[發(fā)明專利]活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011521426.3 | 申請日： | 2020-12-21 |
| 公開（公告）號： | CN112798239A | 公開（公告）日： | 2021-05-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王延榮;王根全;狄建兵;侯曄星;張麗強 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國北方發(fā)動機研究所（天津） |
| 主分類號： | G01M13/00 | 分類號： | G01M13/00;G01N3/60;G01N3/32 |
| 代理公司： | 天津企興智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226 | 代理人： | 蘇沖 |
| 地址： | 300400*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 活塞 熱機 疲勞強度 試驗 載荷 施加 測試 方法 | ||
本發(fā)明提供了活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法，包括活塞樣件及其下方安裝的試驗裝置，具體測試步驟如下：S1、在活塞燃燒室喉口附近及活塞中心部位布置熱電偶，熱電偶信號連接至試驗控制系統(tǒng)；S2、采用燃?xì)饧訜岬姆绞綄钊麡蛹念^部進行非接觸式加熱，在活塞樣件6頭部區(qū)域施加預(yù)壓載荷F，使燃燒室喉口產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力；S3、采用高壓空氣強制對活塞樣件冷卻，實現(xiàn)其溫度場模擬與高低溫轉(zhuǎn)換。本發(fā)明所述的活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法，具有機械載荷施加與調(diào)節(jié)靈活、考核部位溫度監(jiān)測準(zhǔn)確、具備活塞燃燒室喉口熱機耦合應(yīng)力施加等優(yōu)點，可有效提高活塞機疲勞強度試驗結(jié)果可信度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于發(fā)動機活塞技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法。
背景技術(shù)
部件熱負(fù)荷試驗是評估發(fā)動機活塞熱疲勞強度與可靠性的有效方法，在活塞產(chǎn)品研發(fā)過程中必不可少。活塞部件熱疲勞試驗通常采用電磁感應(yīng)加熱或燃?xì)饧訜岬姆绞绞够钊紵冶砻孢_到預(yù)定溫度要求，之后利用高壓空氣對其進行強制冷卻，使活塞樣件承受交變熱負(fù)荷的作用，檢驗活塞抗熱疲勞的性能。其優(yōu)點是熱負(fù)荷模擬實現(xiàn)性強，活塞頂部溫度場與整機狀態(tài)下基本一致。缺點是該熱疲勞試驗活塞樣件處于自由狀態(tài)，活塞熱變形無約束，活塞頂部及銷孔承受的機械負(fù)荷缺失，造成活塞應(yīng)力場相比實機差異大，特別是活塞的高溫部位燃燒室喉口處尤為明顯，試驗結(jié)果不能充分反映其抗熱疲勞性能。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法，以解決上述技術(shù)問題。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法，包括活塞樣件及其下方安裝的試驗裝置，具體測試步驟如下：S1、在活塞燃燒室喉口附近及活塞中心部位布置熱電偶，熱電偶信號連接至試驗控制系統(tǒng)；
S2、采用燃?xì)饧訜岬姆绞綄钊麡蛹念^部進行非接觸式加熱，在活塞樣件6頭部區(qū)域施加預(yù)壓載荷F，使燃燒室喉口產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力；
S3、采用高壓空氣強制對活塞樣件冷卻，實現(xiàn)其溫度場模擬與高低溫轉(zhuǎn)換。
進一步的，所述步驟S2中，活塞樣件頭部預(yù)壓載荷F的施加位置為：活塞銷孔兩側(cè)圓周方向120度范圍內(nèi)。
進一步的，所述步驟S1中熱電偶的具體位置為：在活塞樣件的燃燒室喉口圓角對稱設(shè)置一對熱電偶，活塞樣件中心布置一個熱電偶。
進一步的，所述熱電偶采用專業(yè)焊接工藝與活塞樣件粘結(jié)為一體，并通過線路通道用數(shù)據(jù)采集線與試驗控制系統(tǒng)連接。
進一步的，所述線路通道根據(jù)活塞樣件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用深孔加工方法向活塞樣件下方開通。
進一步的，所述試驗裝置包括活塞支座、活塞銷、加載環(huán)和隔熱墊，活塞支座底部用于安裝熱負(fù)荷試驗臺，活塞支座上方設(shè)有用于放置活塞銷的銷孔，活塞銷兩側(cè)套接在活塞銷孔內(nèi)，且活塞銷和活塞樣件之間安裝活塞卡簧，活塞樣件上方安裝加載環(huán)，加載環(huán)和活塞樣件之間設(shè)有隔熱墊。
進一步的，所述加載環(huán)呈環(huán)狀通孔結(jié)構(gòu)，通過加載螺栓與活塞支座連接。
進一步的，所述加載環(huán)中部設(shè)有沉孔，沉孔套壓在活塞樣件頭部，沉孔底部墊置隔熱墊且沉孔底部為局部凸起結(jié)構(gòu)。
進一步的，所述隔熱墊為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法具有以下優(yōu)勢：
(1)本發(fā)明所述的活塞熱機疲勞強度試驗載荷施加與測試方法，具有機械載荷施加與調(diào)節(jié)靈活、考核部位溫度監(jiān)測準(zhǔn)確、具備活塞燃燒室喉口熱機耦合應(yīng)力施加等優(yōu)點，可有效提高活塞機疲勞強度試驗結(jié)果可信度。
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