本發(fā)明涉及一種測試裝置，具體地說，涉及一種發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置，主要用于汽車發(fā)動機(jī)連桿的疲勞耐久檢測。

背景技術(shù)：

連桿是發(fā)動機(jī)中傳遞動力的重要零件，它把活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，承受很大的機(jī)械負(fù)荷。連桿小頭與活塞銷相連，隨活塞一起做往復(fù)運(yùn)動；連桿大頭魚曲柄銷相連，隨曲軸一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，連桿受到的基本載荷是拉伸和壓縮，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程的開始的上止點(diǎn)附近，主要是活塞和連桿大頭以上部分所產(chǎn)生的往復(fù)慣性力；最大壓縮力出現(xiàn)在做功沖程上止點(diǎn)附近，主要是活塞受到的爆發(fā)壓力，此力相當(dāng)大。此外，由于連桿左右擺動產(chǎn)生的切向慣性力使連桿受到附加彎矩，這些力都是周期性變化的，形成了交變載荷。

目前，連桿疲勞耐久測試是在專門的連桿液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)通常是以液壓裝置來模擬運(yùn)轉(zhuǎn)情況下發(fā)動機(jī)連桿受到的相關(guān)載荷，加載過程中對試樣無沖擊，也允許試樣加載過程中有間隙，試驗(yàn)的目的主要是分析連桿疲勞載荷，但是試驗(yàn)的頻率較低，一般不高于30赫茲，試驗(yàn)整體周期較長，這個疲勞試驗(yàn)通常作為部件生產(chǎn)過程的一個主要驗(yàn)證方法，主要在發(fā)動機(jī)開發(fā)的早期階段應(yīng)用于原型件的初步試驗(yàn)，后續(xù)還需要發(fā)動機(jī)整體耐久測試做進(jìn)一步驗(yàn)證才能確定連桿是否滿足整體耐久壽命要求。

此外，由于液壓伺服耐久試驗(yàn)裝置要求連桿小頭和銷之間采用過盈配合，因此連桿小頭孔和活塞銷之間不能加注潤滑油，連桿在測試過程中受載情況與實(shí)際工況有較大的差異，影響了試驗(yàn)結(jié)果的判定。

因此，當(dāng)前發(fā)動機(jī)連桿耐久測試裝置存在測試頻率低、試驗(yàn)周期長、且實(shí)際測試過程中受載情況與實(shí)際工況有較大的差異、試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用差異較大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置，該裝置不僅測試頻率高、試驗(yàn)周期短，而且試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用差異小。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置，包括驅(qū)動電機(jī)、液壓缸、飛輪、導(dǎo)桿、連桿耐久測試單元和連桿裝夾機(jī)構(gòu)，連桿裝夾機(jī)構(gòu)包括活塞、活塞銷、曲軸銷和曲軸，活塞通過活塞環(huán)固定在缸套內(nèi)，連桿通過活塞銷與活塞相連，連桿的大頭端固定在曲軸的曲軸銷上，連桿耐久測試單元包括凸輪軸、第一凸輪、第二凸輪、第一驅(qū)動臂、第二驅(qū)動臂和中間軸，第一驅(qū)動臂的一端通過第一驅(qū)動臂軸承貼合在第一凸輪上，同時第一驅(qū)動臂上設(shè)有第一驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪和第一驅(qū)動臂承載輪，第一驅(qū)動臂承載輪安裝在中間軸上，第二驅(qū)動臂通過第二驅(qū)動臂軸承貼合在第二凸輪上，第二驅(qū)動臂上設(shè)有第二驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪和第二驅(qū)動臂承載輪，第二驅(qū)動臂承載輪安裝在中間軸上，所述連桿耐久測試單元的第二驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪的中心孔上有與液壓缸連接的推桿，導(dǎo)桿上端通過螺母緊固在第二驅(qū)動臂承載輪的輸出端，導(dǎo)桿上端設(shè)有彈簧上座，彈簧上座與缸套之間設(shè)有承載彈簧。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有一下的有益效果：

