轴承壳体为长方体;所述轴承壳体的中心具有用以凸轮轴穿过的通孔;所述的通孔为三段式阶梯通孔，中间段通孔的直径小于两端通孔的直径;所述轴承壳体的左、右两端分别安装有用以将阶梯通孔封闭的左端盖、右端盖;凸轮轴上的两个所述主轴颈分别位于轴承壳体两端的所述通孔内，并在主轴颈与所述的通孔之间设置衬套;所述凸轮轴的右端伸出右端盖，并通过连接体与驱动电机连接，由所述的驱动电机带动其旋转；
对应所述的进气凸轮、排气凸轮分别设置有用以对凸轮进行载荷加载的气阀组件;所述的气阀组件包括有阀体、挺柱和挺杆;所述的阀体垂直于所述的轴承壳体设置并与所述的轴承壳体固联;所述的阀体为中心具有台阶通孔的阶梯柱状结构，所述的阀体的中间轴颈最大，下端轴颈最小；阀体中心所具有的台阶通孔为上大下小的结构;所述阀体的下端轴颈位于轴承壳体上所具有的通孔内，并与轴承壳体上所具有的通孔间隙配合;所述的挺柱位于阀体所述台阶通孔的底部，挺柱外圆与台阶通孔间隙配合并分别与所述的进气凸轮和排气凸轮接触;所述的挺柱为中心具有盲孔的结构，且所述盲孔的底面具有球型凹槽;所述的挺杆位于所述挺柱的盲孔内；所述的挺杆为上小下大的阶梯轴状结构;所述挺杆的下部阶梯轴的中心具有用以减重的阶梯孔;所述挺杆的底部具有与所述的球型凹槽吻配的球头;所述的球头上具有与挺杆上的阶梯孔连通的通孔，该通孔可以在球头与挺杆焊接时起到放气作用;所述阀体的顶部固定有用以将其中心所具有的台阶通孔封闭的压块;所述的压块为上大下小的阶梯状结构，压块的台阶压在阀体的上端面上并与所述的阀体固联;压块的下部位于阀体的台阶通孔内；所述压块的中心具有上大下小阶梯通孔，且上部直径较大的通孔为螺纹孔，下部直径较小的通孔为作为进油孔的光孔，润滑油通过所述的光孔、阀体内孔、阀体与挺杆之间的间隙进入进气凸轮或排气凸轮与挺柱的结合面上；
所述的压块与所述的挺杆之间设置有用以对凸轮轴和挺柱提供工作载荷的弹簧，所述弹簧的下端套置在与挺杆过盈配合的弹簧座上，上端通过气门旋转块与所述的压块弹性连接，通过更换弹簧、调整压块高度等措施改变弹簧的刚度和预紧力，改变凸轮轴和挺柱的工作载荷，方便地监测凸轮轴和挺柱在不同载荷下的磨损情况;所述的气门旋转块用于对弹簧进行导向。
[0007]所述的轴承壳体上具有用以安装气阀组件的安装孔，安装孔的轴线垂直于轴承壳体的中心通孔的轴线;所述的安装孔为两个，分别对应进气凸轮、排气凸轮设置;两个所述的安装孔与轴承壳体的中心通孔相连通。
[0008]
所述左端盖为阶梯轴状，小轴外圆上开有环形槽，端面靠外侧沿圆周均布有多个光孔，多个光孔与轴承壳体左侧端面上的螺纹孔通过螺栓连接，将左端盖固定在轴承壳体上;所述左端盖的外壁面上具有用以安装衬套的环形空腔。
[0009]所述右端盖的结构与左端盖的结构相同；所述右端盖的中心具有用以凸轮轴的光轴穿过的通孔，且所述的光轴与右端盖上的通孔过盈配合，用以防止轴承壳体内的机油通过凸轮轴上的光轴与右端盖的缝隙流到外界。
[0010]所述气门旋转块为上大下小的阶梯轴;所述弹簧的上端套置在气门旋转块的小阶梯轴上;所述气门旋转块的中心具有连通阀体上光孔与阀体内腔的阶梯孔。
[0011]所述连接体包括连接轴、垫片和锁紧螺母;所述连接轴的中心具有与凸轮轴的锥段轴配合的锥孔;所述垫片与连接轴端面紧贴;所述锁紧螺母与凸轮轴的圆柱段螺纹连接，将凸轮轴与连接轴连接在一起。
[0012]本发明提出的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱磨损试验装置，采用上述技术方案，具有如下有益效果:
1)挺柱、挺杆、气阀弹簧、气门旋转机构均可以从阀体中很方便地拆下，便于观察挺柱磨损情况，并可以直接从阀体孔中向下观察进、排气凸轮的磨损情况；
2)通过更换弹簧、调整压块高度等措施改变弹簧的刚度和预紧力，从而改变凸轮轴和挺柱的工作载荷，很方便地监测凸轮轴和挺柱在不同载荷下的磨损情况；
3)机油在从压块上流入阀体内腔前，可以通过调压装置和温控装置，任意改变机油的压力和温度，从而监测凸轮轴和挺柱在不同润滑条件下的磨损情况。
