一种喷油器弹簧壳体测试装置及测试方法与流程

1.本发明涉及柴油机测试技术领域，特别是涉及一种喷油器弹簧壳体测试装置及测试方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.弹簧壳体被用于固定喷油器以及张紧链条工序等对预紧力要求较为严格的场合，它具有刚度大、缓冲吸振能力强，以很小的变形承受较大的载荷的特点。固定喷油器的弹簧壳体能够保证不论操作者变化、柴油机运行时间推移和工况(比如使用温度)的改变，喷油器和缸盖安装孔之间压应力的相对恒定。
4.弹簧壳体常见的故障是弹力减小，其出现故障时将出现某缸不喷油、柴油机做功突然下降、喷油器因为高应力损坏的情况，导致柴油机工作性能异常，产生降速或停车报警，严重时将危及船舶的正常航行。
5.发明人发现，一个柴油机气缸含有若干个弹簧壳体，在柴油机制造或后期维护时，无法保证同一缸内弹簧壳体性能的一致性，且当某个柴油机气缸出现故障时，无法快速准确的查找出性能改变的弹簧壳体，大多通过人为盲目增加弹簧壳体预紧力的方式来解决，着可能导致受力面屈服，严重时会导致缸内燃气窜气。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种喷油器弹簧壳体测试装置及测试方法，利用控制系统控制换向阀的动作，进而控制测试台的动作对弹簧壳体进行静态特性测试或可靠性测试，解决了无法对弹簧壳体性能量化判定的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.第一方面，本发明提供了一种喷油器弹簧壳体测试装置，包括控制系统以及与控制系统连接的液压系统、测试台和人机交互界面，所述测试台设有支架，所述支架的底部固定设有液压缸，所述液压缸与液压系统连接，液压缸顶部液压杆上固定设有滑动平台，滑动平台的顶部固定设有若干支撑座，每个支撑座的顶部对应设有一个压力检测机构，所述压力检测机构固定设置在支架的顶部，支架的侧部固定设有与滑动平台连接的位置传感器。
9.作为进一步的实现方式，所述液压杆位于滑动平台的中心位置处，支撑座相对设置在液压杆的两侧。
10.作为进一步的实现方式，所述支撑座与滑动平台螺纹连接，支撑座的顶部设有与弹簧壳体定位连接的凸台。
11.作为进一步的实现方式，所述压力检测机构由压头和第一压力传感器组成，所述第一压力传感器固定设置在支架顶部，第一压力传感器的底部与压头固定连接，第一压力传感器和位置传感器均与控制系统连接。
12.作为进一步的实现方式，所述第一压力传感器与压头以及支撑座之间同轴线设
置。
13.作为进一步的实现方式，所述液压系统设有液压油箱，液压油箱的进油管路和出油管路通过换向阀与液压缸连接，所述换向阀与控制系统连接。
14.作为进一步的实现方式，所述进油管路上从靠近液压油箱的一端向靠近液压缸的一端的方向上依次设有第二过滤器、液压油泵、单向阀、第二压力传感器、第一过滤器和蓄能器。
15.作为进一步的实现方式，所述进油管路上还连接有溢流管路，所述溢流管路与液压油箱连通，溢流管路上设有溢流阀，所述液压油箱内设有液位计。
16.作为进一步的实现方式，所述控制系统内设有静态测试模块和可靠性测试模块，可进行测试模式的切换。
17.第二方面，本发明提供了一种喷油器弹簧壳体测试方法，利用了上述的喷油器弹簧壳体测试装置，具体如下：
18.根据待测试的弹簧壳体，选择对应的压头和支撑座并进行安装；
19.通过人机交互界面控制滑动平台上移，直到压头的下表面与支撑座的上表面接触，并将此时位置标定为初始位；
20.控制滑动平台下移，将待测试的弹簧壳体对应安装在支撑座上；
21.在人机交互界面上选择测试的模式，并进行测试；
22.待测试完成后，将测试得到的弹力-位移曲线或弹力衰减曲线与设计值进行比较。
23.上述本发明的有益效果如下：
24.(1)本发明利用控制系统控制测试台的动作对弹簧壳体进行静态特性测试或可靠性测试，以获得弹力-位移曲线图，可以直观的判断柴油机喷油器弹簧壳体的静态特性和可靠性是否正常，提高柴油机零部件的装机质量；方便轮机管理人员提前做好维护、降低柴油机停机风险，在维修过程中减小盲目更换新件产生的高昂成本。
25.(2)本发明可同时对至少两个弹簧壳体进行测试，不仅大大提高了测试效率，还可将多个弹簧壳体进行配对测试或者将它们的测试结果进行组合比较，以选出性能最为接近的一组，保证了柴油机的整体质量。
26.(3)本发明在进油管路上设置了蓄能器，可以抑制换向阀换向时液压油的波动，起到稳压的作用，使得液压缸工作压力稳定，以保证测量结果的准确性，同时还连接了溢流管路，能够有效防止油路过压，避免装置的损坏。
27.(4)本发明液压杆位于滑动平台的中心位置处，能够有效保证液压杆两侧的滑动平台受力均匀，进而使得多个弹簧壳体受力相同，且第一压力传感器、压头、弹簧壳体以及对应的支撑座之间同轴线设置，保证了测量结果的准确性。
