[發(fā)明專利]一種配氣機構(gòu)雙摩擦副復(fù)合模擬實驗系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710985087.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107560861A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建平;陳蒙;代軍;章玉康;董翼飛;趙學(xué)飛
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M13/00
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 陳麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多對摩擦副運動和受力狀態(tài)的綜合試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種配氣機構(gòu)雙摩擦副復(fù)合模擬實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著內(nèi)燃機技術(shù)的不斷進(jìn)步，車用發(fā)動機正朝著大功率、低能耗、長壽命的方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢是建立在發(fā)動機總體性能提升基礎(chǔ)之上的，同時也對各系統(tǒng)及零部件的綜合性能提出了更高的要求。

配氣機構(gòu)是發(fā)動機的重要組成部分，是發(fā)動機極為關(guān)鍵的構(gòu)件，其基本功用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)進(jìn)行工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時打開和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮空氣能夠及時進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸中排出。凸輪軸是驅(qū)動配氣機構(gòu)的動力零件，它是保證發(fā)動機穩(wěn)定、經(jīng)濟、可靠性運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。凸輪與挺柱體滾輪接觸副為高副，是配氣機構(gòu)中的關(guān)鍵運動副，通常工作在高溫、高轉(zhuǎn)速、高交變接觸載荷作用下，且由于潤滑條件惡劣，凸輪與滾輪的主要失效形式是過度磨損。磨損的結(jié)果是直接導(dǎo)致配氣紊亂、進(jìn)排氣不足，充量系數(shù)下降，燃燒不充分，缸內(nèi)廢氣壓力升高，換氣損失增大，發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性變差，排放水平超高。因此，在各類型號項目研制過程中，都非常重視該對摩擦副的磨損問題

配氣機構(gòu)中的另一對關(guān)鍵運動副是氣門-氣門座圈。氣門座圈與氣門頭部配合對氣缸起密封作用，并控制新鮮空氣的吸入與廢氣的排出，氣門座圈工作于高應(yīng)力(發(fā)動機最高燃燒壓力可達(dá)20MPa、彈簧力和動載荷壓力可達(dá)130MPa)、高溫度(進(jìn)氣門工作溫度一般在200℃-450℃，排氣門的工作溫度一般在600℃-800℃，有的甚至高達(dá)850℃)和腐蝕(高溫燃?xì)馇治g、硫化、V2O5腐蝕和氧化作用)性的惡劣環(huán)境中，在高溫下經(jīng)受氣門的沖擊磨損以及進(jìn)、排氣流的沖蝕、氧化等，氣門座圈的失效表現(xiàn)為嚴(yán)重磨損、氣門下沉量過大、氣密性差。氣門的裝配誤差和開閉時的轉(zhuǎn)動，又加劇了這種磨損，過度的磨損會導(dǎo)致氣門-氣門座圈副失效，在極端的情況下氣門間隙消失，氣門不能落座，燃?xì)饴┏觯β蚀蠓认陆怠Ｂ┏龅娜細(xì)饪赡軐?dǎo)致氣門座圈過熱，甚至燒蝕，因此，氣門-氣門座圈磨損性能的研究已成為一項亟待解決的問題。

目前針對配氣機構(gòu)的研究歸納起來主要有兩個方面，一方面是零部件的設(shè)計，包括凸輪型線，氣門搖臂機構(gòu)的設(shè)計，氣門彈簧及氣門等零部件的設(shè)計，其中又以凸輪型線的設(shè)計尤為關(guān)鍵。另一方面是機構(gòu)的動力學(xué)問題，而對于機構(gòu)動力性能的研究，又主要集中在氣門的運動規(guī)律上。國外對配氣機構(gòu)的振動模型、摩擦及配氣相位和可變氣門正時等的研究有一些報道。國內(nèi)也在致力于研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱副的動力潤滑、非對稱凸輪型線以及凸輪型線的擬合等問題。然而，針對配給機構(gòu)中兩種典型摩擦副的研究工作還很缺乏，特別是摩擦副的試驗研究，大多集中在試樣級試驗，沒能采用工況環(huán)境與實際吻合較好的零件級試驗，關(guān)于可采用零件直接進(jìn)行摩擦磨損試驗的報道更是少之又少。為此，本專利通過設(shè)計可模擬多對摩擦副運動和受力狀態(tài)的綜合試驗裝置，以期為配氣機構(gòu)兩種典型摩擦副的研究提供更切實際的手段和途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種配氣機構(gòu)雙摩擦副復(fù)合模擬實驗系統(tǒng)，同時實現(xiàn)了兩對摩擦副的磨損試驗，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，效率高，且模擬與實際工況接近，實驗數(shù)據(jù)有力可靠。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種配氣機構(gòu)雙摩擦副復(fù)合模擬實驗系統(tǒng)，包括電機、皮帶、固定軸座、凸輪軸、凸輪、滾輪、挺柱體、氣門推桿、氣門、氣缸蓋、氣門座圈和加熱線圈，所述電機的輸出軸上設(shè)有帶輪一，所述凸輪軸與固定軸座轉(zhuǎn)動連接，所述凸輪軸端部設(shè)有帶輪二，所述皮帶一端與帶輪一連接，另外一端與帶輪二連接，所述凸輪與凸輪軸過盈配合連接，所述滾輪與挺柱體上端通過銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述氣門推桿上端與挺柱體連接，下端與氣門連接，所述氣門推桿上套設(shè)有氣門彈簧，所述凸輪與滾輪在氣門彈簧的彈性恢復(fù)力作用下形成高副摩擦副，所述氣缸蓋上設(shè)有氣門導(dǎo)管，所述氣門推桿穿過氣門導(dǎo)管，所述氣門導(dǎo)管下端設(shè)有氣門座圈，在氣門彈簧的彈性恢復(fù)力作用下使氣門和氣門座圈形成沖擊磨損運動副，所述氣門下端氣缸蓋內(nèi)部設(shè)有加熱線圈，所述氣缸蓋內(nèi)部設(shè)有冷卻水腔。

優(yōu)選的，所述加熱線圈給氣門、氣門座圈和氣缸蓋加熱，模擬燃?xì)馊紵龝r的缸內(nèi)溫度狀態(tài)，且在氣缸蓋內(nèi)設(shè)有缸體溫度傳感器。

優(yōu)選的，所述固定軸座內(nèi)設(shè)有滑動軸承，且為重點潤滑部位。

優(yōu)選的，所述冷卻水腔中通入循環(huán)冷卻水，且在冷卻水回路上設(shè)有水溫傳感器。