CN103674753B

CN103674753B - 一种热冲击和热疲劳的试验平台

Info

Publication number: CN103674753B
Application number: CN201310657279.6A
Authority: CN
Inventors: 雷基林; 申立中; 邓晰文; 李洪民; 毕玉华; 贾德文
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103674753A

Abstract

本发明涉及一种热冲击和热疲劳的试验平台，属于试验用品技术领域。本发明包括试验箱体、带座轴承、连接轴、燃气喷头、燃气管、带座轴承Ⅰ、主轴、主轴摆缸、摆缸支架、支架、轴承支架、冷却水管、冷却水喷嘴、法兰、工作台、摆缸、抽油烟机、带座轴承Ⅱ、夹具、隔热法兰Ⅰ、隔热法兰Ⅱ，能同时试验两个试件，一个在加热另一个在冷却，两个试件在两个摆缸的分别带动下上下翻转或任一角度，使试件顶部和底部交换位置，同时两个试件在主轴摆缸的带动下随工作台一起旋转交换工位。本发明简单、实用、工作效率高，在受热零部件热冲击和热疲劳模拟试验研究时不但节约了试验费用，也大大的缩短了相关零部件的研发周期。

Description

一种热冲击和热疲劳的试验平台

技术领域

本发明涉及一种热冲击和热疲劳的试验平台，特别是一种应用于内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件强度考核的试验平台，属于试验用品技术领域。

背景技术

随着内燃机强化程度的提高，尤其是增压等强化技术的使用和发展，内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的工作环境日益恶化，而如果不在材料、设计、加工工艺等方面作相应的改进或改进不当，活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的热负荷和热强度问题将日益突出，严重影响到整机的可靠性和耐久性，因此需加大对活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的热冲击（疲劳）研究。

目前对活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件等受热冲击（疲劳）研究主要有三种方式：一是进行有限元仿真研究，一是直接进行整机试验研究，一是进行模拟试验研究。有限元仿真研究的准确性严重依赖于边界条件的准确性，而边界条件则需要通过试验来获得，另外有限元仿真研究也不能准确反应热冲击（疲劳）的产生机理；整机试验研究周期长，成本高，已不能满足实际需求；模拟试验研究准确性高、周期短、耗费低、适用性广，是一种有效的研究手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种应用于内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件强度考核的试验平台，结构简单、实用、工作效率高。

本发明技术方案是：一种热冲击和热疲劳的试验平台，包括试验箱体1、带座轴承2、连接轴3、燃气喷头4、燃气管5、带座轴承Ⅰ6、主轴7、主轴摆缸8、摆缸支架9、支架10、轴承支架11、冷却水管12、冷却水喷嘴13、法兰14、工作台15、摆缸16、抽油烟机17、带座轴承Ⅱ18、夹具20、隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22；所述试验箱体1内中间部位设有工作台15、其顶部设有抽油烟机17，试验箱体1下部的中间部位从下到上依次设有支架10、轴承支架11、带座轴承Ⅰ6，支架10内中间上部设有主轴摆缸8和摆缸支架9，主轴摆缸8安装在摆缸支架9上，摆缸支架9和轴承支架11通过螺栓螺母固定在支架10上，带座轴承6安装在轴承支架11上，主轴摆缸8与主轴7连接，工作台15通过法兰14与主轴7相连接，工作台15包括左右两部分，左侧部分的中间部位设有夹具20，以夹具20为中心左边从左到右依次设有带座轴承2、隔热法兰Ⅱ22、隔热法兰Ⅰ21，以夹具20为中心右边从左到右依次设有隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22、带座轴承Ⅱ18、摆缸16，试件19固定在夹具20上，工作台15上的设备均通过连接轴3连接在一起，工作台15的右边部分与左边部分以摆缸16为中心均匀布置左右对称分布，试验箱体1下部的右侧夹具20的正下方设有冷却水喷嘴13，冷却水喷嘴13与冷却水管12连接，试验箱体1下部左侧夹具20的正下方设有燃气喷头4，燃气喷头4与燃气管5相连。

所述工作台15的外边缘包裹了一层包覆板27以加强工作台15的强度和刚度。

所述工作台15中间部位设有供摆缸气源管道及传感器连接线通过的两个管道出口孔26，方便对摆缸气源管道及传感器连接线进行布置。

所述工作台15左右两侧分别设有冷却水出口孔25，使滴水冷却时散落的冷却水流出。

所述工作台15左右两侧两个夹具20的正下方分别设有工位槽23，使试件和夹具翻转或旋转任一角度时不干涉到其它零部件，在工位槽23边缘设有挡圈24，防止冷却水对加热造成影响。

