专利名称：发动机汽门-门座双头强化磨损模拟试验机的制作方法
技术领域：
本发明属发动机摩擦磨损测试技术。
发动机汽门一门座是发动机中的关键件。发动机工作时，这对摩擦付承受着频繁的冲击力(其值可达几百公斤)，其中，排汽门还受到600～900℃高温及燃烧不完全产物的腐蚀作用，恶劣的工作环境加速了这对摩擦付的磨损和断裂失效。对汽门一门座的研究，可有效地提高发动机的高速重载能力和减小能耗。但由于工作环境恶劣，模拟难度较大。已有的资料表明，国内外尚无能模拟汽门一门座在高温腐蚀冲击作用下的汽门一门座试验机。国内外对发动机汽门一门座使用寿命的评价是在发动机整机上进行，整机试验不仅周期长，耗费大量的人力、物力，而且影响因素多，试验数据分散，难以深入地研究这对摩擦付的磨损和断裂失效原因。这在很大程度上阻碍了对这对摩擦付的新材料、新工艺研究。本发明为深入地研究这对摩擦付提供了试验条件。本发明的主要用途为1、可模拟汽门一门座在发动机中的高温、腐蚀及冲击条件，可模拟凸轮一挺柱在发动机中的油温工作条件，并在模拟条件下评价这两对摩擦付的使用寿命;
2、可在较宽的速度和载荷范围内，同时评价汽门一门座、凸轮一挺柱这两对摩擦付的配匹寿命;
3、可单因素控制地研究汽门一门座、凸轮一挺柱的磨损失效机理，从而可大幅度地提高这两对摩擦付的新材料、新工艺的研究水平;
4、适用于各汽车生产厂、发动机厂、汽门一门座和凸轮一挺柱专业厂的产品质量评定及相应的研究机构对这两对摩擦付的新材料、新工艺和产品结构设计的研究。
该试验机由四部分组成可实现单头自动停车的传动系统、能进行重复等量加载的力加载系统、采用、压力差喷射高温腐蚀装置的高温腐蚀系统和控制系统。
下面结合附图对本发明作具体说明
图1、发动机汽门一门座双头强化磨损模拟试验机结构简2、试验机压力差喷射高温腐蚀装置图一、传动系统在活页式可调电机座〔1〕上装有三速变速电机〔3〕，电机输出扭距经主动轮〔30〕、三角皮带〔27〕传给被动塔轮〔26〕，塔轮〔26〕用轴承空套在半轴〔5〕上，电机的三种速度与塔轮〔26〕的二种速比相搭配，可使塔轮〔26〕获六种转速，电磁离合器〔4〕内导套及被动摩擦片用键滑配合装在半轴〔5〕上，外套及主动片与塔轮〔26〕联接，半轴〔5〕靠装在机座上的两个锥轴承定位，当塔轮〔26〕回转时，电磁离合器〔4〕外套及主动片旋转，内套不旋转，只有当控制系统〔2〕启动离合器中的电磁铁时，电磁离合器〔4〕的内套才带动半轴〔5〕旋转，半轴〔5〕的运动动作由电磁离合器〔4〕控制，两半轴〔5〕可以同时旋转也可以一个半轴旋转，另一个半轴不旋转，凸轮〔7〕紧固在螺杆轴〔6〕上，螺杆轴〔6〕的另一端与半轴〔5〕连接，挺柱〔8〕可在机架的滑套中上下滑动和转动，凸轮〔7〕受到由加载压杆〔14〕通过汽门〔11〕、推杆〔9〕及挺柱〔8〕传递来的压力。
本系统采用双头结构，即一次可安装两个汽门与门座试样，但同时又可使得当任一组汽门与门座寿命达到预定值时，便实现单头自动停车，具体动作如下由于汽门〔11〕上升是靠凸轮〔7〕推动挺柱〔8〕实现，凸轮〔7〕与塔轮〔26〕间的力传递靠电磁摩擦离合器〔4〕产生的摩擦吸合力矩M吸实现，M吸的大小由控制系统〔2〕控制，当汽门杆折断或挺柱擦伤时，凸轮〔7〕与挺柱〔8〕间的摩擦阻力产生的阻力矩M阻＞M吸时，电磁离合器〔4〕脱开，实现单头自动停车;若汽门杆未折断，而汽门〔11〕与门座〔12〕锥面间的法向下沉量(磨损量)达到某一给定值时，汽门〔11〕上的动触头〔35〕与定触头〔36〕接触，产生的信号也使电磁离合器〔4〕脱开，实现单头自动停车，单头停车时，控制系统〔2〕同时可记录下汽门〔11〕的往复试验次数。
