[發明專利]一種發動機氣缸蓋熱機疲勞試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610628068.3
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106323607B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 文洋;李鵬;景國璽;許春光;張麗強;趙志強
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 天津濱?？凭曋R產權代理有限公司 12211
• 代理人: 馬倩倩

本發明提供了一種發動機氣缸蓋熱機疲勞試驗方法，包括如下內容：采用控制系統控制感應線圈對錫鉛合金加熱到熔融狀態，將其熱量均勻傳遞試驗缸蓋的火力面上實現熱載荷試驗；采用液壓伺服系統將油液壓力通過觸動活塞傳遞到熔融狀態下的錫鉛合金上，進一步加載到試驗缸蓋的火力面上，模擬不同工況下缸內爆發壓力。本發明采用錫鉛合金加熱的方式通過感應線圈把鉛錫合金加熱到熔融狀態，將其熱量均勻傳遞給缸蓋火力面，可通過控制系統控制感應線圈溫度；同時，采用液壓伺服系統加載，將油液壓力通過觸動活塞傳遞到熔融狀態下的錫鉛合金上，能夠將熱載荷與機械載荷共同作用在缸蓋火力面上，更為真實地反映缸蓋在實際狀態下的受力狀況。

技術領域

本發明屬于發動機部件試驗技術領域，尤其是涉及一種發動機氣缸蓋熱機疲勞試驗方法及裝置。

背景技術

氣缸蓋是發動機的核心零部件之一，其工作好壞直接關系到發動機的整體性能及工作可靠性，因此越來越多的研究人員致力于氣缸蓋的設計與改進。氣缸蓋不僅承受著螺栓預緊力等靜力作用，同時還會受到熱應力與機械應力的周期性動載作用，缸蓋在應力集中處易產生疲勞裂紋。而由熱機疲勞帶來的疲勞破壞往往是其工作失效的主要原因。氣缸蓋火力面與缸套、活塞頂面共同組成燃燒室，缸蓋在工作中由于熱應力與機械應力的反復作用往往在火力面上會形成疲勞裂紋，為了能夠準確的評估缸蓋熱機疲勞強度，必須對其進行熱機疲勞試驗。

現階段缸蓋的疲勞試驗主要分為熱疲勞試驗和機械疲勞試驗兩種。缸蓋熱疲勞試驗臺，采用的加熱方式大致可分為：(Ⅰ)激光加熱：該種加熱方式利用轉光片對缸蓋火力面進行加熱，加熱周期短，加熱能量大，但受激光束移動速度、功率密度、光斑尺寸和材料的導熱性能等因素的影響，且試驗成本高，設備維修難度較大；(Ⅱ)電磁加熱：該種加熱方式雖然具有響應速度快的優點，但具有慣性大、干擾強、非線性的缺點，且只能對鑄鐵類零件加熱，對鋁合金類零件則往往不適用。(Ⅲ)火焰加熱：該種加熱方式以氣態燃料(如液化氣，天然氣等)為燃燒介質，設備簡單，使用方便，但存在因氣體泄漏而引起的安全隱患、熱量分配控制難、燃料更換期短等諸多不變。現有的氣缸蓋高周機械疲勞試驗裝置基本上以液壓伺服疲勞試驗系統為主，氣缸蓋試驗件通過螺栓緊固在假機體上，氣缸蓋、氣門、氣缸墊和假機體共同構成一個密閉容積空間，該容積與液壓伺服系統油路相連，通過液壓油壓力的改變來模擬氣體力對缸蓋的作用力。

但是現階段還缺少熱載荷與機械載荷共同作用在缸蓋上的熱機疲勞試驗裝置及方法，(目前這種單)做熱疲勞或機械疲勞的試驗方法勢必造成缸蓋的(受力狀態模擬)不能真實的反映發動機氣缸蓋的整機工作狀態，試驗結果往往不能直接對氣缸蓋的熱機疲勞強度進行評估。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種發動機氣缸蓋熱機疲勞試驗方法，能夠將熱載荷與機械載荷共同作用在缸蓋火力面上，更為真實地反映缸蓋在實際狀態下的受力狀況。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種發動機氣缸蓋熱機疲勞試驗方法，包括如下內容：

采用控制系統控制感應線圈對錫鉛合金加熱到熔融狀態，將其熱量均勻傳遞試驗缸蓋的火力面上實現熱載荷試驗；

采用液壓伺服系統將油液壓力通過觸動活塞傳遞到熔融狀態下的錫鉛合金上，進一步加載到試驗缸蓋的火力面上，模擬不同工況下缸內爆發壓力；

采用冷卻裝置對試驗缸蓋的冷卻水腔內的冷卻水進行冷卻，并通過流量控制閥控制流經冷卻水腔的流量。

相對于現有技術，本發明所述方法具有以下優勢：