[發明專利]一種氣門旋轉彎曲疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201610192926.4
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105716851B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 屈盛官;賴福強;楊章選;尹聯民;李小強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明公開了一種氣門旋轉彎曲疲勞試驗機，包括機架、待測氣門、加載輸入桿、使待測氣門旋轉的電機以及通過所述加載輸入桿向待測氣門施加推力的軸力加載裝置，電機和軸力加載裝置設置于機架上，待測氣門兩端分別固定在電機的輸出軸和加載輸入桿上。本發明利用第一砝碼和第二砝碼的重力作用分別實現對待測氣門旋轉狀態下的軸向力和彎矩加載，從而進行旋轉彎曲疲勞測試，加載方式簡單可靠，并且精度高。本發明的軸力加載裝置可對待測氣門施加軸向力，更加貼近氣門實際工況的受力狀況。因此本發明能夠在更復雜受力狀態下對氣門進行疲勞性能的測試。

技術領域

本發明涉及一種試驗裝置，具體涉及一種氣門旋轉彎曲疲勞試驗機。

背景技術

氣門、排氣門及其配對的氣門座圈是發動機配氣機構中的關鍵精密部件，氣門與座圈配合控制發動機汽缸中新鮮空氣的吸入和廢氣的排除。氣門的工作條件惡劣，在凸輪軸的帶動下高速往復運動，氣門盤部每分鐘經受上千次的交變循環沖擊載荷以及高溫氣體的沖蝕，氣門錐面上還沉積有燃燒不完全的產物。氣門的可靠性及壽命直接影響到發動機配氣機構及整機的可靠性和壽命。疲勞是指材料或者構件在循環的交變載荷作用下，其內部損傷累計直至破壞。對于氣門材料及產品的疲勞壽命測試評判至關重要。旋轉彎曲疲勞試驗的原理為試樣旋轉并承受一彎矩，產生彎矩的力恒定不變且不轉動。試樣可裝成懸臂，在一點或兩點加力或裝成橫梁，在四點加力。試驗一直進行到試樣失效或超過預定應力循環次數。

現有的測試設備一般僅注重于氣門錐面和座圈結合面的耐磨測試，忽略了對氣門疲勞性能的研究。此外，現有的旋轉彎曲疲勞試驗機只能進行應力比為-1的標準試樣的試驗，不能對整個氣門進行疲勞測試，更無法給氣門試樣施加軸向力從而進行復合受力狀態下的試驗。根據氣門的實際工況和受力可知，氣門同時受到氣門彈簧軸向力的加載和氣門座圈的沖擊載荷以及氣門盤端面受到的燃燒室中高溫高壓氣體的沖擊,氣門桿部的疲勞斷裂是氣門失效的主要方式之一。氣門受到熱和機械力的綜合作用，因此，可靠性要求高工作壽命要求長，極其必要測試氣門在高溫環境中的疲勞性能。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種氣門旋轉彎曲疲勞試驗機。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種氣門旋轉彎曲疲勞試驗機，包括機架、待測氣門、加載輸入桿、使待測氣門旋轉的電機以及通過所述加載輸入桿向待測氣門施加推力的軸力加載裝置，電機和軸力加載裝置設置于機架上，待測氣門兩端分別固定在電機的輸出軸和加載輸入桿上。

優選的，所述軸力加載裝置包括軸力加載桿、角接觸球軸承以及用于向軸力加載桿施加軸向推力的推力機構，軸力加載桿通過角接觸球軸承與加載輸入桿連接。

優選的，所述軸力加載裝置包括減震彈簧，所述推力機構包括支架以及施力臂，施力臂的一端鉸接在支架上，另一端為重力施加端，施力臂中部伸出有施壓桿，減震彈簧一端與施壓桿連接，另一端與軸力加載桿連接。

優選的，還設置有第一施力彈簧、第一砝碼以及用于疊放第一砝碼的第一砝碼桿，第一施力彈簧一端與重力施加端連接，另一端與第一砝碼連接。

優選的，所述加載輸入桿包括桿體以及在桿體一端上的用于夾持待測氣門的氣門桿的第一氣門夾頭，還包括主軸，電機輸出軸與主軸一端連接，主軸另一端設置有第二氣門夾頭，第二氣門夾頭包括環形氣門固定座圈、緊固螺栓以及兩個扭矩傳動銷，兩個扭矩傳動銷的一端分別插入主軸，另一端分別插入待測氣門的氣門頭，環形氣門固定座圈套于待測氣門的氣門頭背部，環形氣門固定座圈通過緊固螺栓與主軸連接將待測氣門固定起來。

優選的，還包括彎矩加載裝置，彎矩加載裝置包括杠桿橫梁以及施力機構，杠桿橫梁中部鉸接于機架上，杠桿橫梁一端與施力機構連接，另一端與加載輸入桿連接。