试验中，油温加热器〔29〕将油加热到试验要求的油温，然后通过齿轮油泵〔28〕供给凸轮〔7〕及挺柱〔8〕的摩擦面，以模拟发动机中的凸轮与挺柱间的润滑状态。
二、力加载系统加载螺纹与加载体〔24〕连接，加载螺杆〔16〕与加载压杆〔14〕之间装有压缩弹簧〔15〕，上弹簧座中装有指针(当拧紧螺杆〔16〕时，弹簧〔15〕压缩，指针移动，指示加载力的大小)，蜗杆〔31〕与升降螺杆〔17〕轴线相互垂直地用轴承装在机座〔25〕上，蜗轮〔38〕紧固在升降螺杆〔17〕的下端并与螺杆〔31〕啮合，加载体〔24〕可沿着四根导杆上下滑动、导杆紧固在机座〔25〕及压板〔23〕之间。
试验时，首先加载要调节加载螺杆〔16〕、卸载时，旋转蜗杆轴〔31〕使加载体〔24〕上升，此时加载压杆〔14〕的凸台平面与加载体〔24〕相接触，实现了卸载。重复加载时，只需按动控制系统〔2〕中的按钮使蜗杆轴〔31〕反转，加载体〔24〕下降，加载压杆〔14〕反向上升压缩弹簧，其反作用力施加在汽门〔11〕的端部，实现了与第一次加载时相等量载荷的重复加载。
三、高温腐蚀系统采用压力差喷射高温腐蚀装置。试验油通过减压阀〔21〕供给管道，管道〔18〕和管路元件〔19〕〔20〕〔21〕安装在压板〔23〕上，双头油雾器〔20〕和单向节流阀〔19〕，与压缩空气入口〔22〕及减压阀〔21〕并联，试验油经管道〔18〕进入加载压杆〔14〕的中心喷孔喷射到燃烧室〔37〕，燃烧室中的电炉〔33〕固定在上水套〔32〕中，加载压杆〔14〕通过上水套的轴孔时，用两小活塞环对其密封，活塞环可在水套轴孔中上、下滑动，下水套〔34〕固定在机座〔25〕上，当加载体〔24〕与机座〔25〕贴合时，上、下水套在弹簧〔13〕作用下弹性贴合，贴紧力由弹簧〔13〕调节，上、下水套的作用是减小高温电炉〔33〕的热量向机体传播。为保证试验时汽门〔11〕与门座〔12〕的锥面接触时不偏移，汽门导杆〔39〕与门座〔12〕同轴线地安装在下水套〔34〕中，装在推杆〔9〕中的螺杆〔40〕用来调节汽门〔11〕、挺柱〔8〕和推杆〔9〕三者的总长度，使之汽门落座时，挺柱〔8〕与凸轮〔7〕的基圆之间有一定的间隙，以保证汽门与门座锥面接触。
试验时，动触头〔35〕紧固在试验汽门〔11〕的杆上，定触头〔36〕紧固在下水套〔34〕的底面，当汽门下沉(磨损到一定程度时)，上、下触头接触，信号反馈到控制系统〔2〕中，实现自动停车。
压力差喷射高温腐蚀装置是解决在实验室模拟发动机汽门一门座受高温腐蚀和频繁冲击的技术关键。高温由电炉〔33〕提供，当凸轮〔7〕旋转到基圆与挺柱〔8〕接触时，汽门〔11〕下降，汽门〔11〕锥面与门座〔12〕锥面贴合，此时燃烧室〔37〕中的压力与管道〔18〕处的压力一致，当凸轮〔7〕旋转到凸轮尖端与挺柱〔8〕接触时，汽门〔11〕上升，汽门〔11〕锥面与门座〔12〕锥面脱开，此时，燃烧室〔37〕中的压力与大气压力一致，由于管道〔18〕压力大于燃烧室〔37〕压力，试验油则以雾状从加载压杆〔14〕的中心喷孔喷射出，燃油在电炉〔33〕作用下燃烧，其烟雾在通过汽门〔11〕与门座〔12〕锥面排向出口、〔10〕的过程中，冲刷汽门〔11〕与门座〔12〕锥面，并将燃烧产物残留在汽门〔11〕与门座〔12〕锥面上，凸轮〔7〕连续旋转，燃烧室〔37〕中燃油烟雾在重复上述过程的同时，汽门〔11〕与门座〔12〕间以凸轮〔7〕的型线加速度产生的惯性力相互冲击，这样实现了高速跟随性汽门一门座高温腐蚀冲击模拟效果。
