一种用于圆筒类零件的温度场检测装置

1.本发明属于温度测量技术领域，具体涉及一种圆筒类零件的温度场检测装置。


背景技术：

2.圆筒类零件是常见的零件类型，被广泛应用于机械、电子、化工、纺织等领域。其中，温度场是汽车缸套、印版滚筒等圆筒类零件的一项重要参数，如汽车缸套，其温度分布、不同位置的温升速率与发动机的性能和效率有极大的关系，具有重要的影响，因此对圆筒类零件的温度场参数进行研究具有重要的实际意义。为了了解发动机工作时缸套的温度和温度分布情况，通常采用将大量的温度传感器粘贴于缸套外壁采集实验数据的方法，粘贴温度传感器的方法有以下几个缺陷：1.容易出现粘贴不牢产生间隙，甚至脱落等情况；2.往外壁粘贴过多的温度传感器会对缸套本身温度场产生干扰；3.缸套外壁的空间有限，粘贴传感器的空间也有限，导致采样的位置点的数量不足，无法测得全方位的温度和温度场参数。故该方法操作繁琐且准确度不高，因此通常分析结果的精度不能保证。一种柴油发动机缸套温度场测量装置测量柴油发动机缸套温度场时，需对缸套进行加工处理，即在缸套上加工安装槽，安装槽底部又设有定位沉孔，通过焊接工艺将热电偶固定在定位沉孔内。该方法能在一定程度上解决粘贴温度传感器不牢固的问题，但仍无法解决干扰温度场和采样数量不足的问题。


