一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，能夠真實地模擬曲軸軸瓦的磨損情況，以便為軸瓦磨損機理研究提供有效依據。所述軸瓦磨損試驗臺包括模擬軸和液壓缸，所述模擬軸用于模擬發(fā)動機曲軸的轉動，且其兩端具有用于與待檢測的軸承的軸瓦配合的軸頸，所述液壓缸通過連桿對所述模擬軸施加徑向載荷，以模擬做功行程中氣缸對曲軸的加載力。本發(fā)明充分考慮了發(fā)動機工作過程中曲軸的受力情況，嚴格控制與滑動軸承產生摩擦的曲軸的轉速以及加載力，以便對通過曲軸作用于軸瓦的力進行真實模擬，提高試驗的真實性和準確性。
【專利說明】一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機【技術領域】，特別是涉及一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機中，曲軸軸頸-軸瓦是比較重要的配合副，其工作條件惡劣，如果使用不當，極易造成曲軸軸頸和軸瓦的早期磨損和破壞。
[0003]曲軸軸頸與軸瓦發(fā)生損壞的形式有輕度擦傷、磨損疲勞、腐蝕和缺乏潤滑等，主要表現(xiàn)為擦傷、表層脫落和過度磨損、露銅和深度磨損、軸承內襯層疲勞、燒融脫落等。
[0004]當曲軸軸頸和軸瓦發(fā)生磨損后，會導致發(fā)動機工作振動增大、噪音升高、油耗增力口，還會導致發(fā)動機的故障增多，進而引發(fā)事故。因此有必要對發(fā)動機中曲軸軸頸-軸瓦的磨損機理進行研究，從而減少不必要的人力和財力浪費。
[0005]但是，現(xiàn)有技術中僅存在滾動軸承的磨損試驗臺，而軸瓦屬于滑動軸承，與滾動軸承在磨損機理上存在較大差異，不能采用現(xiàn)有技術中滾動軸承的磨損試驗臺進行軸瓦的磨損試驗。
[0006]因此，如何設計一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，以真實地模擬軸瓦的磨損，進而對軸瓦的磨損機理進行研究，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，能夠真實地模擬曲軸軸瓦的磨損情況，以便為軸瓦磨損機理研究提供有效依據。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，所述軸瓦磨損試驗臺包括模擬軸和液壓缸，所述模擬軸用于模擬發(fā)動機曲軸的轉動，且其兩端具有用于與待檢測的軸承的軸瓦配合的軸頸，所述液壓缸通過連桿對所述模擬軸施加徑向載荷，以模擬做功行程中氣缸對曲軸的加載力。
[0009]本發(fā)明的軸瓦磨損試驗臺設有模擬軸，所述模擬軸模擬曲軸的轉動，其兩端軸頸用于與軸承的軸瓦連接，同時，液壓缸通過連桿對所述模擬軸施加徑向載荷，以模擬做功行程中氣缸對曲軸的加載力；通過上述結構，可以真實地模擬發(fā)動機曲軸的工作過程，以再現(xiàn)軸瓦的磨損過程，以便嚴格控制軸瓦的磨損條件，進而對其磨損機理進行研究。
[0010]本發(fā)明充分考慮了發(fā)動機工作過程中曲軸的受力情況，嚴格控制與滑動軸承產生摩擦的曲軸的轉速以及加載力，以便對通過曲軸作用于軸瓦的力進行真實模擬，提高試驗的真實性和準確性。
[0011]優(yōu)選地，所述徑向載荷以正弦波形式周期性波動，以便真實模擬氣缸做功行程中對曲軸的沖擊載荷。
[0012]優(yōu)選地，所述徑向載荷設置在大于發(fā)動機爆壓預定值的范圍內，以加快磨損速度，提聞試驗效率。
[0013]優(yōu)選地，所述連桿通過連桿瓦套裝在所述模擬軸的外部，則可以在實現(xiàn)軸瓦磨損的同時對連桿瓦進行磨損試驗。
[0014]優(yōu)選地，還包括控制器，所述控制器與所述液壓缸信號連接，以控制所述液壓缸的液壓力。
[0015]優(yōu)選地，還包括用于驅動所述模擬軸的動力件，所述動力件與所述控制器信號連接，以便所述控制器控制所述動力件驅動所述模擬軸以預定轉速運轉。
[0016]由于曲軸在實際運轉過程中通常為恒轉速運轉，故可以通過控制動力件實現(xiàn)模擬軸的恒轉速運行，以真實模擬曲軸的運轉。
[0017]優(yōu)選地，所述動力件包括變頻電機和扭矩儀，所述變頻電機按照預定轉速驅動所述模擬軸旋轉，所述扭矩儀用于檢測所述變頻電機的輸出扭矩。
[0018]優(yōu)選地，還包括用于支撐所述軸承的軸承座，所述軸承座上設有潤滑油頭，所述潤滑油頭的外端與潤滑油源連通，內端與所述軸瓦連通。