[0013]4)驱动电机由变频器驱动，可使凸轮轴转速在200r/min?1500r/min之间连续可调，很方便地监测凸轮轴和挺柱在不同转速下的磨损情况。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为图1的A-A剖视图。
[0016]图中:1、轴承壳体;2、左端盖;3、0形圈；4、中间轴;5、进气凸轮;6、排气凸轮;7、衬套;8、右端盖;9、轴密封圈；1、连接轴；11、驱动电机；12、锁紧螺母，13、垫片；14、气门旋转块;15、气阀弹簧;16、挺杆;17、压块;18、阀体;19弹簧座;20、挺柱，21、主轴颈。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明:
如图1所示，一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，所述的凸轮轴具有中间轴4，所述中间轴4上具有与其一体成型的主轴颈21，且所述主轴颈21的直径大于所述中间轴4的直径;所述的主轴颈21为两个，其中一个所述的主轴颈21位于中间轴4的左端;所述中间轴4的右端具有与其一体成型的光轴，且所述光轴的直径小于所述中间轴的直径;所述光轴的右端具有由左向右渐缩径的锥段轴，并在锥段轴的右端具有外圆面具有外螺纹的圆柱段轴;所述的凸轮轴4上套置有进气凸轮5和排气凸轮6，且所述的进气凸轮5、排气凸轮6位于两个所述的主轴颈之21间，这充分模拟了柴油机凸轮的实际结构;所述的磨损试验装置具有用以模拟凸轮轴装配及试验环境的轴承壳体I;所述的轴承壳体I为长方体;所述轴承壳体I的中心具有用以凸轮轴穿过的通孔;所述的通孔为三段式阶梯通孔，中间段通孔的直径小于两端通孔的直径;所述轴承壳体I的左、右两端分别安装有用以将阶梯通孔封闭的左端盖2、右端盖8;凸轮轴4上的两个所述主轴颈21分别位于轴承壳体两端的所述通孔内，并在主轴颈21与所述的通孔之间设置衬套7;所述凸轮轴的右端伸出右端盖8，并通过连接体与驱动电机11连接，由所述的驱动电机11带动其旋转；
对应所述的进气凸轮5、排气凸轮6分别设置有用以对凸轮进行载荷加载的气阀组件；结合图2，所述的气阀组件包括有阀体18、挺柱20和挺杆16;所述的阀体18垂直于所述的轴承壳体I设置并与所述的轴承壳体I固联;所述的阀体18为中心具有台阶通孔的阶梯柱状结构，所述的阀体18的中间轴颈最大，下端轴颈最小；阀体中心所具有的台阶通孔为上大下小的结构;所述阀体18的下端轴颈位于轴承壳体I上所具有的通孔内，并与轴承壳体I上所具有的通孔间隙配合;所述的挺柱位于阀体所述台阶通孔的底部，挺柱外圆与台阶通孔间隙配合并分别与所述的进气凸轮和排气凸轮接触;所述的挺柱20为中心具有盲孔的结构，且所述盲孔的底面具有球型凹槽;所述的挺杆16位于所述挺柱20的盲孔内；所述的挺杆16为上小下大的阶梯轴状结构;述挺杆的下部阶梯轴的中心具有用以减重的阶梯孔;所述挺杆16的底部具有与所述的球型凹槽吻配的球头;所述的球头上具有与挺杆上的阶梯孔连通的通孔该通孔可以在球头与挺杆焊接时起到放气作用;所述阀体18的顶部固定有用以将其中心所具有的台阶通孔封闭的压块17;所述的压块17为上大下小的阶梯状结构，压块17的台阶压在阀体18的上端面上并与所述的阀体18固联;压块17的下部位于阀体的台阶通孔内；所述压块17的中心具有上大下小阶梯通孔，且上部直径较大的通孔为螺纹孔，下部直径较小的通孔为作为进油孔的光孔，润滑油通过所述的光孔、阀体内孔、阀体与挺杆之间的间隙进入进气凸轮或排气凸轮与挺柱的结合面上；
所述的压块17与所述的挺杆16之间设置有用以对凸轮轴和挺柱提供工作载荷的弹簧15所述弹簧15的下端套置在与挺杆过盈配合的弹簧座19上，上端通过气门旋转块17与所述的压块17弹性连接通过更换弹簧、调整压块高度等措施改变弹簧的刚度和预紧力，改变凸轮轴和挺柱的工作载荷，方便地监测凸轮轴和挺柱在不同载荷下的磨损情况;所述的气门旋转块用于对弹簧进行导向。
[0018]所述的轴承壳体I上具有用以安装气阀组件的安装孔，安装孔的轴线垂直于轴承壳体的中心通孔的轴线;所述的安装孔为两个，分别对应进气凸轮、排气凸轮设置;两个所述的安装孔与轴承壳体的中心通孔相连通。