四、控制系统此系统主要用于控制试验机各运动部件的动作和试验数据的采集。
权利要求
1.发动机汽门一门座双头强化磨损模拟试验机，其特征在于由可实现单头自动停车的传动系统、能进行重复等量加载的力加载系统、采用压力差喷射高温腐蚀装置的高温腐蚀系统和控制系统组成。
2.根据权利要求1所述的发动机汽门一门座双头强化磨损模拟试验机，其特征是传动系统的结构为在活页式可调电机座〔1〕上装有三速变速电机〔3〕，电机输出扭矩经主动轮〔30〕、三角皮带〔27〕传给被动塔轮〔26〕，塔轮〔26〕用轴承空套在半轴〔5〕上，电磁离合器〔4〕内导套及被动摩擦片用键滑配合装在半轴〔5〕上，外套及主动片与塔轮〔26〕联接，半轴〔5〕靠装在机座上的两个锥轴承定位，当塔轮〔26〕回转时，电磁离合器〔4〕外套及主动片旋转，内套不旋转，只有当控制系统〔2〕启动离合器中的电磁铁时，电磁离合器〔4〕的内套才带动半轴〔5〕旋转，半轴〔5〕的运动动作由电磁离合器〔4〕控制，两半轴〔5〕可以同时旋转也可以一个半轴旋转，另一个半轴不旋转，凸轮〔7〕紧固在螺杆轴〔6〕上，螺杆轴〔6〕的另一端与半轴〔5〕连接，挺柱〔8〕可在机架的滑套中上下滑动和转动，凸轮〔7〕受到由加载压杆〔14〕通过汽门〔11〕、推杆〔9〕及挺柱〔8〕传递来的压力。
3.根据权利要求1所述的发动机汽门一门座双头强化磨损模拟试验机，其特征是力加载系统的结构为加载螺纹与加载体〔24〕连接，加载螺杆〔16〕与加载压杆〔14〕之间装有压缩弹簧〔15〕，上弹簧座中装有指针，蜗杆〔31〕与升降螺杆〔17〕轴线相互垂直地用轴承装在机座〔25〕上，蜗轮〔38〕紧固在升降螺杆〔17〕的下端并与蜗杆〔31〕啮合，加载体〔24〕可沿着四根导杆上下滑动，导杆紧固在机座〔25〕及压板〔23〕之间。
4.根据权利要求1所述的发动机汽门一门座双头强化磨损模拟试验机，其特征是压力差喷射高温腐蚀装置的结构为管道〔18〕和管路元件〔19〕〔20〕〔21〕安装在压板〔23〕上，双头油雾器〔20〕和单向节流阀〔19〕与压缩空气入口〔22〕及减压阀〔21〕并联，试验油经管道〔18〕进入加载压杆〔14〕的中心喷孔喷射到燃烧室〔37〕，燃烧室中的电阻炉〔33〕固定在上水套〔32〕中，加载压杆〔14〕通过上水套的轴孔时，用两小活塞环对其密封，活塞环可在水套轴孔中上、下滑动，下水套〔34〕固定在机座〔25〕上，当加载体〔24〕与机座〔25〕贴合时，上、下水套在弹簧〔13〕作用下弹性贴合，贴紧力由弹簧〔13〕调节，汽门导杆〔39〕与门座〔12〕同轴线地安装在下水套〔34〕中，装在推杆〔9〕中的螺杆〔40〕用来调节汽门〔11〕、挺柱〔8〕和推杆〔9〕三者的总长度。
全文摘要
发动机汽门-门座双头强化磨损模拟试验机，由传动系统、力加载系统、高温腐蚀系统和控制系统组成，由于本发明可实现单头自动停车，能进行重复等量加载，采用了压力差喷射高温腐蚀装置，因此该试验机适用于各汽车生产厂、发动机厂、汽门-门座和凸轮一挺柱专业厂的产品质量评定及相应的研究机构对这两对摩擦副的新材料、新工艺和产品结构设计的研究，从而提高这两对摩擦副的新材料、新工艺的研究水平。
文档编号F01L3/22GK1045153SQ9010022
公开日1990年9月5日 申请日期1990年1月12日 优先权日1990年1月12日
发明者刘佐民, 顾虎生, 王斌球, 姜彦 申请人:430070武汉工学院