一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法，屬于摩擦磨損測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對缸套與活塞組件摩擦功耗研宄普遍采用倒拖法，而該方法在非點火狀態(tài)下進行試驗，由于缺少對活塞環(huán)徑向加載壓力，其測量的摩擦功耗與實際工作狀態(tài)下的相差較大。對活塞環(huán)進行徑向加載的專利《一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備》(專利號:ZL 200520146126.6)采用碟簧對活塞環(huán)進行機械式的徑向加載，可模擬活塞環(huán)在點火狀態(tài)下受到的燃氣壓力，然而機械式徑向加載方法限制了活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)圓周方向的運動，與點火狀態(tài)下活塞環(huán)運動方式相差較大，而運動方式的差異直接影響其模擬準確性，同時機械式加載方法設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜、體積大、慣性力高，只適合用于研宄缸套與活塞環(huán)之間的摩擦磨損性能，不宜研宄缸套與活塞組件之間的摩擦功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明通過在活塞上設(shè)置進氣孔和出氣孔，使高壓氣體從進氣孔進，由出氣孔出，最后作用在第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)與缸套接觸工作面的背面，實現(xiàn)對多活塞環(huán)的徑向加載，來模擬活塞環(huán)在點火狀態(tài)下受到的徑向壓力；同時僅依靠缸套自重將缸套與缸體密封連接，使缸套相對于缸體呈“浮動”狀態(tài)，通過固定在擋板與缸體之間的間隙中的摩擦力傳感器，采用電動機倒拖柴油機轉(zhuǎn)動來測量缸套與活塞組件的摩擦力，以解決倒拖法測量缸套與活塞組件摩擦功耗時，因缺少對活塞環(huán)徑向加載壓力帶來的測量值與實際值偏差較大的問題。
[0004]本發(fā)明提供了一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，所述裝置包括可以提供往復運動的動力單元、活塞銷、活塞、第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)、刮油環(huán)、缸套、加熱/冷卻腔、缸體、擋板、摩擦力傳感器、可以提供高壓氣體的供氣單元，所述可以提供往復運動的動力單元通過活塞銷與活塞連接，所述活塞通過安裝在活塞的環(huán)槽內(nèi)的第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)、刮油環(huán)與缸套密封連接，所述缸套密封固定在設(shè)有加熱/冷卻腔的缸體內(nèi)，所述擋板固定在缸體上，使擋板與缸體之間形成間隙，所述摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，使摩擦力傳感器既不與擋板接觸也不與缸體接觸，所述可以提供高壓氣體的供氣單元與活塞的進氣孔連接，所述活塞在安裝第一道氣環(huán)的環(huán)槽I與安裝第二道氣環(huán)的環(huán)槽II之間的位置上沿活塞圓周均勻分布若干個出氣孔。
[0005]本發(fā)明所述可以提供往復運動的動力單元優(yōu)選為包括電動機、聯(lián)軸器、扭矩傳感器、飛輪盤、曲軸、軸承、連桿，所述電動機通過聯(lián)軸器、扭矩傳感器、飛輪盤與曲軸連接，所述曲軸通過軸承固定在缸體上，所述連桿的一端與曲軸連接，所述連桿的另一端通過活塞銷與活塞連接。
[0006]本發(fā)明所述可以提供高壓氣體的供氣單元優(yōu)選為包括空氣壓縮機、高壓氣瓶、減壓閥、高壓軟管、高壓硬管、導軌，所述空氣壓縮機通過高壓氣瓶、減壓閥、高壓軟管、高壓硬管與活塞的進氣孔連接，所述高壓硬管通過導軌固定在擋板上。
[0007]本發(fā)明的另一目的是利用上述裝置測試缸套活塞組件摩擦力的方法，所述方法包括如下步驟:
[0008]①開啟加熱/冷卻腔，調(diào)節(jié)缸套的內(nèi)壁溫度；
[0009]②開啟可以提供往復運動的動力單元，使活塞做往復運動；
[0010]③開啟可以提供高壓氣體的供氣單元，使高壓氣體從進氣孔進，由出氣孔出，對第一道氣環(huán)和第二道氣環(huán)施加徑向壓力；
[0011]④第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)、活塞與缸套之間的摩擦力，經(jīng)過缸套傳到摩擦力傳感器進行測量。