附图说明
28.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
29.图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种喷油器弹簧壳体测试装置的整体结构示意图；
30.图2是本发明根据一个或多个实施方式的测试台的结构示意图；
31.图3是本发明根据一个或多个实施方式的液压系统的结构示意图；
32.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
33.其中，1、液压系统；2、测试台；3、人机交互界面；4、控制系统；5、第一压力传感器；6、压头；7、弹簧壳体；8、支撑座；9、位置传感器；10、滑动平台；11、液压缸；12、支架；13、限位块；14、第一过滤器；15、蓄能器；16、换向阀；17、溢流阀；18、液位计；19、液压油箱；20、第二过滤器；21、液压油泵；22、单向阀；23、第二压力传感器。
具体实施方式
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.正如背景技术所介绍的，在柴机油制造以及后期维护时，无法保证同一缸内弹簧壳体性能的一致，当某个柴油机气缸出现故障时，无法快速准确的查找出性能改变的弹簧壳体，大多通过人为盲目增加弹簧壳体预紧力的方式来解决，可能导致受力面屈服，严重时会导致缸内燃气窜气的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种喷油器弹簧壳体测试装置及测试方法。
36.实施例1
37.本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出一种喷油器弹簧壳体测试装置，包括，液压系统1、测试台2、人机交互界面3以及控制系统4，其中，控制系统4分别与液压系统1、测试台2和人机交互界面3连接。
38.如图2所示，测试台2由第一压力传感器5、压头6、支撑座8、位置传感器9、滑动平台10、液压缸11、支架12以及限位块13组成，其中，支架12为主要的支撑部件，各功能部件均设置在支架12上。
39.具体的，支架12的底部和顶部均利用板材封闭，液压缸11竖向固定设置在支架12底部板材上，位于液压缸11顶部的伸缩杆与滑动平台10固定连接，滑动平台10的两侧均与支架12的侧壁滑动连接，从而可以通过液压杆的伸缩带动滑动平台10在支架12内竖向往复移动；
40.其中，液压杆位于滑动平台10的中心位置处，以保证滑动平台10两侧受力均匀。
41.支架12的两侧还设有限位块13，每侧的限位块13均设有两个，两个限位块13上下相对设置，用于对滑动平台10的移动距离进行限制，以防止滑动平台10超出行程而导致构件损坏。
42.滑动平台10的顶部固定设有若干支撑座8，支撑座8相对设置在液压杆的两侧，且液压杆两侧的支撑座8的数量相同，为了便于理解，本实施例以两个支撑座8为例进行说明。
43.两个支撑座8固定设置在滑动平台10上，且两个支撑座8相对设置在液压杆的两侧，从而当液压缸11对滑动平台10施力时，能够保证两个支撑座8受力相等，由于一个喷油器中含有至少两个弹簧壳体7，设计相同的多组支撑座8可以提高检测效率也能对多只弹簧壳体7的性能进行优选匹配，以保证各个喷油器的工作性能尽量相同。
44.其中，滑动平台10用于安装支撑座8的位置处设有安装孔，安装孔内设有内螺纹，支撑座8的底部设有外螺纹，支撑座8与滑动平台10之间通过螺纹的方式固定连接，从而当
待测的弹簧壳体7的规格不同时，可通过更换支撑座8来适应测试需求，支撑座8的顶部具有凸台，可通过凸台实现与弹簧壳体7的定位连接。
45.每个支撑座8的上方对应设有一个压力检测机构，压力检测机构由一个压头6和一个第一压力传感器5组成，其中，第一压力传感器5固定设置在支架12顶部板的下方，第一压力传感器5的底部与压头6固定连接，用于压力的检测。
46.在实际应用中，弹簧壳体7放置在支撑座8的顶部，此时，弹簧壳体7位于支撑座8与压头6之间，第一压力传感器5、压头6、弹簧壳体7以及对应的支撑座8之间同轴线设置，当滑动平台10向上移动时，弹簧壳体7的顶部会与压头6接触并挤压，从而利用第一压力传感器5对弹簧壳体7与压头6之间的压力进行检测，即弹簧壳体7的反作用力。
47.通过上述设置，可以同时对至少两个弹簧壳体7进行测试，大大提高了测试效率，且还能进行最优选配，保证了柴油机的整体质量。
48.支架12的侧部还固定设有一个位置传感器9，位置传感器9竖向设置，位置传感器9的测量杆与滑动平台10固定连接，可随着滑动平台10的移动伸长或缩短，以实时反馈滑动平台10的位置。
49.其中，第一压力传感器5和位置传感器9均与控制系统4连接，以通过人机交互界面3对测量的压力值以及位移值进行显示。
