[發(fā)明專(zhuān)利]一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410155758.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103994879A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋吉林;龐銘;甄洪梅;王建平;強(qiáng)慧;袁曉帥;王旭蘭;任偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所（天津）
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 太原同圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14107
• 代理人: 王金鎖

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于活塞熱疲勞試驗(yàn)方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中承受很高的熱負(fù)荷，由此誘發(fā)的熱損傷故障頻發(fā)。而熱疲勞損傷是活塞熱損傷的主要失效形式。目前對(duì)活塞熱疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法主要有整機(jī)試驗(yàn)和部件級(jí)試驗(yàn)。整機(jī)試驗(yàn)，考慮到試驗(yàn)的周期性長(zhǎng)、費(fèi)用高、試驗(yàn)情況復(fù)雜，一旦使用條件、結(jié)構(gòu)、工藝、材質(zhì)等因素發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行試驗(yàn)，而且通過(guò)整機(jī)試驗(yàn)掌握活塞熱疲勞開(kāi)裂機(jī)理難度很大。模擬試驗(yàn)技術(shù)是一種行之有效的研究手段。

模擬試驗(yàn)采取交替加熱、冷卻的方式，使活塞的溫度在設(shè)置的最高溫度與最低溫度之間循環(huán)變化，直到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)，觀(guān)察微觀(guān)裂紋產(chǎn)生的傾向。模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確程度關(guān)鍵在于活塞加熱、冷卻的速度及冷卻方式，而熱源很難完全模擬活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中的真實(shí)受熱狀況。資料顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞的熱量大約90%由冷卻油腔帶走，10%的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳遞給氣缸套，由冷卻水帶走，因此，可以通過(guò)模擬活塞熱量傳遞的方式更加真實(shí)的模擬活塞熱疲勞現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決活塞熱疲勞損傷導(dǎo)致活塞失效的問(wèn)題，而提出了一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置。該裝置能夠真實(shí)地模擬活塞的熱疲勞現(xiàn)象，為研究活塞熱疲勞開(kāi)裂機(jī)理提供了有效的手段。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恒溫水箱14、恒溫油箱15、激光發(fā)射器16和紅外測(cè)溫器17，氣缸套6套合在外套12內(nèi)，并與外套12轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔7，水腔7與恒溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6端口連接，并壓接在外套12上，活塞9通過(guò)支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內(nèi)部，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8連通，激光發(fā)射器16固定在活塞9的上方，紅外測(cè)溫器17固定在外圍支架上。

進(jìn)一步地，水腔7與恒溫水箱14通過(guò)水管接頭5連通，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8通過(guò)油管接頭10連通。

進(jìn)一步地，所述的恒溫水箱14由水箱18及設(shè)置在水箱18內(nèi)部的第一PID控制器19和第一外循環(huán)冷卻器20組成。

進(jìn)一步地，所述的恒溫油箱15由油箱21及設(shè)置在油箱21內(nèi)部的第二PID控制器22和第二外循環(huán)冷卻器23組成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是：本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)恒溫冷卻油箱、恒溫冷卻水箱,采用激光為熱源,有效的模擬了活塞的熱疲勞；本發(fā)明具有可操作性強(qiáng)、實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn),?可以有效模擬活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中的受熱、冷卻狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

?????一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恒溫水箱14、恒溫油箱15、激光發(fā)射器16和紅外測(cè)溫器17，氣缸套6套合在外套12內(nèi)，并與外套12轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔7，水腔7與恒溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6端口連接，并壓接在外套12上，活塞9通過(guò)支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內(nèi)部，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8連通，激光發(fā)射器16固定在活塞9的上方，紅外測(cè)溫器17固定在外圍支架上。所述的水腔7與恒溫水箱14通過(guò)水管接頭5連通，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8通過(guò)油管接頭10連通。所述的恒溫水箱14由水箱(18)及設(shè)置在水箱18內(nèi)部的第一PID控制器19和第一外循環(huán)冷卻器20組成。所述的恒溫油箱15由油箱21及設(shè)置在油箱21內(nèi)部的第二PID控制器22和第二外循環(huán)冷卻器23組成。

????系統(tǒng)工作過(guò)程：首先連接非標(biāo)設(shè)計(jì)的進(jìn)回水管、油管，將活塞9固定在氣缸套6中，然后調(diào)整好激光器16位置和紅外測(cè)溫儀17監(jiān)測(cè)區(qū)域，如圖1所示。開(kāi)啟水箱、油箱加熱裝置，待溫度達(dá)到設(shè)定溫度后開(kāi)啟冷卻水、冷卻油，循環(huán)冷卻活塞；開(kāi)啟激光器16、紅外測(cè)溫儀17數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)軟件、熱疲勞控制軟件，使活塞9溫度在最高、最低設(shè)置溫度間循環(huán)變化。

試驗(yàn)中，活塞9升溫過(guò)程，激光器16一直開(kāi)啟，當(dāng)活塞9溫度升到設(shè)定溫度，激光關(guān)閉，活塞9試樣冷卻，當(dāng)溫度冷卻到設(shè)定溫度，激光器16再次開(kāi)啟。活塞9一直通過(guò)恒溫冷卻油箱15、恒溫冷卻水箱14冷卻，通過(guò)加熱器、第一外循環(huán)冷卻器20、第二外循環(huán)冷卻器23和第一PID控制器19和第二PID控制器22，保證油箱、水箱在設(shè)定溫度下恒溫工作，并且可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水箱、油箱的設(shè)定壓力及溫度，控制活塞9熱量的傳遞。