本实用新型涉及一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，属于材料摩擦磨损测试领域。
背景技术：
活塞-缸套系统大量应用于内燃机、空气压缩机等设备。特别是针对发动机而言，活塞-缸套系统的摩擦磨损在整体机械损失中占有很大比重，约占发动机整机机械摩擦损失的50％左右，并且活塞-缸套系统的摩擦磨损失效是该机构损坏的主要原因。活塞-缸套系统低摩擦技术的应用，对降低摩擦损失、减少排放和提高内燃机燃油经济性、提高内燃机工作寿命都具有极其重要的实际意义。
现有摩擦磨损试验机大多是针对材料属性的摩擦磨损试验机，如销盘式摩擦试验机等，其并不能充分反映发动机活塞-缸套系统运转过程中的摩擦磨损状况。而且，针对活塞-缸套系统的摩擦磨损的测试，目前基本上是采用简单的曲柄连杆机构，使研究的摩擦副实现往复式运动；或者去掉曲柄连杆，采用直线电机形式，驱动摩擦副直线往复运动，以及发动机机点火燃烧式，真机工作条件下进行摩擦磨损测试等。这些测试方式，或者太过简单，模拟发动机有一定的局限性，测试条件与发动机真实工作情况相差太远，不能完全反映测试活塞-缸套系统的摩擦磨损状况；或者如真机试验，其制造和试验费用昂贵，特别是测试精度容易被发动机的高温、高压、高速、高污染等影响。寻求具有较高的可靠性、耐久性和测试准确性以及经济性的摩擦磨损试验测试机，一直在不断的进行中，给企业和高校等研究发动机摩擦磨损带来很大研究课题。
因此，提供一种准确可靠、高性价比的针对活塞-缸套系统的摩擦磨损试验测试机，研究实际条件下该系统的摩擦磨损情况，是十分有意义的。
技术实现要素：
本实用新型为了解决现有常规摩擦磨损试验机不能完全可靠的反映和测试活塞-缸套系统的摩擦磨损状况的问题，提供一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，克服普通曲柄连杆机构，功率测试法的测试精度低，克服发动机真机点火燃烧时测量的局限性，在不经过真机点火情况下，通过简单的模拟机构，准确的模拟发动机的活塞环对缸套、活塞裙部对缸套的摩擦磨损，同时测量这些摩擦副间的摩擦力(可同时进行，亦可分别进行)，并且由于合理、直接的传感器布置方式，使该系统具有准确的数据测量采集功能。另，本测试机亦可以模拟其它形式的活塞-缸套系统的摩擦磨损，如空气压缩机的活塞-缸套系统的摩擦磨损。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，包括试验测试机支架1、动力部分支架2、变频调速电机3、变速器4、扭矩转速测试仪5、测试机支撑机构；所述动力部分支架2与测试机支撑机构相邻固定在试验机支架1上；变频转速可调电机3、变速器4及扭矩转速测试仪5依次相邻固定在动力部分支架2上；变频转速可调电机3通过弹性联轴器与变速器4输入端连接，变速器4输出端通过弹性联轴器与扭矩转速测试仪5连接，测试机活塞曲柄连杆机构7通过弹性联轴器与扭矩转速测试仪联结；测试机支撑机构包括支撑框架及测试机导向套筒支撑机构，测试机套筒支撑机构安装在支撑框架内，测试机活塞缸套7-4悬浮安装在测试机导向套筒支撑机构内，且测试摩擦力传感器与摩擦副直接连接，高强弹簧7-5安装在测试机特殊活塞7-3顶部，测试机活塞曲柄连杆机构7与扭矩转速测试仪5连接，通过二者完成摩擦副间的摩擦力和曲柄连杆机构转速的测试。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机支承机构的支承框架包括支承板a7、支承板b8、支承板c9，支承板a7、支承板b8、支承板c9依次并列固定在试验机支架1上；测试机导向套筒11通过螺栓安装在支承板b8与支承板c9之间。测试机套筒支撑机构包括测试机缸套导向套筒11、测试机缸套导向套筒11通过螺栓分别与支撑板a、b连接，
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述支承板b8及支承板c9上均设有多个测力传感器，测试机活塞缸套7-4通过钢珠与与导向套筒11配装，构成悬浮缸套，测试机活塞缸套7-4的两端与测力传感器接触，测试测试机特殊活塞7-3与测试机活塞缸套7-4之间的摩擦力。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3顶部与支承板c9之间安装高强弹簧7-5，通过不同刚度的弹簧，模拟发动机不同冲程情况下，缸压对活塞顶部的作用力，从而获得测试机特殊活塞7-3裙部所受缸壁的侧压力。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3裙部外周为直线滚动轴承形式，内有小钢珠15在滚动循环槽内滚动循环。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3前端内凹内部设有弹性压力调节机构。