所述法兰14与工作台15之间设有隔热石棉，减少或隔绝温度传递给主轴7。

所述连接轴3上设有三个突起的凸肩，其中一个为盘形结构，开口向一边，防止冷却水对其它部件造成影响，起隔水的作用。

本发明的使用过程为：试验平台可以同时试验两个试件，一个在加热工位被加热，同时另一个在冷却工位被冷却。试验前，先将试件19分别固定在两个夹具20上；加热工位的试件19顶部向下、底部向上，冷却工位的试件19顶部向上、底部向下。

试验时，当达到设定的加热要求和冷却要求后，主轴摆缸8带动主轴7和工作台15正向旋转一定角度，使试件19交换加热工位和冷却工位；与此同时，工作台15上的两个摆缸16分别通过连接轴3带动隔热法兰Ⅰ21和隔热法兰Ⅱ22、夹具20、试件19正向翻转或旋转一定角度，使试件的顶部与底部交换位置，主轴摆缸8和摆缸16可以实现翻转或旋转任一角度。

在下一次工作中，当试验达到设定的加热要求和冷却要求后，主轴摆缸8带动主轴7和工作台15逆向旋转一定角度，使试件再次交换加热工位和冷却工位；与此同时，工作台15上的摆缸16分别带动夹具20和试件19逆向翻转或旋转一定角度，使试件的顶部与底部再次交换位置，以此不断循环，直至到达设定的循环次数。

本发明的有益效果是：此实验平台简单、实用、工作效率高，在活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件热冲击（疲劳）模拟试验研究时可以同时试验两组试件，不但节约了试验费用，也大大的缩短了相关零部件的研发周期。

附图说明

图1是本发明试验台架结构示意图；

图2是本发明连接轴结构示意图；

图3是本发明工作台平面结构示意图。

图1-3中各标号：1-试验箱体，2-带座轴承，3-连接轴，4-燃气喷头，5-燃气管，6-带座轴承Ⅰ，7-主轴，8-主轴摆缸，9-摆缸支架，10-支架，11-轴承支架，12-冷却水管，13-冷却水喷嘴，14-法兰，15-工作台，16-摆缸，17-抽油烟机，18-带座轴承Ⅱ，19-试件，20-夹具，21-隔热法兰Ⅰ，22-隔热法兰Ⅱ，23-工位槽，24-挡圈，25-冷却水出口孔，26-管道出口孔，27-包覆板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-3所示，一种热冲击和热疲劳的试验平台，包括试验箱体1、带座轴承2、连接轴3、燃气喷头4、燃气管5、带座轴承Ⅰ6、主轴7、主轴摆缸8、摆缸支架9、支架10、轴承支架11、冷却水管12、冷却水喷嘴13、法兰14、工作台15、摆缸16、抽油烟机17、带座轴承Ⅱ18、夹具20、隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22；所述试验箱体1内中间部位设有工作台15、其顶部设有抽油烟机17，试验箱体1下部的中间部位从下到上依次设有支架10、轴承支架11、带座轴承Ⅰ6，支架10内中间上部设有主轴摆缸8和摆缸支架9，主轴摆缸8安装在摆缸支架9上，摆缸支架9和轴承支架11通过螺栓螺母固定在支架10上，带座轴承6安装在轴承支架11上，主轴摆缸8与主轴7连接，工作台15通过法兰14与主轴7相连接，工作台15包括左右两部分，左侧部分的中间部位设有夹具20，以夹具20为中心左边从左到右依次设有带座轴承2、隔热法兰Ⅱ22、隔热法兰Ⅰ21，以夹具20为中心右边从左到右依次设有隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22、带座轴承Ⅱ18、摆缸16，试件19固定在夹具20上，工作台15上的设备均通过连接轴3连接在一起，工作台15的右边部分与左边部分以摆缸16为中心均匀布置左右对称分布，试验箱体1下部的右侧夹具20的正下方设有冷却水喷嘴13，冷却水喷嘴13与冷却水管12连接，试验箱体1下部左侧夹具20的正下方设有燃气喷头4，燃气喷头4与燃气管5相连。