[0019]優(yōu)選地，所述潤滑油源包括潤滑油箱和與所述潤滑油箱連通的潤滑油泵，所述潤滑油泵與所述潤滑油頭的連通油路上設置有流量控制件，所述流量控制件與所述控制器信號連接。
[0020]優(yōu)選地，所述控制器包括數據采集模塊，所述數據采集模塊用于采集所述液壓缸的液壓力，所述動力件的輸出扭矩，以及所述潤滑油源中潤滑油的溫度、壓力和流量。
[0021]控制器可以包括數據采集模塊，對試驗的各個數據進行采集，為后續(xù)的磨損機理研究提供資料，提聞試驗效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所提供軸瓦磨損試驗臺在一種【具體實施方式】中的剖面結構示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明所提供軸瓦磨損試驗臺中各個部件的連接關系簡圖；
[0024]圖3為圖1所示軸瓦磨損試驗臺的側面結構示意圖。
[0025]圖1-3 中:
[0026]I模擬軸、11軸頸、2液壓缸、21液壓泵、22伺服閥、23輸出軸、24銷軸、3軸承、31軸瓦、4連桿、41連桿瓦、5控制器、6動力件、61變頻電機、62扭矩儀、7軸承座、8潤滑油頭、9潤滑油源、91潤滑油箱、92潤滑油泵、93流量控制件、94溫度傳感器、95壓力傳感器、10支架
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的核心是提供一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，能夠真實地模擬軸瓦的磨損情況。
[0028]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0029]請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供軸瓦磨損試驗臺在一種【具體實施方式】中的剖面結構示意圖；圖2為本發(fā)明所提供軸瓦磨損試驗臺中各個部件的連接關系簡圖。
[0030]本發(fā)明提供一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，包括模擬軸1，模擬軸I用于模擬發(fā)動機曲軸的轉動，其兩端為軸頸11，用于與待檢測的軸承3連接，以便待檢測的軸承3的軸瓦31與軸頸11的外端面相配合，則當模擬軸I轉動時，軸瓦31與軸頸11之間產生滑動摩擦，兩者形成滑動摩擦副；由于模擬軸I僅以其軸頸11與軸瓦31發(fā)生接觸，整個模擬軸I的曲直對軸瓦31的磨損影響較小，故模擬軸I可以為直軸或者曲軸，當然,模擬軸I為直軸時能夠簡化運動過程，從而更加直觀地得出模擬軸I的轉速對軸瓦31磨損情況的影響。
[0031]所述軸瓦磨損試驗臺還包括液壓缸2，液壓缸2通過連桿4與模擬軸I連接，對其施加徑向載荷，模擬軸I進一步將徑向載荷傳遞到軸承3，對軸瓦31產生壓力，所述徑向載荷用于模擬發(fā)動機做功行程中氣缸對曲軸的加載力。
[0032]其中，液壓缸2可以具有輸出軸23，輸出軸23通過銷軸24與連桿4鉸接，則液壓缸2通過輸出軸23向連桿4輸送動力，進而通過連桿4向模擬軸I加載。
[0033]由于滑動摩擦的產生條件為接觸面粗糙，兩個物體間存在擠壓、兩物體間有相對運動，以及兩物體相接觸，故在進行軸瓦31的磨損試驗時，必須同時具備上述幾個條件，其中軸瓦31與軸頸11相接觸且兩者的接觸面粗糙，則擠壓力以及相對運動就是進行試驗時需要控制的因素；同時，動摩擦力與正壓力呈正比，而相對運動速度的大小與軸瓦31的磨損速度及其劇烈程度有關，故對擠壓力和相對運動速度的模擬與控制是本領域技術人員在進行軸瓦磨損試驗時的關鍵。
[0034]在本發(fā)明的軸瓦磨損試驗臺中，采用模擬軸I對曲軸的轉動進行模擬，以產生軸瓦31與軸頸11的相對運動；同時，采用液壓缸2對模擬軸I施加徑向載荷，以便通過模擬軸I擠壓軸承3，該徑向載荷作用于軸承3的內壁，通過軸頸11擠壓軸瓦31，且該徑向載荷模擬氣缸對曲軸的加載力，以便真實地模擬發(fā)動機實際作業(yè)過程中軸瓦31所承受的載荷。
[0035]可見，本發(fā)明嚴格控制對軸瓦31的磨損產生影響的各個因素，并將各個因素與發(fā)動機的實際做功情況相對應，以真實地模擬再現(xiàn)軸瓦31的磨損過程，從而檢測軸瓦31的磨損性能，探知軸瓦31的磨損機理。