本發(fā)明通過設(shè)置一套凸輪傳動高頻裝置，實(shí)現(xiàn)了連桿疲勞耐久測試裝置的高速耐久運(yùn)功，同時，該裝置可以采用數(shù)個串聯(lián)工作，一次可以檢測3～4根連桿，大大的縮短了耐久測試時間；另外，整套測試裝置模擬發(fā)動機(jī)的工作過程，測試過程中受到的載荷與連桿實(shí)際工作接近，可以充分的檢驗(yàn)連桿的設(shè)計是否滿足耐久壽命，避免了后續(xù)整機(jī)驗(yàn)證出現(xiàn)了問題再修改連桿設(shè)計，保證了項(xiàng)目的整體進(jìn)度時間要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置工作狀態(tài)的俯視圖；

圖2為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置第一種工作狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置第二種工作狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置第三種工作狀態(tài)示意圖；

圖5為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置模擬發(fā)動機(jī)爆震工作狀態(tài)俯視圖；

圖6為本發(fā)明發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置模擬發(fā)動機(jī)爆震狀態(tài)示意圖。

圖中，1-凸輪軸；2-第一凸輪；3-第二凸輪；4-驅(qū)動電機(jī)；5-第二驅(qū)動臂；51-第二驅(qū)動臂軸承；52-第二驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪；53-第二驅(qū)動臂承載輪；6-液壓缸；61-推桿；7-飛輪；8-導(dǎo)桿；9-彈簧上座；10-缸套；11-中間軸；12-第一驅(qū)動臂；121-第一驅(qū)動臂軸承；122-第一驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪；123-第一驅(qū)動臂承載輪；13-承載彈簧；14-活塞；15-活塞銷；16-連桿；17-曲軸銷；18-曲軸；19-活塞環(huán)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

連桿是發(fā)動機(jī)最重要的零件之一，為使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，最合適的連桿長度應(yīng)該是，在保證連桿及相關(guān)機(jī)件運(yùn)動時不與其他機(jī)件相碰的情況下，選取小的連桿長度，而大缸徑的中低速柴油機(jī)，為減少側(cè)壓力，可適當(dāng)加長連桿。連桿的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，且連桿大頭、小頭尺寸主要取決于曲軸及活塞組的設(shè)計。在連桿的設(shè)計中，主要考慮的是連桿中心距以及大、小頭的結(jié)構(gòu)形式。連桿的運(yùn)動情況和受力狀態(tài)都比較復(fù)雜。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，連桿小頭中心與活塞一起作往復(fù)運(yùn)動，承受活塞組產(chǎn)生的往復(fù)慣性力；大頭中心與曲軸的連桿軸頸一起作往復(fù)運(yùn)動，承受活塞連桿組往復(fù)慣性力和不包括連桿大頭蓋在內(nèi)的連桿組旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力；桿身作復(fù)合平面運(yùn)動，承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的拉伸.壓縮交變應(yīng)力，以及壓縮載荷和本身擺動慣性力矩所產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力。

為了順應(yīng)內(nèi)燃機(jī)高速化趨勢，在發(fā)展連桿新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)方面都必須既有利于提高剛度和疲勞強(qiáng)度，有能減輕質(zhì)量，縮小尺寸。

如圖1、2所示，一種發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置，包括驅(qū)動電機(jī)4、液壓缸6、飛輪7、導(dǎo)桿8、連桿耐久測試單元和連桿裝夾機(jī)構(gòu)，連桿耐久測試單元包括凸輪軸1、第一凸輪2、第二凸輪3、第一驅(qū)動臂12、第二驅(qū)動臂5和中間軸11，第一驅(qū)動臂12一端通過第一驅(qū)動臂軸承121貼合在第一凸輪2上，同時第一驅(qū)動臂上12設(shè)有第一驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪122和第一驅(qū)動臂承載輪123，第一驅(qū)動臂承載輪123安裝在中間軸11上；第二驅(qū)動臂5通過第二驅(qū)動臂軸承51貼合在第二凸輪3上，第二驅(qū)動臂5上設(shè)有第二驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪52和第二驅(qū)動臂承載輪53，第一驅(qū)動臂承載輪123與第二驅(qū)動臂承載輪53安裝在中間軸11上，導(dǎo)桿8上端通過螺母緊固在第二驅(qū)動臂承載輪53的輸出端，導(dǎo)桿8上端設(shè)有彈簧上座9，彈簧上座9與缸套10之間設(shè)有承載彈簧13，第二驅(qū)動臂的轉(zhuǎn)換輪52的中心孔上有與液壓缸6連接的推桿61，連桿裝夾機(jī)構(gòu)包括活塞14，活塞銷15，曲軸銷17，曲軸18，活塞14通過活塞環(huán)19固定在缸套10內(nèi)，連桿16通過活塞銷15與活塞14相連，連桿16的大頭端固定在曲軸18的曲軸銷17上。