[0019]所述左端盖2为阶梯轴状，小轴外圆上开有环形槽，端面靠外侧沿圆周均布有多个光孔，多个光孔与轴承壳体左侧端面上的螺纹孔通过螺栓连接，将左端盖固定在轴承壳体上;所述左端盖2的外壁面上具有用以安装衬套的环形空腔。
[0020]所述右端盖8的结构与左端盖2的结构相同；所述右端盖8的中心具有用以凸轮轴的光轴穿过的通孔，且所述的光轴与右端盖上的通孔过盈配合，用以防止轴承壳体内的机油通过凸轮轴上的光轴与右端盖的缝隙流到外界。
[0021]所述气门旋转块14为上大下小的阶梯轴;所述弹簧的上端套置在气门旋转块的小阶梯轴上;所述气门旋转块的中心具有连通阀体上光孔与阀体内腔的阶梯孔。
[0022]所述连接体包括连接轴10、垫片13和锁紧螺母12；所述连接轴10的中心具有与凸轮轴的锥段轴配合的锥孔;所述垫片13与连接轴端面紧贴;所述锁紧螺母12与凸轮轴的圆柱段螺纹连接，将凸轮轴与连接轴10连接在一起。
[0023]本发明所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱磨损试验装置工作原理:驱动电机11通过连接轴10带动凸轮轴旋转，凸轮轴上的进气凸轮5、排气凸轮6在旋转过程中带动挺柱20往复运动，当挺柱20向上运动时，带动挺杆16和弹簧座19向上运动，此时弹簧15被压缩，产生的压缩力反作用给挺柱20和凸轮，这样，凸轮轴和挺柱20在工作过程中受到来自弹簧15的周期作用力，通过调整弹簧15的刚度和压缩量，可以模拟凸轮轴段4和挺柱20在柴油发动机上工作时的作用力，也可以任意调整凸轮轴和挺柱20所受载荷，考核它们在过载情况下的磨损情况。
[0024]本发明所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱磨损试验装置的监测方法:当试验装置运行一段时间后，若要检查进、排气凸轮和挺柱磨损情况，操作方法是:首先，拆下压块17与阀体18之间的紧固螺钉，拆下压块17、依次取出气门旋转机构14、气阀弹簧15、挺杆16及挺柱20，观察挺柱20的磨损情况，同时通过阀体18上正对进、排气凸轮5和6的通孔，观察进、排气凸轮5和6的磨损情况。
【主权项】
1.一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，所述的凸轮轴具有中间轴(4)，所述中间轴(4)上具有与其一体成型的主轴颈(21)，且所述主轴颈(21)的直径大于所述中间轴(4)的直径;所述的主轴颈(21)为两个，其中一个所述的主轴颈(21)位于中间轴(4)的左端；所述中间轴(4)的右端具有与其一体成型的光轴，且所述光轴的直径小于所述中间轴的直径;所述光轴的右端具有由左向右渐缩径的锥段轴，并在锥段轴的右端具有外圆面具有外螺纹的圆柱段轴;所述的凸轮轴(4)上套置有进气凸轮(5)和排气凸轮(6)，且所述的进气凸轮(5)、排气凸轮(6)位于两个所述的主轴颈(21)之间；其特征在于:所述的磨损试验装置具有用以模拟凸轮轴装配及试验环境的轴承壳体(I);所述的轴承壳体(I)为长方体;所述轴承壳体(I)的中心具有用以凸轮轴穿过的通孔;所述的通孔为三段式阶梯通孔，中间段通孔的直径小于两端通孔的直径;所述轴承壳体(I)的左、右两端分别安装有用以将阶梯通孔封闭的左端盖(2)、右端盖(8);凸轮轴(4)上的两个所述主轴颈(21)分别位于轴承壳体两端的所述通孔内，并在主轴颈(21)与所述的通孔之间设置衬套(7);所述凸轮轴的右端伸出右端盖(8)，并通过连接体与驱动电机(11)连接，由所述的驱动电机(11)带动其旋转； 