連杆疲勞試驗輔助墊塊的製作方法
2023-09-21 10:02:20 1
連杆疲勞試驗輔助墊塊的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種連杆疲勞試驗輔助墊塊，是一種用於連杆拉壓疲勞試驗的輔助工裝。連杆疲勞試驗輔助墊塊，包括第一楔形墊塊，第二楔形墊塊，第一圓弧墊塊、第一肩部墊塊和第二肩部墊塊。主要為解決現有技術中的連杆疲勞傳統試驗方法中大小頭芯棒容易產生失效破壞，導致連杆拉壓疲勞試驗有效數據率下降，數據採集及數據有效性判斷難度增加，試驗的成本提高，試驗的進展進度和效率降低，通過在槽底與連杆空隙位置處安裝輔助墊塊來提高樣品和夾具這兩個試驗組合體該部位處的剛度，來提高疲勞試驗的能力，有效提高了連杆的壽命，同時不會影響連杆疲勞試驗的實驗精度，實用性強，適合推廣使用。
【專利說明】連杆疲勞試驗輔助墊塊
【技術領域】
[0001]本發明是涉及一種用於連杆拉壓疲勞試驗的輔助工裝，其作用是在使用傳統連杆疲勞試驗夾具的基礎上，使傳統連杆疲勞試驗夾具具有進行更低應力比的連杆疲勞試驗的能力，提聞試驗芯棒的使用壽命。
【背景技術】
[0002]連杆是發動機中的重要構件，其包括連杆小頭、連杆大頭和連接在二者之間的連杆體。其中，連杆小頭用於安裝活塞銷與活塞連接；連杆大頭用於連接曲柄銷，進而與曲軸連接。
[0003]發動機在工作過程中，連杆始終受到來自氣缸內氣體的壓力和往復的慣性力，並且在活塞與曲軸之間傳遞相互作用力，比如，將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動。在發動機四個衝程中的任一時刻，連杆的受力都是不均勻的，連杆都承受拉伸、壓縮、彎曲等交變載荷的作用，工作環境複雜。因此，在現代生產過程中，需要對連杆進行疲勞試驗，
[0004]傳統連杆試驗中連杆兩端大小頭孔分別由大小頭芯棒固定在試驗設備上，由試驗設備直接施對大小頭芯棒施加軸向拉壓交變載荷，來模擬連杆在發動機中實際工況下受力狀況(見圖1)，此種夾具方式夾具在製造較方便，符合連杆實際工況下的主要疲勞受力狀況，是現在連杆疲勞試驗採取的最常見的工裝方法。
[0005]連杆疲勞試驗的現有試驗狀況:
[0006]連杆常規拉壓疲勞試驗時，在夾具槽底位置處連杆與夾具會存有空隙，也就是在拉壓疲勞試驗時，連杆除通過芯棒與夾具連接外，其它部位不與夾具接觸。
[0007]在連杆疲勞夾具空隙處槽底形狀主要設計成平底或者圓弧底結構，見圖1中I和2處，其中I為平底型槽底類型，尖角處進行倒角過渡；2為圓弧型槽底類型。
[0008]連杆軸向拉壓疲勞試驗中，採取連杆疲勞傳統試驗方法，大小頭芯棒容易產生失效破壞，分析原因為由於在連杆拉壓疲勞試驗中，芯棒也受連杆軸向拉壓疲勞載荷的影響，其受力狀態為彎曲疲勞狀態，其受力狀況甚至比試驗連杆拉壓疲勞狀態更惡劣，由於芯棒受力工況惡劣，所以制配芯棒時，對於芯棒材料選擇、處理及芯棒設計等方面，試驗人員都會進行認真的研究和試驗摸索，儘管對芯棒採取了很高的制配要求，但在疲勞試驗時芯棒的破壞失效概率依然很高，而且隨著現代發動機設計概念的變化，渦輪增壓技術的運用，低速大扭矩的技術運用越來越普及，帶來連杆拉壓疲勞試驗應力比的降低，連杆疲勞試驗狀況還是會變得更不穩定，疲勞試驗中芯棒失效變得越來越高，試驗中由於芯棒破壞的因素導致連杆拉壓疲勞試驗有效數據率下降，數據採集及數據有效性判斷難度增加，需要製備大量的連杆芯棒以支持試驗的繼續，試驗的成本提高，試驗的進展進度和效率降低，試驗發現隨著連杆設計的應力比數值不斷降低，連杆芯棒支持完成疲勞試驗過程的難度也不斷加大，在試驗過程中芯棒首次使用就失效斷裂現象也越來越多，甚至直至出現芯棒無法支持單個子樣疲勞試驗過程完成的狀況，由於這種試驗狀況的出現，迫使試驗人員尋找一個能夠改變這種試驗狀況，不影響試驗目的試驗方法。
【發明內容】
[0009]針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種適用於連杆拉壓疲勞試驗的輔助工裝裝置，對試驗方法加以完善，通過設計配備一些夾具附件，來提高現有的試驗設備(包括芯棒)能力，使連杆疲勞試驗設備在現有裝配、試驗方法情況下具備在更低的試驗應力比情況下試驗的能力。
[0010]為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
[0011]連杆疲勞試驗輔助墊塊，包括第一楔形墊塊，第二楔形墊塊，第一圓弧墊塊、第一肩部墊塊和第二肩部墊塊；
[0012]第一楔形墊塊，該墊塊為直角梯形體，設於連杆疲勞夾具裝夾連杆大頭或連杆小頭平底型的槽底底部；