实施例2：如图1-3所示，一种热冲击和热疲劳的试验平台，包括试验箱体1、带座轴承2、连接轴3、燃气喷头4、燃气管5、带座轴承Ⅰ6、主轴7、主轴摆缸8、摆缸支架9、支架10、轴承支架11、冷却水管12、冷却水喷嘴13、法兰14、工作台15、摆缸16、抽油烟机17、带座轴承Ⅱ18、夹具20、隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22；所述试验箱体1内中间部位设有工作台15、其顶部设有抽油烟机17，试验箱体1下部的中间部位从下到上依次设有支架10、轴承支架11、带座轴承Ⅰ6，支架10内中间上部设有主轴摆缸8和摆缸支架9，主轴摆缸8安装在摆缸支架9上，摆缸支架9和轴承支架11通过螺栓螺母固定在支架10上，带座轴承6安装在轴承支架11上，主轴摆缸8与主轴7连接，工作台15通过法兰14与主轴7相连接，工作台15包括左右两部分，左侧部分的中间部位设有夹具20，以夹具20为中心左边从左到右依次设有带座轴承2、隔热法兰Ⅱ22、隔热法兰Ⅰ21，以夹具20为中心右边从左到右依次设有隔热法兰Ⅰ21、隔热法兰Ⅱ22、带座轴承Ⅱ18、摆缸16，试件19固定在夹具20上，工作台15上的设备均通过连接轴3连接在一起，工作台15的右边部分与左边部分以摆缸16为中心均匀布置左右对称分布，试验箱体1下部的右侧夹具20的正下方设有冷却水喷嘴13，冷却水喷嘴13与冷却水管12连接，试验箱体1下部左侧夹具20的正下方设有燃气喷头4，燃气喷头4与燃气管5相连。

所述工作台15的外边缘包裹了一层包覆板27，所述工作台15中间部位设有供摆缸气源管道及传感器连接线通过的两个管道出口孔26，所述工作台15左右两侧分别设有冷却水出口孔25，所述工作台15左右两侧两个夹具20的正下方分别设有工位槽23，在工位槽23边缘设有挡圈24，所述法兰14与工作台15之间设有隔热石棉，所述连接轴3上设有三个突起的凸肩，其中一个为盘形结构，开口向一边。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：包括试验箱体（1）、带座轴承（2）、连接轴（3）、燃气喷头（4）、燃气管（5）、带座轴承Ⅰ（6）、主轴（7）、主轴摆缸（8）、摆缸支架（9）、支架（10）、轴承支架（11）、冷却水管（12）、冷却水喷嘴（13）、法兰（14）、工作台（15）、摆缸（16）、抽油烟机（17）、带座轴承Ⅱ（18）、夹具（20）、隔热法兰Ⅰ（21）、隔热法兰Ⅱ（22）；所述试验箱体（1）内中间部位设有工作台（15）、其顶部设有抽油烟机（17），试验箱体（1）下部的中间部位从下到上依次设有支架（10）、轴承支架（11）、带座轴承Ⅰ（6），支架（10）内中间上部设有主轴摆缸（8）和摆缸支架（9），主轴摆缸（8）安装在摆缸支架（9）上，摆缸支架（9）和轴承支架（11）通过螺栓螺母固定在支架（10）上，带座轴承（6）安装在轴承支架（11）上，主轴摆缸（8）与主轴（7）连接，工作台（15）通过法兰（14）与主轴（7）相连接，工作台（15）包括左右两部分，左侧部分的中间部位设有夹具（20），以夹具（20）为中心左边从左到右依次设有带座轴承（2）、隔热法兰Ⅱ（22）、隔热法兰Ⅰ（21），以夹具（20）为中心右边从左到右依次设有隔热法兰Ⅰ（21）、隔热法兰Ⅱ（22）、带座轴承Ⅱ（18）、摆缸（16），试件（19）固定在夹具（20）上，工作台（15）上的设备均通过连接轴（3）连接在一起，工作台（15）的右边部分与左边部分以摆缸（16）为中心均匀布置左右对称分布，试验箱体（1）下部的右侧夹具（20）的正下方设有冷却水喷嘴（13），冷却水喷嘴（13）与冷却水管（12）连接，试验箱体（1）下部左侧夹具（20）的正下方设有燃气喷头（4），燃气喷头（4）与燃气管（5）相连。

2.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述工作台（15）的外边缘包裹了一层包覆板（27）。

3.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述工作台（15）中间部位设有供摆缸气源管道及传感器连接线通过的两个管道出口孔（26）。

4.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述工作台（15）左右两侧分别设有冷却水出口孔（25）。

5.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述工作台（15）左右两侧两个夹具（20）的正下方分别设有工位槽（23），在工位槽（23）边缘设有挡圈（24）。

6.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述法兰（14）与工作台（15）之间设有隔热石棉。

7.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述连接轴（3）上设有三个突起的凸肩，其中一个为盘形结构，开口向一边。