对应所述的进气凸轮(5)、排气凸轮(6)分别设置有用以对凸轮进行载荷加载的气阀组件;所述的气阀组件包括有阀体(18)、挺柱(20)和挺杆(16);所述的阀体(18)垂直于所述的轴承壳体(I)设置并与所述的轴承壳体(I)固联;所述的阀体(18)为中心具有台阶通孔的阶梯柱状结构，所述的阀体(18)的中间轴颈最大，下端轴颈最小；阀体中心所具有的台阶通孔为上大下小的结构;所述阀体(18)的下端轴颈位于轴承壳体(I)上所具有的通孔内，并与轴承壳体(I)上所具有的通孔间隙配合;所述的挺柱位于阀体所述台阶通孔的底部，挺柱外圆与台阶通孔间隙配合并分别与所述的进气凸轮和排气凸轮接触;所述的挺柱(20)为中心具有盲孔的结构，且所述盲孔的底面具有球型凹槽;所述的挺杆(16)位于所述挺柱(20)的盲孔内；所述的挺杆(16)为上小下大的阶梯轴状结构;所述挺杆的下部阶梯轴的中心具有用以减重的阶梯孔;所述挺杆(16)的底部具有与所述的球型凹槽吻配的球头;所述的球头上具有与挺杆上的阶梯孔连通的通孔;所述阀体(18)的顶部固定有用以将其中心所具有的台阶通孔封闭的压块(17);所述的压块(17)为上大下小的阶梯状结构，压块(17)的台阶压在阀体(18)的上端面上并与所述的阀体(18)固联;压块(17)的下部位于阀体的台阶通孔内；所述压块(17)的中心具有上大下小阶梯通孔，且上部直径较大的通孔为螺纹孔，下部直径较小的通孔为作为进油孔的光孔，润滑油通过所述的光孔、阀体内孔、阀体与挺杆之间的间隙进入进气凸轮或排气凸轮与挺柱的结合面上； 所述的压块(17)与所述的挺杆(16)之间设置有用以对凸轮轴和挺柱提供工作载荷的弹簧(15);所述弹簧(15)的下端套置在与挺杆过盈配合的弹簧座(19)上，上端通过气门旋转块(17)与所述的压块(17)弹性连接通过更换弹簧、调整压块高度等措施改变弹簧的刚度和预紧力，改变凸轮轴和挺柱的工作载荷，方便地监测凸轮轴和挺柱在不同载荷下的磨损情况。2.如权利要求1所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，其特征在于:所述的轴承壳体(I)上具有用以安装气阀组件的安装孔，安装孔的轴线垂直于轴承壳体的中心通孔的轴线;所述的安装孔为两个，分别对应进气凸轮、排气凸轮设置;两个所述的安装孔与轴承壳体的中心通孔相连通。3.如权利要求1所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，其特征在于:所述左端盖(2)为阶梯轴状，小轴外圆上开有环形槽，端面靠外侧沿圆周均布有多个光孔，多个光孔与轴承壳体左侧端面上的螺纹孔通过螺栓连接，将左端盖固定在轴承壳体上;所述左端盖(2)的外壁面上具有用以安装衬套的环形空腔。4.如权利要求1所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，其特征在于:所述右端盖(8)的结构与左端盖(2)的结构相同；所述右端盖(8)的中心具有用以凸轮轴的光轴穿过的通孔，且所述的光轴与右端盖上的通孔过盈配合，用以防止轴承壳体内的机油通过凸轮轴上的光轴与右端盖的缝隙流到外界。5.如权利要求1所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，其特征在于:所述气门旋转块(14)为上大下小的阶梯轴;所述弹簧的上端套置在气门旋转块的小阶梯轴上;所述气门旋转块的中心具有连通阀体上光孔与阀体内腔的阶梯孔。6.如权利要求1所述的一种柴油发动机凸轮轴、挺柱的磨损试验装置，其特征在于:所述连接体包括连接轴(1 )、垫片(13 )和锁紧螺母(12 );所述连接轴(1 )的中心具有与凸轮轴的锥段轴配合的锥孔;所述垫片(13)与连接轴端面紧贴;所述锁紧螺母(12)与凸轮轴的圆柱段螺纹连接，将凸轮轴与连接轴(10)连接在一起。
【文档编号】G01N3/56GK106092799SQ201610642689
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610642689.7, CN 106092799 A, CN 106092799A, CN 201610642689, CN-A-106092799, CN106092799 A, CN106092799A, CN201610642689, CN201610642689.7
【发明人】王黎明, 李剑衡, 于秀梅
【申请人】河南柴油机重工有限责任公司