[0012]本發(fā)明有益效果為:
[0013]①本發(fā)明所述裝置采用高壓氣體模擬燃氣壓力，對多活塞環(huán)實施徑向加載，消除了機械式徑向加載對活塞環(huán)圓周方向旋轉(zhuǎn)的束縛，更接近于點火狀態(tài)下活塞環(huán)的運動狀態(tài)；
[0014]②本發(fā)明所述活塞與高壓軟管之間采用高壓硬管連接，避免了高速往復運動過程中高壓軟管的高頻振蕩運動對本發(fā)明所述裝置測試結(jié)果的影響，并用導軌對高壓硬管固定，最大限度的避免了高壓硬管晃動對連接處密封性能的影響；
[0015]③本發(fā)明所述摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，使摩擦力傳感器既不與擋板接觸也不與缸體接觸，與固定在運動部件上的摩擦力傳感器比，既消除了運動部件的慣性力對測試結(jié)果的干擾，又減少了缸套與缸體之間的緊固壓力對測試結(jié)果的影響，使測試結(jié)果更加精確；
[0016]④“浮動”缸套保證了缸套外壁與加熱/冷卻腔之間的密封。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明附圖3幅，
[0018]圖1為本發(fā)明所述缸套與活塞組件摩擦力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明所述活塞的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2中A-A的剖面圖；
[0021]其中，1、電動機，2、聯(lián)軸器，3、扭矩傳感器，4、飛輪盤，5、曲軸，6、軸承，7、連桿，8、支撐平臺，9、活塞銷，10、活塞，101、進氣孔，102、出氣孔，11、第一道氣環(huán)，12、第二道氣環(huán)，13、刮油環(huán)，14、缸套，15、加熱/冷卻腔，16、缸體，17、擋板，18、摩擦力傳感器，19、空氣壓縮機，20、高壓氣瓶，21、減壓閥，22、高壓軟管，23、高壓硬管，24、導軌。
【具體實施方式】
[0022]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0023]實施例1
[0024]一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，所述裝置包括電動機1、聯(lián)軸器2、扭矩傳感器3、飛輪盤4、曲軸5、軸承6、連桿7、支撐平臺8、活塞銷9、活塞10、進氣孔101、出氣孔102、第一道氣環(huán)11、第二道氣環(huán)12、刮油環(huán)13、缸套14、加熱/冷卻腔15、缸體16、擋板17、摩擦力傳感器18、空氣壓縮機19、高壓氣瓶20、減壓閥21、高壓軟管22、高壓硬管23、導軌24，所述電動機I和缸體16固定在支撐平臺8上，所述電動機I通過聯(lián)軸器2、扭矩傳感器3、飛輪盤4與曲軸5連接，所述曲軸5通過軸承6固定在缸體16上，所述連桿7的一端與曲軸5連接，所述連桿7的另一端通過活塞銷9與活塞10連接，所述活塞10通過安裝在活塞10的環(huán)槽內(nèi)的第一道氣環(huán)11、第二道氣環(huán)12、刮油環(huán)13與缸套14密封連接，所述缸套14密封固定在設(shè)有加熱/冷卻腔15的缸體16內(nèi)，所述擋板17固定在缸體16上，使擋板17與缸體16之間形成間隙，所述摩擦力傳感器18固定在擋板17與缸體16之間的間隙中，使摩擦力傳感器18既不與擋板17接觸也不與缸體16接觸，所述空氣壓縮機19通過高壓氣瓶20、減壓閥21、高壓軟管22、高壓硬管23與活塞10的進氣孔101連接，所述高壓硬管23通過導軌24固定在擋板17上，所述活塞10在安裝第一道氣環(huán)11的環(huán)槽I與安裝第二道氣環(huán)12的環(huán)槽II之間的位置上沿活塞10圓周均勻分布6個出氣孔102。
[0025]實施例2
[0026]一種利用實施例1所述裝置測試缸套與活塞組件摩擦力的方法，所述方法包括如下步驟:
[0027]開啟加熱/冷卻腔15，調(diào)節(jié)缸套14的內(nèi)壁溫度至70°C ;
[0028]②開啟電動機I，電動機I帶動曲軸5旋轉(zhuǎn)，曲軸5帶動連桿7把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為使活塞10做往復運動；
[0029]③開啟空氣壓縮機19，調(diào)節(jié)氣壓至lOMPa，使高壓氣體從進氣孔101進，由出氣孔102出，對第一道氣環(huán)11和第二道氣環(huán)12施加徑向壓力；
[0030]④第一道氣環(huán)11、第二道氣環(huán)12、活塞10與缸套14之間的摩擦力，經(jīng)過缸套14傳到摩擦力傳感器18進行測量。