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，弹性压力调节机构包括弹性橡胶22，弹性橡胶22前后端分别设有垫压板16，通过螺栓21固定在测试机特殊活塞7-3前端顶内凹内，弹性橡胶22外周设有分段圆环护圈20，分段圆环护圈20外部接触有压力传感器19，压力传感器19另一端通过柱销17与活塞环18接触。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机缸套导向套筒11外周缠绕有加热电阻丝13。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机缸套导向套筒11上安装有振动激励装置14。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机活塞裙部外周设有环槽轨道，内含有多个小钢珠15。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机活塞连杆机构底部设有油底壳12，油底壳12内设有油泵机构及加热电阻丝。
附图说明
图1为本实用新型结构轴测示意图；
图2为本实用新型结构轴测示意图；
图3为本实用新型中测试机活塞连杆机构分解结构示意图；
图4为本实用新型中测试机活塞连杆机构结构示意图；
图5为本实用新型中测试机支撑机构结构示意图；
图6为本实用新型中测试机悬浮缸套机构示意图；
图7为本实用新型中测试机导向套筒上加热电阻丝和振动激振器示意图；
图8为本实用新型中测试缸套摩擦磨损的测试机悬浮缸套机构剖视图；
图9为本实用新型中测试缸套与活塞环摩擦磨损的测试机专用活塞局部剖视图；
图10为本实用新型中测试缸套摩擦磨损的测试机专用活塞剖视图。
图中：
1试验机支架，2动力部分(发电机、变速器、扭矩转速测试仪)支架，3变频调速电机，4变速器，5扭矩转速测试仪，6支撑板a，7测试机活塞曲柄连杆机构，8支撑板b，9支撑板c，10紧固丝杠，11测试机缸套导向套筒，12油底壳，13加热电阻丝，14振动激振器，15小钢珠，16垫板，17柱销，18活塞环，19压力传感器，20分段圆环护圈，21调整螺栓，22弹性橡胶，7-1测试机曲轴，7-2测试机连杆，7-3测试机特殊活塞，7-4测试机活塞缸套，11测试机缸套导向套筒，7-5高强弹簧，8-1、8-2、8-3、8-4分别为支撑板b上的测力传感器，9-1、9-2、9-3、9-4分别为支撑板c上的测力传感器。
具体实施方式
以下结合附图介绍本实用新型的技术方案：
一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，包括试验测试机支架1、动力部分支架2、变频调速电机3、变速器4、扭矩转速测试仪5、测试机支撑机构；所述动力部分支架2与测试机支撑机构相邻固定在试验机支架1上；变频转速可调电机3、变速器4及扭矩转速测试仪5依次相邻固定在动力部分支架2上；变频转速可调电机3通过弹性联轴器与变速器4输入端连接，变速器4输出端通过弹性联轴器与扭矩转速测试仪5连接，测试机活塞曲柄连杆机构7通过弹性联轴器与扭矩转速测试仪联结；测试机支撑机构包括支撑框架及测试机导向套筒支撑机构，测试机套筒支撑机构安装在支撑框架内，测试机活塞缸套7-4悬浮安装在测试机导向套筒支撑机构内，且测试摩擦力传感器与摩擦副直接连接，高强弹簧7-5安装在测试机特殊活塞7-3顶部，测试机活塞曲柄连杆机构7与扭矩转速测试仪5连接，通过二者完成摩擦副间的摩擦力和曲柄连杆机构转速的测试。
所述测试机支承机构的支承框架包括支承板a7、支承板b8、支承板c9，支承板a7、支承板b8、支承板c9依次并列固定在试验机支架1上；测试机导向套筒11通过螺栓安装在支承板b8与支承板c9之间。测试机套筒支撑机构包括测试机缸套导向套筒11、测试机缸套导向套筒11通过螺栓分别与支撑板a、b连接，
所述支承板b8及支承板c9上均设有多个测力传感器，测试机活塞缸套7-4通过钢珠与导向套筒11配装，构成悬浮缸套，测试机活塞缸套7-4的两端与安装在支承板上的测力传感器接触，测试测试机机特殊活塞7-3与测试机活塞缸套7-4之间的摩擦力。在支撑板b8上有四个压力传感器8-1、8-2、8-3、8-4，支撑板c9上有四个压力传感器9-1、9-2、9-3、9-4，8个压力传感器用于测试测试机机特殊活塞7-3上活塞环和活塞裙部与测试机活塞缸套7-4之间的摩擦力。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3顶部与支承板c9之间安装高强弹簧7-5，通过不同刚度的弹簧，模拟发动机不同冲程情况下，缸压对活塞顶部的作用力，从而获得测试机特殊活塞7-3裙部所受缸壁的侧压力。