[發(fā)明專利]一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710783442.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107677558B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧熙群;羅江龍;董慶兵;趙濱;李彤陽(yáng);王乃昆;張亮;呂修頤;何山;焦博文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/22
• 分類號(hào): G01N3/22
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域，具體提供一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，包括：活塞環(huán)、基座、壓體、力傳感器、加載把手、調(diào)平擺桿、鉛垂、位移測(cè)量擺桿、第一位移傳感器和第二位移傳感器；基座上有凹槽，基座凹槽中心有中心立柱；所述中心立柱由上至下依次安裝有加載把手、力傳感器和壓體；活塞環(huán)安裝于壓體側(cè)面與基座凹槽內(nèi)壁之間，活塞環(huán)圓周向截面與中心立柱垂直；基座頂端安裝有連桿，連桿上安裝調(diào)平擺桿、位移測(cè)量擺桿；所述第一位移傳感器安裝于位移測(cè)量擺桿與壓體上表面之間；所述第二位移傳感器安裝于壓體側(cè)面和基座凹槽內(nèi)壁之間。本發(fā)明考慮了活塞環(huán)徑向截面變形，活塞環(huán)扭矩測(cè)定精度高，能夠得到精確的活塞環(huán)徑向截面的扭轉(zhuǎn)剛度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力領(lǐng)域中的活塞環(huán)，具體涉及一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，還涉及一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法。

背景技術(shù)

活塞環(huán)在環(huán)槽中的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，其中有軸向往復(fù)、周向旋轉(zhuǎn)、繞周向截面的扭曲。由于活塞環(huán)相鄰環(huán)槽與環(huán)岸的氣體壓力的差異，活塞環(huán)截面會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生扭曲應(yīng)力?；钊h(huán)繞徑向截面的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)使活塞環(huán)產(chǎn)生疲勞進(jìn)而損壞，此外還會(huì)對(duì)活塞環(huán)的氣密性產(chǎn)生影響，所以對(duì)塞環(huán)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算分析相當(dāng)重要?；钊h(huán)的扭轉(zhuǎn)剛度是活塞環(huán)動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)計(jì)算分析的基礎(chǔ)參數(shù)，測(cè)試活塞環(huán)的扭轉(zhuǎn)剛度具有深刻的工程意義。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是測(cè)定活塞環(huán)的徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度。

現(xiàn)有的活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度均基于假設(shè)活塞環(huán)截面為理想矩形，基于矩形截面的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。典型文獻(xiàn)為:Tao He and et al.ThermomechanicalFatigue Life Prediction for a Marine Diesel Engine Piston considering RingDynamics.Advances in Mechanical Engineering,2014。然而，實(shí)際上活塞環(huán)的徑向截面并非是理想的矩形，且活塞環(huán)本身的材料也并非各向同性，活塞環(huán)在接觸部位會(huì)產(chǎn)生微小的局部變形。這些因素使得現(xiàn)有的活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算結(jié)果存在一定誤差。

由于活塞環(huán)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算較為復(fù)雜，大部分學(xué)者在研究活塞環(huán)力學(xué)性能時(shí)大都不考慮活塞環(huán)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此外，活塞環(huán)扭矩的施加和扭角也難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠精確測(cè)量活塞環(huán)扭矩和扭角，精度更高的活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法。

本發(fā)明的一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，包括：活塞環(huán)、基座、壓體、力傳感器、加載把手、調(diào)平擺桿、鉛垂、位移測(cè)量擺桿、第一位移傳感器和第二位移傳感器；

基座上有凹槽，基座凹槽內(nèi)壁為環(huán)形斜面，基座凹槽中心有中心立柱，中心立柱與基座固連；所述中心立柱由上至下依次安裝有加載把手、力傳感器和壓體；所述的壓體側(cè)面為環(huán)形斜面；活塞環(huán)安裝于壓體側(cè)面與基座凹槽內(nèi)壁之間，活塞環(huán)圓周向截面與中心立柱垂直；

基座一側(cè)頂端安裝有連桿，連桿上安裝調(diào)平擺桿、位移測(cè)量擺桿；調(diào)平擺桿與鉛垂連接；所述第一位移傳感器安裝于位移測(cè)量擺桿與壓體上表面之間，并垂直于位移測(cè)量擺桿與壓體上表面；所述第二位移傳感器安裝于壓體側(cè)面和基座凹槽內(nèi)壁之間，并垂直于壓體側(cè)面和基座凹槽內(nèi)壁；

本發(fā)明還可以包括：

1.所述基座凹槽內(nèi)壁上涂有粗糙涂層。

2.所述加載把手和力傳感器之間有墊片。

3.基座底部有對(duì)稱的4個(gè)安裝孔。

本發(fā)明的一種活塞環(huán)徑向截面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法，包括如下步驟：

步驟一.安裝活塞環(huán)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)加載把手使壓體與活塞環(huán)表面接觸；調(diào)節(jié)第一位移傳感器到垂直于位移測(cè)量擺桿與壓體上表面位置，調(diào)節(jié)第二位移傳感器到垂直于壓體側(cè)面和基座凹槽內(nèi)壁位置；