【主權(quán)項】
1.一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，其特征在于:所述裝置包括可以提供往復運動的動力單元、活塞銷(9)、活塞(10)、第一道氣環(huán)(11)、第二道氣環(huán)(12)、刮油環(huán)(13)、缸套(14)、加熱/冷卻腔(15)、缸體(16)、擋板(17)、摩擦力傳感器(18)、可以提供高壓氣體的供氣單元，所述可以提供往復運動的動力單元通過活塞銷(9)與活塞(10)連接，所述活塞(10)通過安裝在活塞(10)的環(huán)槽內(nèi)的第一道氣環(huán)(11)、第二道氣環(huán)(12)、刮油環(huán)(13)與缸套(14)密封連接，所述缸套(14)密封固定在設(shè)有加熱/冷卻腔(15)的缸體(16)內(nèi)，所述擋板(17)固定在缸體(16)上，使擋板(17)與缸體(16)之間形成間隙，所述摩擦力傳感器(18)固定在擋板(17)與缸體(16)之間的間隙中，使摩擦力傳感器(18)既不與擋板(17)接觸也不與缸體(16)接觸，所述可以提供高壓氣體的供氣單元與活塞(10)的進氣孔(101)連接，所述活塞(10)在安裝第一道氣環(huán)(11)的環(huán)槽I與安裝第二道氣環(huán)(12)的環(huán)槽II之間的位置上沿活塞(10)圓周均勻分布若干個出氣孔(102)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述可以提供往復運動的動力單元包括電動機(1)、聯(lián)軸器(2)、扭矩傳感器(3)、飛輪盤(4)、曲軸(5)、軸承(6)、連桿(7)，所述電動機(I)通過聯(lián)軸器(2)、扭矩傳感器(3)、飛輪盤(4)與曲軸(5)連接，所述曲軸(5)通過軸承(6)固定在缸體(16)上，所述連桿(7)的一端與曲軸(5)連接，所述連桿(7)的另一端通過活塞銷(9)與活塞(10)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述可以提供高壓氣體的供氣單元包括空氣壓縮機(19)、高壓氣瓶(20)、減壓閥(21)、高壓軟管(22)、高壓硬管(23)、導軌(24)，所述空氣壓縮機(19)通過高壓氣瓶(20)、減壓閥(21)、高壓軟管(22)、高壓硬管(23)與活塞(10)的進氣孔(101)連接，所述高壓硬管(23)通過導軌(24)固定在擋板(17)上。
4.一種利用權(quán)利要求1所述裝置測試缸套與活塞組件摩擦力的方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: ①開啟加熱/冷卻腔(15)，調(diào)節(jié)缸套(14)的內(nèi)壁溫度； ②開啟可以提供往復運動的動力單元，使活塞(10)做往復運動； ③開啟可以提供高壓氣體的供氣單元，使高壓氣體從進氣孔(101)進，由出氣孔(102)出，對第一道氣環(huán)(11)和第二道氣環(huán)(12)施加徑向壓力； ④第一道氣環(huán)(11)、第二道氣環(huán)(12)、活塞(10)與缸套(14)之間的摩擦力，經(jīng)過缸套(14)傳到摩擦力傳感器(18)進行測量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法，屬于摩擦磨損測試技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置的動力單元通過活塞銷與活塞連接，活塞通過安裝在活塞的環(huán)槽內(nèi)的第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)、刮油環(huán)與缸套密封連接，缸套密封固定在設(shè)有加熱/冷卻腔的缸體內(nèi)，擋板固定在缸體上，使擋板與缸體之間形成間隙，摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，供氣單元與活塞的進氣孔連接，活塞在安裝第一道氣環(huán)的環(huán)槽Ⅰ與安裝第二道氣環(huán)的環(huán)槽Ⅱ之間的位置上沿活塞圓周均勻分布若干個出氣孔，發(fā)明有益效果為所述裝置采用高壓氣體模擬燃氣壓力，對多活塞環(huán)實施徑向加載，消除了機械式徑向加載對活塞環(huán)圓周方向旋轉(zhuǎn)的束縛，更接近于點火狀態(tài)下活塞環(huán)的運動狀態(tài)。
【IPC分類】G01L5-00
【公開號】CN104568275
【申請?zhí)枴緾N201510034203
【發(fā)明人】徐久軍, 單英春, 韓曉光, 沈巖, 劉德良, 朱峰, 金梅, 張凱
【申請人】大連海事大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日