[0036]在上述基礎上，液壓缸2對模擬軸I所施加的徑向載荷可以為正弦波載荷，即所述徑向載荷以正弦波的形式周期性波動。通常情況下，在做功行程中，需要活塞往復運動，在活塞往復運動的過程中，整個氣缸對曲軸的作用力以類似正弦波的形式周期性波動；根據上述規(guī)律，可以在液壓缸2對模擬軸I進行模擬加載時，控制其以正弦波的形式徑向加載，以更加真實地模擬加載過程，提高試驗的真實性和有效性。
[0037]此外，所述徑向載荷的大小可以基本上大于等于發(fā)動機的爆壓，或者可以大于發(fā)動機的爆壓某個預定值M，即徑向載荷大于發(fā)動機的爆壓，小于發(fā)動機的爆壓加預定值M。
[0038]所述發(fā)動機的爆壓是指在做功行程中發(fā)動機的氣缸所承受的最大壓力；為對氣缸進行防護，氣缸對曲軸的壓力不會超過氣缸所能夠承受的最大壓力，故所述預定值M應小于氣缸所能夠承受的最大壓力與發(fā)動機爆壓的差值。
[0039]當增加徑向載荷時，能夠有效縮短磨損時間，提高試驗效率；還可以徑向載荷的大小對軸瓦31磨損情況的影響。
[0040]可以想到，可以在連桿4的端部設置連桿瓦41，然后通過連桿瓦41套裝在模擬軸I的外端面，實現(xiàn)連桿4與模擬軸I的連接。
[0041]由于連桿瓦41在整個動力傳動過程中也起著較為關鍵的作用，且連桿瓦41與模擬軸I之間也為滑動摩擦，當軸瓦31的磨損條件具備時，連桿娃I的磨損條件也當然具備，故此時還可以同時實現(xiàn)對連桿瓦41的磨損試驗。
[0042]可以對本文所述的軸瓦磨損試驗臺進行進一步的改進。[0043]如圖2所示，本發(fā)明還可以包括控制器5，控制器5與液壓缸2信號連接，以便控制液壓缸2的液壓力，進而控制液壓缸2通過連桿4傳遞到模擬軸I的徑向載荷，實現(xiàn)加載力的控制。
[0044]所述信號連接是指以有線或者無線的形式實現(xiàn)信號傳遞的一種連接方式。
[0045]具體地，液壓缸2可以連接有液壓泵21以及伺服閥22，然后通過伺服閥22與控制器5信號連接，則控制器5可以通過控制伺服閥22對液壓缸2內的液壓力進行控制；液壓泵21向液壓缸2提供液壓油，以提供其所需動力。
[0046]另一方面，本發(fā)明還可以包括動力件6，動力件6用于驅動模擬軸I轉動，且可以將動力件6與控制器5信號連接，則控制器5可以控制動力件6對模擬軸I的驅動力，以便驅動模擬軸I以預定轉速運轉。
[0047]一般情況下，發(fā)動機的曲軸以恒定的轉速運轉，為實現(xiàn)對曲軸運動的真實模擬，可以控制模擬軸I以預定轉速運轉，所述預定轉速根據發(fā)動機的功率等情況進行綜合設置，以便真實模擬發(fā)動機的實際運轉情況，提高軸瓦31磨損試驗精度。
[0048]詳細地，動力件6可以包括變頻電機61和扭矩儀62，變頻電機61按照上述預定轉速驅動模擬軸I旋轉，扭矩儀62用于檢測變頻電機61的輸出扭矩，以判斷不同試驗條件下的摩擦功損耗。
[0049]請進一步參照圖3,圖3為圖1所示軸瓦磨損試驗臺的側面結構示意圖。
[0050]可以想到，本發(fā)明還可以包括軸承座7，以便于對待檢測的軸承3進行支撐，如圖1所示，可以將軸承座7設置在與軸頸11對應的位置，軸承座7與軸頸11之間的區(qū)域構成待檢測的軸承3的安裝空間。
[0051]還可以想到，本發(fā)明可以包括潤滑油源9，以便對軸瓦31和連桿瓦41等進行潤滑，減小摩擦阻力，模擬真實地摩擦環(huán)境，提高試驗準確性。
[0052]與此同時，可以在軸承座7上設置潤滑油頭8，并將潤滑油頭8的外端與潤滑油源9連通，內端與軸瓦31連通，如圖1所示，則潤滑油經由潤滑油頭8輸送至軸瓦31，對軸瓦31與軸頸11的接觸面進行潤滑。
[0053]潤滑油頭8可以設置在軸承座7的本體上，也可以設置在軸承蓋上，如圖2所示；當設置多個潤滑油頭8時，多個潤滑油頭8可以沿軸承座7的周向分布。
[0054]可以想到的是，可以在模擬軸I上設置油道，然后將由潤滑油頭8輸入的潤滑油借助油道流至連桿瓦41，以便對連桿瓦41與模擬軸I之間接觸面進行潤滑。
[0055]其中，潤滑油源9可以包括潤滑油箱91和與潤滑油箱91連通的潤滑油泵92，潤滑油泵92向潤滑油頭8輸送潤滑油，在潤滑油泵92與潤滑油頭8的連通油路上可以設置流量控制件93，且流量控制件93可以與所述控制器5信號連接，則控制器5可以通過流量控制件93對輸送到軸瓦31的潤滑油的流量進行控制。
[0056]當然，潤滑油源9可以設置收集器和冷卻器，以便對潤滑后的油液進行收集和冷卻，實現(xiàn)潤滑油的循環(huán)使用。