[0013]第二楔形墊塊，該墊塊由一個直角梯形體和一個圓弧體構成，在直角梯形體的直角面上設有圓弧體，該直角面與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直，圓弧體橫截面的圓弧的弦長與該直角面的直角邊長相等，該邊長與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直，該墊塊設於圓弧型的連杆大頭或連杆小頭夾具槽底底部，圓弧體與夾具圓弧底部配合；
[0014]第一圓弧墊塊，該墊塊的橫截面呈弓形或圓弧形，與連杆大頭或連杆小頭的外徑相配合；
[0015]第一肩部墊塊，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的矩形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間；
[0016]第二肩部墊塊，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的直角梯形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間。
[0017]所述的第一楔形墊塊橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70° -89.5°。
[0018]所述的第二楔形墊塊橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70° -89.5°。
[0019]第二楔形墊塊的直角梯形體與圓弧體是一體化成型的。
[0020]有益效果
[0021]與現有技術相比，本發明具有如下顯著優點:
[0022](I)本發明通過在槽底與連杆空隙位置處安裝輔助墊塊改變試驗中大小芯棒的實際彎曲疲勞載荷循環特徵，提高大小芯棒在實際連杆疲勞試驗中的壽命或持久力，同時不會影響試驗中連杆的實際所受疲勞載荷的大小及循環特徵。
[0023](2)本發明通過在槽底與連杆空隙位置處安裝輔助墊塊來提高樣品和夾具這兩個試驗組合體該部位處的剛度，來提高疲勞試驗的能力，同時經過理論和實際試驗證明，不影響採用某些連杆疲勞試驗方法的試驗。
[0024](3)本發明中的墊塊通過組合使用有效提高了連杆的壽命，同時不會影響連杆疲勞試驗中的實驗精度，實用性強，適合推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為現有技術中的連杆疲勞試驗的原有技術試驗狀況示意圖；
[0026]圖2為本發明的連杆疲勞試驗的墊塊使用示意圖；
[0027]圖3為圖2中A-A的剖視圖；
[0028]圖4為圖2、圖3中連杆小頭端的放大立體圖；
[0029]圖5為圖2、圖3中連杆大頭端的放大立體圖；
[0030]圖6(a)為本發明的第一楔形墊塊的主視圖；
[0031]圖6(b)為本發明的第一楔形墊塊的右視圖；
[0032]圖6(c)為本發明的第一楔形墊塊的俯視圖；
[0033]圖6(d)為本發明的第一楔形墊塊的立體圖；
[0034]圖7(a)為本發明的第二楔形墊塊的主視圖；
[0035]圖7(b)為本發明的第二楔形墊塊的右視圖；
[0036]圖7(c)為本發明的第二楔形墊塊的俯視圖；
[0037]圖7(d)為本發明的第二楔形墊塊的立體圖；
[0038]圖8(a)為本發明的第一圓弧墊塊的主視圖；
[0039]圖8(b)為本發明的第一圓弧墊塊的右視圖；
[0040]圖8(c)為本發明的第一圓弧墊塊的俯視圖；
[0041]圖8(d)為本發明的第一圓弧墊塊的立體圖；
[0042]圖9(a)為本發明的第一肩部墊塊的主視圖；
[0043]圖9(b)為本發明的第一肩部墊塊的右視圖；
[0044]圖9(c)為本發明的第一肩部墊塊的俯視圖；
[0045]圖9(d)為本發明的第一肩部墊塊的立體圖；
[0046]圖10(a)為本發明的第二肩部墊塊的主視圖；
[0047]圖10(b)為本發明的第二肩部墊塊的右視圖；
[0048]圖10(c)為本發明的第二肩部墊塊的俯視圖；
[0049]圖10(d)為本發明的第二肩部墊塊的立體圖；
[0050]圖中標號說明:1、平底型槽底類型，2、圓弧型槽底類型，3、第一楔形墊塊，4、第一肩部墊塊，5、第一圓弧墊塊,6、第二楔形墊塊。
【具體實施方式】
[0051]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0052]實施例
[0053]如圖3至圖5所示，連杆疲勞試驗輔助墊塊，包括第一楔形墊塊3，第二楔形墊塊6，第一圓弧墊塊5、第一肩部墊塊4和第二肩部墊塊；
[0054]第一楔形墊塊3，該墊塊為直角梯形體，設於連杆疲勞夾具裝夾連杆大頭或連杆小頭平底型的槽底底部，如圖6所示；
