[發明專利]高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置

在審

• 申請號: 201910975045.3
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110823536A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 狄建兵;侯曄星;張麗強;王根全;王昊;閆瑋
• 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: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 蘇沖

本發明提供了一種高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置，包括作動頭，作動頭聯接試驗設備，另一端與裙部壓塊限位連接，裙部壓塊下方固定安裝裙部支撐塊，裙部支撐塊底部安裝法蘭底座，法蘭底座安裝在試驗機下置式力傳感器上方，裝有空心活塞銷的活塞樣件安裝在裙部支撐塊的半圓支撐結構內部，并且活塞樣件的頭部朝向加溫裝置，加溫裝置采用感應加熱的方式對活塞樣件的頭部進行非接觸式加熱，空心活塞銷設有用于安裝所述止動螺柱的內孔。本發明所述的高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置，具有適應多規格活塞試驗能力，通用性強；高頻加載效率高；頭部環境溫度與試驗工況可控、可調等優點。

技術領域

本發明屬于發動機疲勞試驗技術領域，尤其是涉及一種高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置。

背景技術

發動機活塞部件機械疲勞試驗是發動機研發過程當中必不可少的研究手段，是評估活塞結構強度與可靠性的有效方法。活塞部件機械疲勞試驗裝置通常采用電液伺服系統在活塞頂部，模擬缸內爆發壓力的周期變化對活塞部件軸線方向的機械載荷作用，從而考察活塞部件的承載能力。其優點是載荷模擬相對真實，活塞受力基本合理，關鍵部位失效機理與整機狀態下的情況基本一致。缺點是該試驗裝置適用常溫環境的試驗，活塞的熱應力作用缺失；試驗載荷單一，不能全面考核其結構可靠性，特別是活塞裙部結構的剛度及強度。活塞在發動機工作當中不但承受活塞軸線方向的爆發壓力作用，還要承受氣缸套側壁對其裙部產生的側向壓力，使活塞產生橢圓形式變形，改變了活塞局部結構應力方向，影響其結構強度。另外，活塞所處的高溫環境會造成活塞材料機械性能下降，變形加劇，結構強度降低等。作為常規活塞部件疲勞試驗的補充，高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗可以很好地解決其不足的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置，以提供一種具有適應多規格活塞試驗能力，通用性強，高頻加載效率高，頭部環境溫度與試驗工況可控、可調的高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置，包括作動頭、裙部壓塊、裙部支撐塊和加溫裝置，作動頭聯接試驗設備，另一端與裙部壓塊限位連接，裙部壓塊下方固定安裝裙部支撐塊，裙部支撐塊的整體結構為牛角形式，中間為半圓支撐結構，兩側為對稱凸起結構，裙部支撐塊兩側凸起位置設有用于安裝止動螺柱的通孔，裙部支撐塊底部安裝法蘭底座，法蘭底座安裝在試驗機下置式力傳感器上方，裝有空心活塞銷的活塞樣件安裝在裙部支撐塊的半圓支撐結構內部，并且活塞樣件的頭部朝向加溫裝置，加溫裝置采用感應加熱的方式對活塞樣件的頭部進行非接觸式加熱，空心活塞銷設有用于安裝所述止動螺柱的內孔。

進一步的，作動頭一端為法蘭結構用于聯接試驗設備，另一端為三角結構，用于與裙部壓塊平面接觸，作動頭底部的下方中間設有用于安裝定位銷釘的定位銷孔，四周設有若干用于安裝組合螺栓的螺孔，且螺孔對稱設置。

進一步的，裙部壓塊為開設半圓孔的長方體結構，相對半圓孔在裙部壓塊的另一側設計有用于安裝定位銷釘的銷孔和用于安裝組合螺栓螺栓孔。

進一步的，法蘭底座與裙部支撐塊采用銷孔定位螺栓聯接。

進一步的，法蘭底座與下置式力傳感器采用止口定位螺栓聯接。

進一步的，空心活塞銷的內孔與止動螺柱進行間隙配合。

進一步的，加溫裝置為排式電阻爐，排式電阻爐通過熱輻射的方式對活塞樣件的頭部進行非接觸式加熱。

相對于現有技術，本發明所述的高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置具有以下優勢：

(1)本發明所述的高溫環境下活塞裙部側壓疲勞試驗裝置，在活塞頭部區域營造出缸內的高溫環境，熱量由活塞頭部逐漸傳導到各個部位，形成溫度梯度。與此同時活塞裙部在側向力的周期作用下達到高溫環境下機械疲勞試驗考核的目的。