一種活塞熱疲勞試驗裝置製造方法
2023-07-22 07:29:06 1
一種活塞熱疲勞試驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種活塞熱疲勞試驗裝置，氣缸套（6）套合在外套（12）內，並與外套（12）轉成一個密閉區域水腔（7），水腔（7）與恆溫水箱（14）連通，壓蓋（2）與氣缸套（6）埠連接，並壓接在外套（12）上，活塞（9）通過支座（11）和壓緊螺帽（13）固定在氣缸套（6）內部，恆溫油箱（15）與活塞（9）內部的油腔（8）連通，雷射發射器（16）固定在活塞（9）的上方，紅外測溫器（17）固定在外圍支架上。本發明具有可操作性強、實時控制等優點,可以有效模擬活塞在發動機中的受熱、冷卻狀態。
【專利說明】一種活塞熱疲勞試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於活塞熱疲勞試驗方法【技術領域】，具體涉及一種活塞熱疲勞試驗裝置。【背景技術】
[0002]活塞是發動機的關鍵零部件，在發動機運行過程中承受很高的熱負荷，由此誘發的熱損傷故障頻發。而熱疲勞損傷是活塞熱損傷的主要失效形式。目前對活塞熱疲勞強度評估方法主要有整機試驗和部件級試驗。整機試驗，考慮到試驗的周期性長、費用高、試驗情況複雜，一旦使用條件、結構、工藝、材質等因素發生變化，需要重新進行試驗，而且通過整機試驗掌握活塞熱疲勞開裂機理難度很大。模擬試驗技術是一種行之有效的研究手段。
[0003]模擬試驗採取交替加熱、冷卻的方式，使活塞的溫度在設置的最高溫度與最低溫度之間循環變化，直到規定的循環次數，觀察微觀裂紋產生的傾向。模擬試驗的準確程度關鍵在於活塞加熱、冷卻的速度及冷卻方式，而熱源很難完全模擬活塞在發動機中的真實受熱狀況。資料顯示，發動機中活塞的熱量大約90%由冷卻油腔帶走，10%的熱量通過活塞環傳遞給氣缸套，由冷卻水帶走，因此，可以通過模擬活塞熱量傳遞的方式更加真實的模擬活塞熱疲勞現象。
【發明內容】
[0004]本發明就是為了解決活塞熱疲勞損傷導致活塞失效的問題，而提出了一種活塞熱疲勞試驗裝置。該裝置能夠真實地模擬活塞的熱疲勞現象，為研究活塞熱疲勞開裂機理提供了有效的手段。
[0005]本發明採用的技術方案:一種活塞熱疲勞試驗裝置，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞
9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恆溫水箱14、恆溫油箱15、雷射發射器16和紅外測溫器17，氣缸套6套合在外套12內，並與外套12轉成一個密閉區域水腔7，水腔7與恆溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6埠連接，並壓接在外套12上，活塞9通過支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內部，恆溫油箱15與活塞9內部的油腔8連通，雷射發射器16固定在活塞9的上方，紅外測溫器17固定在外圍支架上。
[0006]進一步地，水腔7與恆溫水箱14通過水管接頭5連通，恆溫油箱15與活塞9內部的油腔8通過油管接頭10連通。
[0007]進一步地，所述的恆溫水箱14由水箱18及設置在水箱18內部的第一 PID控制器19和第一外循環冷卻器20組成。
[0008]進一步地，所述的恆溫油箱15由油箱21及設置在油箱21內部的第二 PID控制器22和第二外循環冷卻器23組成。
[0009]本發明與現有技術相比其有益效果是:本發明通過設計恆溫冷卻油箱、恆溫冷卻水箱，採用雷射為熱源，有效的模擬了活塞的熱疲勞；本發明具有可操作性強、實時控制等優點，可以有效模擬活塞在發動機中的受熱、冷卻狀態。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]—種活塞熱疲57試驗裝直，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恆溫水箱14、恆溫油箱15、雷射發射器16和紅外測溫器17，氣缸套6套合在外套12內，並與外套12轉成一個密閉區域水腔7，水腔7與恆溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6埠連接，並壓接在外套12上，活塞9通過支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內部，恆溫油箱15與活塞9內部的油腔8連通，雷射發射器16固定在活塞9的上方，紅外測溫器17固定在外圍支架上。所述的水腔7與恆溫水箱14通過水管接頭5連通，恆溫油箱15與活塞9內部的油腔8通過油管接頭10連通。所述的恆溫水箱14由水箱(18)及設置在水箱18內部的第一 PID控制器19和第一外循環冷卻器20組成。所述的恆溫油箱15由油箱21及設置在油箱21內部的第二 PID控制器22和第二外循環冷卻器23組成。
[0012]系統工作過程:首先連接非標設計的進回水管、油管，將活塞9固定在氣缸套6中，然後調整好雷射器16位置和紅外測溫儀17監測區域，如圖1所示。開啟水箱、油箱加熱裝置，待溫度達到設定溫度後開啟冷卻水、冷卻油，循環冷卻活塞；開啟雷射器16、紅外測溫儀17數據監測軟體、熱疲勞控制軟體，使活塞9溫度在最高、最低設置溫度間循環變化。
[0013]試驗中，活塞9升溫過程，雷射器16 —直開啟，當活塞9溫度升到設定溫度，雷射關閉，活塞9試樣冷卻，當溫度冷卻到設定溫度，雷射器16再次開啟。活塞9 一直通過恆溫冷卻油箱15、恆溫冷卻水箱14冷卻，通過加熱器、第一外循環冷卻器20、第二外循環冷卻器23和第一 PID控制器19和第二 PID控制器22，保證油箱、水箱在設定溫度下恆溫工作，並且可實時調節水箱、油箱的設定壓力及溫度，控制活塞9熱量的傳遞。
【權利要求】
1.一種活塞熱疲試驗裝直，它包括壓蓋(2)、氣缸套(6)、活塞(9)、油管接頭(10)、支座(11)、外套(12)、壓緊螺帽(13)、恆溫水箱(14)、恆溫油箱(15)、雷射發射器(16)和紅外測溫器(17 )，其特徵是:氣缸套(6 )套合在外套(12 )內，並與外套(12 )轉成一個密閉區域水腔(7 )，水腔(7 )與恆溫水箱(14)連通，壓蓋(2 )與氣缸套(6 )埠連接，並壓接在外套(12 )上，活塞(9 )通過支座(11)和壓緊螺帽(13 )固定在氣缸套(6 )內部，恆溫油箱(15 )與活塞(9)內部的油腔(8)連通，雷射發射器(16)固定在活塞(9)的上方，紅外測溫器(17)固定在外圍支架上。
2.根據權利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗裝置，其特徵是:水腔(7)與恆溫水箱(14)通過水管接頭(5)連通，恆溫油箱(15)與活塞(9)內部的油腔(8)通過油管接頭(10)連通。
3.根據權利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗裝置，其特徵是:所述的恆溫水箱(14)由水箱(18)及設置在水箱(18)內部的第一 PID控制器(19)和第一外循環冷卻器(20)組成。
4.根據權利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗裝置，其特徵是:所述的恆溫油箱(15)由油箱(21)及設置在油箱(21)內部的第二 PID控制器(22)和第二外循環冷卻器(23)組成。
【文檔編號】G01M13/00GK103994879SQ201410155758
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】宋吉林, 龐銘, 甄洪梅, 王建平, 強慧, 袁曉帥, 王旭蘭, 任偉 申請人:中國北方發動機研究所(天津)