[發(fā)明專利]發(fā)動機缸蓋機械-熱負荷耦合疲勞試驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010135718.3
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101793606A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡玉平;白書戰(zhàn);李國祥;閆理貴;孫平;劉浩業(yè);陸健;王任信;李世偉;邊曉婷;王慧輝
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 濟南圣達專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)動機實驗設(shè)備，尤其是一種發(fā)動機缸蓋機械-熱負荷耦合疲勞試驗裝置。

背景技術(shù)

發(fā)動機氣缸蓋內(nèi)含有進排氣道、冷卻水道，在其上還布置噴油器和配氣系統(tǒng)、連接進排氣管，是內(nèi)燃機的關(guān)鍵核心部件。在發(fā)動機工作過程中，氣缸蓋在承受很大的機械負荷的同時，還承受著很高的熱負荷，是工作條件最惡劣的零部件之一。高功率密度內(nèi)燃機是產(chǎn)品系列化和技術(shù)集約化發(fā)展以及低碳經(jīng)濟發(fā)展的必然要求，其最大挑戰(zhàn)就在于如何解決高爆發(fā)壓力和高熱負荷帶來的問題，實現(xiàn)內(nèi)燃機性能、排放和可靠性方面的全面進步。?

發(fā)動機缸蓋的疲勞試驗是通過模擬缸蓋的機械、熱負荷耦合作用下的受力狀態(tài)，分析缸蓋的疲勞破壞過程，為發(fā)動機缸蓋的可靠性研究以及疲勞壽命預(yù)測奠定基礎(chǔ)。目前發(fā)動機缸蓋的疲勞試驗臺都是單獨考慮熱負荷或者機械負荷情況下的受力狀態(tài)。實際上發(fā)動機缸蓋受到缸蓋螺栓預(yù)緊力、火力面端高溫燃氣以及水腔冷卻水的熱負荷、燃燒爆發(fā)壓力的聯(lián)合作用，如果不完全考慮缸蓋所受的機械-熱負荷，將很難準(zhǔn)確的預(yù)測發(fā)動機缸蓋的疲勞壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種預(yù)測準(zhǔn)確、綜合考慮的發(fā)動機缸蓋機械-熱負荷耦合疲勞試驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種發(fā)動機缸蓋機械-熱負荷耦合疲勞試驗裝置，包括缸蓋、底座和控制臺，缸蓋和底座相連接，缸蓋內(nèi)設(shè)有冷卻通道，缸蓋和底座之間設(shè)置有高壓氣體作用腔，高壓氣體作用腔通過管路與加壓裝置連通，底座上與高壓氣體作用腔相對應(yīng)處設(shè)有硅玻璃，底座下部與硅玻璃對應(yīng)處設(shè)有加熱裝置，控制臺通過線路分別與加壓裝置和加熱裝置連接。

所述缸蓋和底座通過螺栓相連接。

所述加壓裝置包括高壓空氣瓶，高壓空氣瓶通過管路與高壓氣體作用腔進氣口相連，所述管路上設(shè)有電磁閥Ⅰ和減壓表，電磁閥Ⅰ通過線路與控制臺連接；高壓氣體作用腔出氣口通過連接管道與排氣穩(wěn)壓腔連接，所述連接管道上設(shè)有電磁閥Ⅱ和壓力表，電磁閥Ⅱ通過線路與控制臺連接。

所述加熱裝置包括加熱發(fā)生器和反光鏡，加熱發(fā)生器和反光鏡相對應(yīng)設(shè)置，反光鏡和硅玻璃相對應(yīng)設(shè)置。

所述加熱發(fā)生器為激光器或高頻感應(yīng)加熱器。

本發(fā)明中的控制臺為現(xiàn)有設(shè)備，在此不再贅述。

本發(fā)明通過高壓氣體模擬發(fā)動機缸內(nèi)爆發(fā)壓力的作用，高壓氣瓶內(nèi)的高壓氣體減壓至爆發(fā)壓力，經(jīng)過管道和電磁閥進入缸蓋下面的高壓氣體作用腔，模擬發(fā)動機燃燒室，然后由連接管道和電磁閥經(jīng)排氣穩(wěn)壓腔排出。

其中螺栓預(yù)緊力的作用通過螺栓將缸蓋固定在底座上，和發(fā)動機實際的缸蓋組裝方式一樣，螺栓預(yù)緊力的大小與實際發(fā)動機組裝時一致，另外底座通過螺栓固定。

缸蓋火力面所受的燃氣熱負荷的影響通過激光加熱或高頻感應(yīng)加熱來實現(xiàn)，激光束或高頻感應(yīng)先后經(jīng)過反光鏡、光學(xué)元件進入氣體腔并作用在火力面上。

缸蓋的冷卻和發(fā)動機缸蓋的實際冷卻方式一樣，由一水泵驅(qū)動冷卻水通過缸蓋內(nèi)的冷卻通道，實現(xiàn)缸蓋的冷卻。

本發(fā)明的高壓氣體的充放、激光或者高頻感應(yīng)器的開關(guān)都有同一控制臺控制，實現(xiàn)二者的同步性。

本發(fā)明真實反應(yīng)出缸蓋機械-熱負荷疲勞狀況，為缸蓋合理優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)，驗證缸蓋計算的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

其中1.控制臺，2.電磁閥Ⅱ，3.壓力表，4.冷卻水進水道，5.螺栓，6.缸蓋，7.冷卻水出水道，8.水泵，9.電磁閥Ⅰ，10.減壓表，11.高壓空氣瓶，12.底座，13.高壓氣體作用腔，14.硅玻璃，15.反光鏡，16.連接管道，17.加熱發(fā)生器（激光器或高頻感應(yīng)加熱器），18.排氣穩(wěn)壓腔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1中，發(fā)動機缸蓋機械-熱負荷耦合疲勞試驗裝置，包括缸蓋6、底座12和控制臺1，缸蓋6和底座12相連接，缸蓋6內(nèi)設(shè)有冷卻通道，缸蓋6和底座12之間設(shè)置有高壓氣體作用腔13，高壓氣體作用腔13通過管路與加壓裝置連通，底座12上與高壓氣體作用腔13相對應(yīng)處設(shè)有硅玻璃14，與硅玻璃14對應(yīng)處設(shè)有加熱裝置，控制臺1通過線路分別與加壓裝置和加熱裝置連接。

所述缸蓋6和底座12通過螺栓5相連接。