另外，檢測數(shù)量較多時，為了節(jié)省測試時間，將數(shù)個檢測單元串聯(lián)在同一個驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載泵上，一次實(shí)現(xiàn)3～4根連桿同時在線檢測。此外，在活塞銷上的冷卻噴油系統(tǒng)(圖上未畫出)可以真實(shí)的模擬連桿的實(shí)際工作狀態(tài)，最大限度的驗(yàn)證連桿的耐久可靠性。

下面結(jié)合附圖對該發(fā)動機(jī)連桿疲勞耐久測試裝置的工作原理進(jìn)行說明。

如圖2所示，當(dāng)凸輪軸1帶動第二凸輪3從基圓位置運(yùn)動到凸輪最大升程位置時，第二驅(qū)動臂5向上運(yùn)動，通過第二驅(qū)動臂承載輪53的輸出端帶動導(dǎo)桿8向下運(yùn)動，從而帶動彈簧上座9向下壓縮承載彈簧13，同時帶動活塞14及連桿16小頭端向下直線運(yùn)動，此時連桿16大頭端和曲軸銷15一起旋轉(zhuǎn)到底端位置，飛輪7在曲軸的作用下開始旋轉(zhuǎn)；此時第一驅(qū)動臂軸承121貼合在第一凸輪2的基圓底端，處于空轉(zhuǎn)當(dāng)中，連桿主要受到壓縮載荷。

如圖3、4所示，當(dāng)?shù)诙馆?運(yùn)動到基圓位置時，在承載彈簧15復(fù)位彈力的作用下，導(dǎo)桿8向上運(yùn)動，同時帶動活塞14及連桿16小頭端向上做直線運(yùn)動，此時連桿16大頭端和曲軸銷15一起旋轉(zhuǎn)到頂端位置，此時第一驅(qū)動臂軸承121運(yùn)動到第一凸輪2的最大升程位置，仍舊處于空轉(zhuǎn)當(dāng)中，連桿主要受到拉伸載荷。如此，完成一個耐久測試循環(huán)，接著進(jìn)入下一個測試循環(huán)。

當(dāng)前，連桿設(shè)計過程中，通常會預(yù)留一定的安全系數(shù)，一般的耐久測試，只是按照其實(shí)際工況進(jìn)行耐久測試，然而，連桿的實(shí)際工況下，連桿體除了有上下運(yùn)動外，還有左右擺動，做復(fù)雜的平面運(yùn)動。因此，需要做一部分加強(qiáng)型耐久測試，確保連桿的耐久壽命。

如圖5所示，當(dāng)液壓缸6帶動推桿61運(yùn)動時，將第一驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪122和第二驅(qū)動臂轉(zhuǎn)換輪52串聯(lián)在一起，由于第一凸輪2的最大升程大于第二凸輪3，此時耐久測試裝置在第一凸輪2的主導(dǎo)下進(jìn)行耐久測試。

如圖6所示，當(dāng)處于第一凸輪2的最大升程位置時，此時承載彈簧15的壓縮量更大，后續(xù)其復(fù)位彈力也更大；對于被檢測連桿，其受到拉伸和壓縮載荷均相應(yīng)的增大，進(jìn)一步驗(yàn)證連桿設(shè)計的可靠性，保證了項(xiàng)目進(jìn)度的順利進(jìn)行。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。