[發(fā)明專利]柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)接觸應(yīng)力的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810044029.4
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101750245A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳泓;方文超;黃立;季誠;谷峰;張慧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01L1/00
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)的測試方法，特別是涉及一種柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)中凸輪與挺桿接觸應(yīng)力的測試方法。

背景技術(shù)

柴油機燃油系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動機構(gòu)是機械式燃油系統(tǒng)的動力源，所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動部件各運動副處于高頻、高應(yīng)力、沖擊負荷工作條件下，其接觸應(yīng)力大小影響著供油系統(tǒng)的可靠性。接觸應(yīng)力過大，使凸輪驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動部件壽命降低，容易出現(xiàn)過熱、拉毛等機械故障。

所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)中凸輪與挺桿的接觸應(yīng)力最直接的獲取方法就是通過測試的手段獲得。運用測試結(jié)果可以判別仿真分析結(jié)果的合理性，指導仿真分析流程，同時可進行所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動部件的強度評估和可靠性評估，指導驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和凸輪型線設(shè)計。

現(xiàn)階段，對于大功率柴油機凸輪與挺桿接觸應(yīng)力的測試還是比較困難的，文獻報道也是相對較為稀少的。常規(guī)的測試技術(shù)均是在小型的農(nóng)業(yè)機械中采用。一般使用橋接法或半橋接法進行靜態(tài)測試，但不對材料的本身特性徑向測量，只是粗略的模擬構(gòu)件的受力狀況，測試結(jié)果也僅為接觸內(nèi)力，不能完全的反映接觸應(yīng)力細微的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)接觸應(yīng)力的測試方法，能夠準確測得接觸應(yīng)力，對凸輪驅(qū)動機構(gòu)進行強度評估，指導凸輪和挺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時也可以判別仿真分析的結(jié)果，指導仿真分析。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)接觸應(yīng)力的測試方法，采用動態(tài)測試和靜態(tài)測試相結(jié)合的方式，對柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)中凸輪與挺桿的接觸應(yīng)力進行測試；包括如下步驟：

步驟一、進行動態(tài)測試，測量柴油機實際工作狀態(tài)下挺桿的動態(tài)應(yīng)變值，然后計算出挺桿所承受的作用力大小；

步驟二、根據(jù)凸輪在受最大接觸力作用時，凸輪接觸力與挺桿軸向作用力之間的夾角，將挺桿軸向作用力換算成凸輪與滾輪之間的接觸力；

步驟三、進行靜態(tài)測試，以所述換算的接觸力作為標定載荷，采用與所述凸輪相同曲率半徑的圓柱替代凸輪，在所述圓柱與滾輪之間裝入錫箔；萬能試驗機按照標定的載荷加載，作用于滾輪和圓柱之間，使錫箔記錄下滾輪與圓柱之間的接觸壓痕；根據(jù)接觸壓痕的面積計算得到凸輪與挺桿的平均接觸應(yīng)力。

通過使用本發(fā)明的測試方法，可以準確的得到柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)中凸輪與挺桿的接觸應(yīng)力，能夠指導柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計和凸輪型線的設(shè)計，改進和優(yōu)化所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)接觸應(yīng)力的計算方法，進而縮短設(shè)計周期，減少實驗經(jīng)費。也可以對所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)進行強度評估，判別仿真分析的結(jié)果，指導仿真分析。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是挺桿貼片示意圖；

圖2是應(yīng)變變化規(guī)律；

圖3是應(yīng)變變化局部圖(4～6s)；

圖4是測點4～6的應(yīng)變變化規(guī)律；

圖5是應(yīng)變花(即測點4～6)的最小主應(yīng)變變化規(guī)律；

圖6時應(yīng)變花(即測點4～6)的最大主應(yīng)變變化規(guī)律；

圖7是彈性模量應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖8是多體動力學計算模型；

圖9是挺桿軸向與豎直方向的夾角變化示意圖；

圖10是本發(fā)明的方法測試過程示意圖。

具體實施方式

配氣機構(gòu)是負責內(nèi)燃機換氣過程的工作系統(tǒng)，實現(xiàn)內(nèi)燃機進氣過程和排氣過程定時，直接影響著內(nèi)燃機充量系數(shù)，是決定缸內(nèi)燃燒性能的重要機構(gòu)之一。對于四沖程內(nèi)燃機廣泛采用低置式凸輪軸氣閥式配氣機構(gòu)。

低置式凸輪軸氣閥式配氣機構(gòu)主要由三部分組成：氣閥組(氣閥、氣閥導套、氣閥彈簧、轉(zhuǎn)閥機構(gòu)等)，凸輪軸(軸、凸輪、緊固裝置、傳動齒輪等)和驅(qū)動機構(gòu)(挺桿或搖桿、推桿、搖臂、搖臂座、閥橋等)。凸輪軸一般布置在曲軸箱或氣缸體下方處，氣閥組布置在頂部缸蓋上，中間通過驅(qū)動機構(gòu)把凸輪型線體現(xiàn)的一定的運動規(guī)律傳遞給氣閥。

本發(fā)明的柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)接觸應(yīng)力的測試方法，采用動態(tài)測試和靜態(tài)測試相結(jié)合的方式，對柴油機燃油系統(tǒng)凸輪驅(qū)動機構(gòu)中凸輪與挺桿的接觸應(yīng)力進行測試，使得測試結(jié)果更加合理可靠。

動態(tài)測試是在柴油機實際工作狀態(tài)下，根據(jù)不同的工況測得挺桿的應(yīng)變，并以此為標定載荷，施加到靜態(tài)壓痕試驗中，作用于滾輪和凸輪(或替代圓柱)之間。

靜態(tài)測試時，由于凸輪的偏心，加載時極易滾動，同時加載時力的作用線一定要通過凸輪轉(zhuǎn)動軸的軸心，因此采用同曲率半徑圓柱代替凸輪的方法，提高測試精度和準確性。