[0057]本發(fā)明的潤滑油箱91可以設置加熱和冷卻裝置，以便對潤滑油進行加熱或者冷卻，使得潤滑油具有一定的溫度，提高潤滑效果。
[0058]在上述基礎上，控制器5還可以包括數據采集模塊，所述數據采集模塊用于采集液壓缸2的液壓力，動力件6的輸出扭矩，以及潤滑油源9中潤滑油的溫度、壓力和流量。[0059]當動力件6包括變頻電機61和扭矩儀62時，數據采集模塊還可以采集變頻電機61的轉速以及扭矩儀62測得的扭矩，以便對模擬軸I的驅動情況進行控制。
[0060]另外，為實現(xiàn)對潤滑油的溫度和壓力的采集，可以在潤滑油源9至軸瓦31的輸送通道上設置溫度傳感器94和壓力傳感器95，以實時檢測潤滑油的溫度和壓力，進而傳遞到數據采集模塊。
[0061]數據采集模塊可以將采集的上述變量予以顯示，便于試驗人員結合軸瓦31的磨損情況進行研究；試驗人員還可以改變上述變量中的一個或者多個，以實現(xiàn)不同試驗條件下軸瓦31的磨損。
[0062]顯然，本發(fā)明還可以包括支架10，以便于模擬軸I的安裝和固定，還可以將軸承座7等部件安裝在支架10上，對本發(fā)明的軸瓦磨損試驗臺進行承載，便于其移動和定位。
[0063]以上對本發(fā)明所提供發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述軸瓦磨損試驗臺包括模擬軸(I)和液壓缸(2)，所述模擬軸(I)用于模擬發(fā)動機曲軸的轉動，且其兩端具有用于與待檢測的軸承(3)的軸瓦(31)配合的軸頸(11)，所述液壓缸(2)通過連桿(4)對所述模擬軸(I)施加徑向載荷，以模擬做功行程中氣缸對曲軸的加載力。
2.如權利要求1所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述徑向載荷以正弦波形式周期性波動。
3.如權利要求2所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述徑向載荷設置在大于發(fā)動機爆壓預定值的范圍內。
4.如權利要求1所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述連桿(4)通過連桿瓦(41)套裝在所述模擬軸(I)的外部。
5.如權利要求1-4任一項所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，還包括控制器(5)，所述控制器(5)與所述液壓缸(2)信號連接，以控制所述液壓缸(2)的液壓力。
6.如權利要求5所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，還包括用于驅動所述模擬軸(I)的動力件(6)，所述動力件(6)與所述控制器(5)信號連接，以便所述控制器(5)控制所述動力件(6)驅動所述模擬軸(I)以預定轉速運轉。
7.如權利要求6所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述動力件(6)包括變頻電機(61)和扭矩儀(62)，所述變頻電機(61)按照預定轉速驅動所述模擬軸(I)旋轉，所述扭矩儀(62)用于檢測所述變頻電機(61)的輸出扭矩。
8.如權利要求6所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，還包括用于支撐所述軸承(3)的軸承座(7)，所述軸承座(7)上設有潤滑油頭(8)，所述潤滑油頭(8)的外端與潤滑油源(9)連通，內端與所述軸瓦(31)連通。
9.如權利要求8所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述潤滑油源(9)包括潤滑油箱(91)和與所述潤滑油箱(91)連通的潤滑油泵(92)，所述潤滑油泵(92)與所述潤滑油頭(8)的連通油路上設置有流量控制件(93)，所述流量控制件(93)與所述控制器(5)信號連接。
10.如權利要求9所述的軸瓦磨損試驗臺，其特征在于，所述控制器(5)包括數據采集模塊，所述數據采集模塊用于采集所述液壓缸(2)的液壓力，所述動力件(6)的輸出扭矩，以及所述潤滑油源(9)中潤滑油的溫度、壓力和流量。
【文檔編號】G01N3/56GK103674747SQ201310596352
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李建鋒, 楊建法, 黃凱, 董橋橋, 任家良 申請人:濰柴動力股份有限公司