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3裙部外周为直线滚动轴承形式，内有小钢珠15在滚动循环槽内滚动循环。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，测试机特殊活塞7-3前端内凹内部设有弹性压力调节机构。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，弹性压力调节机构包括弹性橡胶22，弹性橡胶22前后端分别设有垫压板16，通过螺栓21固定在测试机特殊活塞7-3前端顶内凹内，弹性橡胶22外周设有分段圆环护圈20，压力传感器19一端与分段圆环护圈20接触，另一端通过柱销17与活塞环18接触。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机缸套导向套筒11外周缠绕有加热电阻丝13。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机缸套导向套筒11上安装有振动激励装置14。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机活塞裙部外周设有环槽轨道，内含有多个小钢珠15。
所述的一种多功能活塞-缸套系统摩擦磨损试验测试机，所述测试机活塞连杆机构底部设有油底壳12，油底壳12内设有油泵机构及加热电阻丝。
变频调速电机3带动变速器4、扭矩转速测试仪5，从而驱动图3中曲柄连杆机构7运动，在图3中高强弹簧7-5作用在测试机特殊活塞7-3顶部，测试机特殊活塞与图8的测试机活塞缸套7-4相互运动、相互作用，构成摩擦副，随着变频调速电机3的转动，完成活塞-缸套组的摩擦磨损试验，直接通过图5中支撑板b上的测力传感器8-1、8-2、8-3、8-4和支撑板c上的测力传感器9-1、9-2、9-3、9-4测试摩擦副的摩擦力。
本实用新型技术方案实施重点：
1、进行活塞环与缸套之间摩擦磨损试验及测试：变频调速电机3驱动变速器4和扭矩转速测试仪5，带动如图4所示测试机活塞曲柄连杆机构，使如图9形式的测试机特殊活塞7-3与在图8中测试机活塞缸套7-4形式的悬浮缸套中运动，二者之间的滑动摩擦副是活塞环与缸套，摩擦力比较大；滚动摩擦副是特殊形式的测试机特殊活塞7-3的裙部直线型轴承的小钢珠与缸套，且此时去掉高强弹簧7-5，滚动摩擦力相对较小。通过图5中支撑板b上的测力传感器8-1、8-2、8-3、8-4和支撑板c上的测力传感器9-1、9-2、9-3、9-4测试悬浮缸套和活塞环18间的摩擦力。
2、进行活塞裙部与缸套之间的摩擦磨损试验及测试：在图4中，安装常规活塞组件，去掉常规活塞组件的活塞环，在活塞7-3头部与支承板9间安装高强弹簧7-5，这种情况下，在图4的曲柄连杆机构运动，活塞裙部与缸套相互接触并相对运动，形成摩擦副，进行摩擦磨损试验及进行摩擦力测试。
3、模拟活塞-缸套组摩擦磨损：安装常规活塞组件，在活塞7-3头部与支承板9间安装高强弹簧7-5，正常运行，进行摩擦磨损试验和摩擦力测试。
4、图3中高强弹簧7-5安装功用是通过弹簧对活塞顶部的压力，进行模拟真实发动机点火燃烧时气压对活塞顶的压力，加载不同刚度的弹簧，获得模拟发动机实际工作动力条件下，(如做功冲程使用高刚度弹簧，压缩冲程使用相对低刚度弹簧)，各个冲程时活塞裙部对气缸壁面的侧压力，从而得到活塞-缸套系统摩擦磨损试验，同时测试该条件下活塞-缸套系统的摩擦力的大小。
5、图7中测试机缸套导向套11上可以安装加热电阻丝13和振动激振器14，给缸套进行加热和施加一定频率振动，同油底壳12内的加热电偶一起，进一步模拟发动机的真实运行情况下的温度和振动，活塞-缸套组的摩擦磨损。
6、活塞环的径向力由图10中调整螺栓21调整压垫板16、弹性橡胶22沿着活塞轴向距离，产生橡胶的径向位移，通过外周设有的分段圆环护圈20传递给压力传感器19的一端，压力传感器19另一端通过柱销17与活塞环18接触，传递给活塞环，实现活塞环对缸壁径向力大小的控制。
发明具有以下优点：
1、通过简单的结构，模拟实际发动机的压力、振动和热力等情况，在非点火燃烧的情况下，最大限度的模拟发动机实际工况下的活塞-缸套系统的摩擦磨损；同时进行摩擦力大小的测量；
2、该试验测试机是开放性的，可以方便拆装和组合，且加载方便，因此使测量具有针对性和准确性，如通过活塞-缸套系统的不同安装组合，可以分别测试出活塞环对缸套的摩擦力，活塞裙部对缸套的摩擦力，以及考虑二者同时作用对缸套的影响。同时也可以在该设备上匹配新型号的活塞-缸套系统；
3、采用悬浮缸套，且针对性的布置传感器，可直接的测试摩擦副的摩擦力，因此研究活塞-缸套系统摩擦磨损更加准确真实。
综上，本试验测试机具有结构简单，制造方便，测试精确等优点，同时具备很高的可靠性、耐久性和经济性。