技术实现要素：

3.为了实现圆筒类零件温度场检测数据的真实可靠，本发明提供一种用于圆筒类零件的温度场检测装置。
4.一种用于圆筒类零件的温度场检测装置包括方桌状的试验台8、底座机构、上端盖机构和传感机构；所述底座机构包括圆盘状的底座6、底座电机9和绝缘塞17；所述底座6通过轴承和转轴设于试验台8上，所述底座电机9设于试验台8的底面上，底座电机9的输出轴通过底座轴承7固定连接着转轴的下端；所述绝缘塞17固定设于底座6的顶面上；所述上端盖机构包括加热棒1和圆盘状的上端盖4；所述加热棒1通过上盖轴承3固定设于上端盖4上；所述传感机构包括温度传感器12、滑块13、丝杆14、丝杆电机16；所述温度传感器12固定设于滑块13上，滑块13和丝杆14通过螺纹连接，所述丝杆电机16的输出轴固定连接丝杆14的上端；丝杆14的下端固定在试验台8上；用于检测时，将被检测圆筒的下端口套设在底座6的绝缘塞17上，将加热棒1放入被检测圆筒内，并使上端盖4盖住被检测圆筒的上端口中；所述温度传感器12距被检测圆筒的外壁之间的间距为50mm，且正对着被检测圆筒的轴心线。
5.进一步具体的技术方案如下：
所述底座电机9为两相57系列混合式步进电机。
6.所述底座轴承7和上盖轴承3均为滚动轴承。
7.所述丝杆电机16为两相57系列混合式步进电机。
8.所述加热棒1上设有圆台，圆台上部为螺杆，所述上端盖4套设在螺杆上，通过螺母和螺杆的配合使上端盖4固定设于螺杆上；圆台下部为加热棒。
9.所述绝缘塞17为圆柱状，绝缘塞17通过轴向中心的螺钉8固定设于底座6上。
10.所述温度传感器为红外温度传感器，工作温度为
‑
20℃
‑
120℃。
11.本发明的有益技术效果体现在以下方面：1.本发明使用非接触式红外温度传感器的方法替代在被检测圆筒上粘贴温度传感器的方法，使采样数据更加真实可靠。其一是不会出现因为温度传感器粘贴不牢而导致检测数据不可靠的问题，其二也不会因在被检测圆筒外壁粘贴温度传感器而导致被测圆筒的温度场受到影响的问题。
12.2.本发明无需对被检测圆筒进行任何检测前处理，在保证被检测圆筒完整且独立的同时，能简化检测步骤、减少干扰因素、降低检测成本。
13.3.本发明通过结合被检测圆筒的旋转运动与红外温度传感器12的升降运动的方法，能测得被检测圆筒全方位温度数据和温升情况，从而获得被检测圆筒的温度场参数。
14.4.底座电机、丝杆电机和红外温度传感器集中于采集控制卡进行处理，这样做的优势在于能同步协调底座电机和丝杆电机的运动以及红外温度传感器的数据采集。
15.5.因为加热棒需要接电源线，所以加热棒无法跟底座一同旋转。为使得底座旋转而加热棒固定不动，通过将加热棒固定在上端盖轴承的内圈上，而上端盖固定在上端盖轴承的外圈，底座带动被检测圆筒和上端盖旋转的时候，加热棒将不会随之旋转，因此加热棒与上端盖的运动分离通过上盖轴承得以实现。
16.6.上端盖凸台以及绝热塞的设置提高了被检测圆筒内的保温效果，减少了加热环境的热量散失。
17.7.本发明能够精确获得圆筒外壁的实时温度数据，能够完整采集圆筒在不同受热情况下的温度分布状况，可以获取完整精确的圆筒温度场参数，以更好地服务于圆筒类零件的设计，具有很好的实际发明意义。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.图2为本发明装置的右视图。
20.图3为本发明装置的俯视图。
21.上图中序号：加热棒1、螺母2、上盖轴承3、上端盖4、被检测圆筒5、底座6、底座轴承7、试验台8、底座电机9、温度传感器12、滑块13、丝杆14、套筒15、丝杆电机16、绝热塞17、螺钉18。
具体实施方式
22.下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
23.实施例
参见图1，一种用于圆筒类零件的温度场检测装置包括方桌状的试验台8、底座机构、上端盖机构和传感机构。
24.参见图2，底座机构包括圆盘状的底座6、底座电机9和绝缘塞17。底座电机9为两相57系列混合式步进电机。底座6通过轴承和转轴安装于试验台8上；底座电机9的输出轴通过底座轴承7固定连接着转轴的下端，底座轴承7为滚动轴承。且底座电机9位于试验台8的底面上。绝缘塞17为圆柱状，绝缘塞17通过轴向中心的螺钉8固定安装于底座6的顶面上。
25.参见图1和图2，上端盖机构包括加热棒1和圆盘状的上端盖4。加热棒1上设有圆台，圆台上部为螺杆，所述上端盖4套设在螺杆上，通过螺母和螺杆的配合使上端盖4固定安装于螺杆上；圆台下部为加热棒。加热棒通过上盖轴承3固定安装于上端盖4上，上盖轴承3为滚动轴承。
26.参见图1和图3，传感机构包括温度传感器12、滑块13、丝杆14和丝杆电机16。丝杆电机16为两相57系列混合式步进电机。温度传感器12固定安装于滑块13上，滑块13和丝杆14通过螺纹连接，丝杆电机16的输出轴固定连接丝杆14的上端；丝杆14的下端固定在试验台8上。
27.温度传感器为红外温度传感器，工作温度为
‑
20℃
‑
120℃。
28.以下实施例仅作为本发明的示例，为解释和阐述本发明的具体实施方式，不能因此限制本发明的保护范围。
29.下面对本发明的工作原理详细说明如下：参见图2，将被检测圆筒5放置在底座6上，并通过绝热塞17与被检测圆筒5的内壁形成间隙配合实现定位，将加热棒1安装在上端盖4上拧紧六角螺母2，将上端盖4盖在被检测圆筒5上，并通过上端盖4上的凸台与被检测圆筒5的内壁形成间隙配合进行定位。
30.参见图3，温度传感器12距被检测圆筒5的外壁之间的间距为50mm，且正对着被检测圆筒5的轴心线。启动丝杆电机16，调整温度传感器12的位置，使其对准被检测圆筒5的顶部，被检测圆筒5顶部位置设置为温度传感器12的起点。温度传感器12从起点位置开始向下移动，直到其对准被检测圆筒5的底部，被检测圆筒5底部位置设置为温度传感器12的终点。将温度传感器12移回起点。
31.开启加热棒1，启动丝杆电机16，温度传感器12从起点位置开始匀速向下移动，同时采集和保存被检测圆筒5轴向顶部到底部的温度；当温度传感器12移动到终点时，停止采集。其中加热棒1通过控制其输入电压与电流来保持输出功率恒定。将温度传感器12移回起点，与此同时，启动底座电机9，控制底座6顺时针或反时针旋转10
°
。以上步骤为1个循环，在底座6每次旋转10
°
的细分情况下，测量被检测圆筒5全方位温度场参数共需循环36次，即旋转角度为360
°
时测量结束。细分情况可通过改变底座6每次旋转的角度来控制。每次旋转的角度越小，得到的圆筒温度场参数越全面。
32.持续测量下，最终可得到随时间变化的温度场变化数据，根据使用者需求自行设定测量时间。
33.需要说明的是：加热棒采用干烧型发热电阻丝制成，通过交流电直接供电进行加热，为了实现加热电压电流可调，设计了可控硅调压电路，电路中使用电流电压双显表，可实时显示交流电的电流值和电压值。加热棒的加热功率不宜过高，常规实验的推荐功率范围：20
‑
80w。
34.被测件圆筒检测前无需进行预处理，检测的初始温度在常温即可。
35.测量时间可根据需求自行设置，随测量时间的增长，采集到的温度数据更多。