50.如图3所示，液压系统由第一过滤器14、蓄能器15、换向阀16、溢流阀17、液位计18、液压油箱19、第二过滤器20、液压油泵21、单向阀22以及第二压力传感器23组成；
51.其中，液压油箱19分别通过进油管路和出油管路与液压缸11连接，液压油箱19内装有驱动液压缸11工作的液压油，进油管路和出油管路通过换向阀16与液压缸11连接，使得进油管路能够单独向液压缸11的上腔或下腔供油，并最终将泄压后的液压油通过出油管路返还到液压油箱19中。
52.可以理解的是，为了实现上述目的，换向阀16可以采用三位四通电磁换向阀。
53.进油管路上从靠近液压油箱19的一端向靠近液压缸11的一端的方向上依次设有第二过滤器20、液压油泵21、单向阀22、第二压力传感器23、第一过滤器14以及蓄能器15；
54.其中，液压油泵21的作用是将液压油泵入液压缸11，第一过滤器14和第二过滤器20用于液压油的过滤，单向阀22能够防止进油管路中液压油的回流，蓄能器14可以抑制换向阀16换向时液压油的波动，起到稳压的作用，以保证测量结果的准确性，第二压力传感器23用于检测进油管路中液压油的进油压力。
55.液压油箱19内设有液位计18，用于对液压油箱19内的液压油液位进行检测；进油管路上还连接有溢流管路，溢流管路同样与液压油箱19连通，溢流管路上设有溢流阀17，能够有效防止油路过压。
56.第二压力传感器23、液压油泵21以及换向阀16均与控制系统4连接，控制系统4可根据接收到的压力、反力和位移信息，以及测试人员通过人机交互界面3设置的初始参数，控制液压系统1中液压油泵21的起停，并通过控制换向阀16上位以及下位电磁阀的工作切换，驱动滑动平台10的运动。
57.人机交互界面3为控制面板，它和控制系统4相连，其目的是对整个测试装置的工作状态进行监测和控制，对测试的结果进行图表显示、存储和打印以及设置测试初始条件等。
58.其中，控制系统4内设有静态测试模块和可靠性测试模块，可进行静态测试或可靠性测试的选择控制，当进行静态测试时，可以通过人机交互界面3选择是按照压力模式还是位移模式，压力模式对应于在给定的压力下，检测弹簧壳体7的位移；位移模式对应于将弹簧壳体7压缩到指定的距离时，检测弹力的大小，都可得到弹簧壳体7静态下精确的弹力-位移关系；
59.在可靠性测试时，通过人机交互界面3可以柔性设定动态测试的次数或者时间、动作频率、初始预应力或者初始位移的大小，从而对弹簧壳体7的可靠性进行测试。
60.实施例2
61.本发明的另一种典型的实施方式中，提出了一种喷油器弹簧壳体测试方法，应用了实施例1中所述的测试装置，具体过程如下：
62.根据需要测试的弹簧壳体7，选择对应的压头6和支撑座8；将压头6旋装入第一压力传感器5的螺纹孔内，同理也将支撑座8旋装入滑动平台10的安装孔内；
63.合上控制系统4的电源，此时液压系统1中的液压油泵21开始运行；
64.通过人机交互界面3控制滑动平台10上移，直到压头6的下表面与支撑座8的上表面刚好接触，将此时的位置标定为初始位；
65.初始位标定完成后，通过人机交互界面3操纵滑动平台10下移，将要被测试的若干弹簧壳体7对应安装在与其匹配的支撑座8上，弹簧壳体7和支撑座8二者之间通过凸台进行可靠定位；
66.在人机交互界面3上选择测试的模式是静态测试还是可靠性测试，如果是静态测试，还需要选择是按照压力模式还是位移模式，模式选择好后控制系统4自动控制测试装置和液压装置的工作；
67.其中，压力模式对应于在给定的压力下，检测弹簧壳体7的位移；位移模式对应于将弹簧壳体7压缩到指定的距离时，检测弹力的大小；如果选择的是可靠性测试，则需要设置测试动作的次数或者时间、动作频率、初始预应力或者初始位移的大小，使得弹簧壳体7按照给定的频率压缩和伸长，从而监控弹簧壳体7性能随服役时长的变化规律。
68.在进行液压油的泵油过程中，液压油泵21从液压油箱19中吸入液压油，加压后的液压油经过单向阀22和第一过滤器14到达换向阀16，当换向阀16下位的电磁阀得电时，液压油进入液压缸11的下腔，液压缸11的液压杆带动滑动平台10上移；当换向阀16上位的电磁阀得电时，液压油进入液压缸11的上腔，液压缸的液压杆带动滑动平台10下移；
69.在人机交互界面3上点击开始测试，等待测试完成；
70.将测试得到的弹力-位移曲线或弹力衰减曲线与设计值进行比较，即可得到被测弹簧壳体7的静态特性和可靠性是否正常；将多个弹簧壳体7进行配对测试或者将它们的测试结果进行组合比较，则可以优选出性能最为接近的一组。
71.通过上述操作可以更加直观的判断船用低速柴油机喷油器弹簧壳体是否正常，提高柴油机零部件的装机质量；方便轮机管理人员提前做好维护、降低柴油机停机风险；在维修过程中减小盲目更换新件产生的高昂成本。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。