[0055]第二楔形墊塊6，如圖7所示，該墊塊由一個直角梯形體和一個圓弧體構成，在直角梯形體的直角面上設有圓弧體，該直角面與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直，圓弧體橫截面的圓弧的弦長與該直角面的直角邊長相等，該邊長與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直，該墊塊設於圓弧型的連杆大頭或連杆小頭夾具槽底底部，圓弧體與夾具圓弧底部配合；
[0056]第一圓弧墊塊5，如圖8所示，該墊塊的橫截面呈弓形或圓弧形，與連杆大頭或連杆小頭的外徑相配合；
[0057]第一肩部墊塊4，如圖9所示，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的矩形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間；
[0058]第二肩部墊塊，如圖10所示，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的直角梯形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間。
[0059]所述的第一楔形墊塊3橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70。 -89.5° 。
[0060]所述的第二楔形墊塊6橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70。 -89.5° 。
[0061]第二楔形墊塊6的直角梯形體與圓弧體是一體化成型的。
[0062]本發明的輔助墊塊使用方法和操作步驟:
[0063]1.將已安裝好芯棒的連杆和傳統夾具按正常位置放置，並裝配；
[0064]2.根據圖1所示夾具槽底結構和連杆大小頭兩處空隙大小選擇合適尺寸規格的輔助墊塊，根據連杆大小頭的設計狀態，選擇相應輔助墊快組合，如圖2和圖3所示；
[0065]3.在安裝連杆試樣過程中，用合適的工具將墊塊楔入圖1所示槽底與連杆間空隙中，通過疲勞試驗設備靜載荷變化量來控制和掌握楔入的程度，目的是將楔塊墊於槽底與連杆之間，去掉槽底空隙，使槽底與連杆實際變為剛性連接，並使連杆芯棒產生一定程度的彎曲預應力，具體的楔入程度通過本領域的試驗人員根據疲勞試驗變化情況來摸索調整，然後擰緊夾具上螺栓，就可進行連杆拉壓疲勞試驗。
【權利要求】
1.連杆疲勞試驗輔助墊塊，其特徵在於:包括第一楔形墊塊，第二楔形墊塊，第一圓弧墊塊、第一肩部墊塊和第二肩部墊塊； 第一楔形墊塊，該墊塊為直角梯形體，設於連杆疲勞夾具裝夾連杆大頭或連杆小頭平底型的槽底底部； 第二楔形墊塊，該墊塊由一個直角梯形體和一個圓弧體構成，在直角梯形體的直角面上設有圓弧體，該直角面與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直，圓弧體橫截面的圓弧的弦長與該直角面的直角邊長相等,該邊長與直角梯形體橫截面的直角梯形相垂直,該墊塊設於圓弧型的連杆大頭或連杆小頭夾具圓弧槽底底部，圓弧體與夾具圓弧底部配合； 第一圓弧墊塊，該墊塊的橫截面呈弓形或圓弧形，與連杆大頭或連杆小頭的外徑相配合； 第一肩部墊塊，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的矩形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間； 第二肩部墊塊，該墊塊的主視圖為底邊有圓弧狀缺口的長方形，其俯視圖為長方形，其側視圖為下底邊在上的直角梯形，設於第一楔形墊塊或第二楔形墊塊與連杆大頭或連杆小頭的芯棒之間。
2.如權利要求1所述的連杆疲勞試驗輔助墊塊，其特徵在於:所述的第一楔形墊塊橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70° -89.5°。
3.如權利要求1所述的連杆疲勞試驗輔助墊塊，其特徵在於:所述的第二楔形墊塊橫截面的直角梯形的斜邊與下底邊的夾角為70° -89.5°。
4.如權利要求1所述的連杆疲勞試驗輔助墊塊，其特徵在於:第二楔形墊塊的直角梯形體與圓弧體是一體化成型的。
【文檔編號】G01N3/02GK104374563SQ201410693563
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】吳勇, 陳敬海, 單長偉, 武慶 申請人:南京汽車集團有限公司