CN107328593B - 一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台 - Google Patents

一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，属于测试装备技术领域。本发明包括试验台支架、位置传感器II、位置传感器I、直线气缸I、保温腔、夹具I、红外测温仪I、红外测温仪II、夹具II、冷却器、直杆I、直杆II、位置传感器III、直线气缸II、位置传感器IV、导轨、摆动气缸。本发明能同时试验两个试件，一个在加热另一个在冷却，两个试件在摆动气缸的带动下旋转180度，使得两个试件在摆动气缸的带动下随导轨一起旋转交换工位。本发明简单、实用、工作效率高，内燃机活塞受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

一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台
技术领域
本发明涉及一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，应用于内燃机试件及其它机械受热零部件热疲劳强度考核的试验平台，属于测试装备技术领域。
背景技术
在工程结构和机械设备中，热疲劳破坏的现象极为广泛，它遍及每一个受热运动的零部件。热疲劳破坏由于没有明显的宏观塑性变形，破坏十分突然，往往造成灾难性事故，引起巨大的经济损失。就内燃机而言，随着科技的发展，发动机向着高强化、高增压的方向发展以及多气门***等技术的普及应用，要求内燃机单位时间内释放的热量增加，以提高平均有效压力、转速、燃气最高温度等，这就使得活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套及其它机械受热零部件受到的热应力和热变形增加，试件更加容易出现热裂纹、开裂甚至是断裂等问题，而当这些受热零部件未作相应的技术改进或改进不当，如结构设计不合理、冷却能力不足、材料热强度不足等，这些受热零部件将无法满足使用要求将会严重影响到整机的可靠性和耐久性。
面对如此严峻的问题，寻找提高材料热疲劳性能的途径以防止疲劳破坏事故的发生，对于促进国民经济的发展和维护人身财产安全有重大意义，因此需加大对试件的热冲击（疲劳）研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其结构简单、实用、热效率高，用于解决试件受热零部件热冲击（疲劳）模拟试验研究时只能试验一组且现有的试验台结构不稳定、不紧凑、温度测量不方便、试验准备的时间长、工序复杂等问题。
本发明技术方案是：一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，包括试验台支架1、位置传感器II2、位置传感器I3、直线气缸I4、保温腔6、夹具I12、红外测温仪I14、红外测温仪II15、夹具II16、冷却器17、直杆I19、直杆II20、位置传感器III21、直线气缸II22、位置传感器IV23、导轨24、摆动气缸25；所述试验台支架1上安装有保温腔6，夹具I12和夹具II16分别夹着试件I8和试件II18，夹具I12和夹具II16通过连杆连接到直线气缸I4和直线气缸II22上，直杆I19安装在导轨24上，直杆I19的顶部两侧分别安装有红外测温仪I14和红外测温仪II15，直杆II20安装在试验台支架1上，其顶部安装冷却器17，直线气缸I4和直线气缸II22安装在导轨24上，导轨24上安装位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23，直杆I19安装在试验台支架1的摆动气缸25上；摆动气缸25均与位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23连接，红外测温仪I14和红外测温仪II15分别与保温腔6中镶嵌的加热装置7、冷却器17连接，红外测温仪I14和红外测温仪II15均与摆动气缸25连接。
所述考核试验测试平台的上部安装烟罩9，烟罩9连接排烟管10，排烟管10上安装一个高温管道抽风机11。
所述夹具I12和夹具II16上镶嵌有隔热层13。
所述试验台支架1上安装保温腔支架5用于支撑保温腔6，保温腔6中镶嵌加热装置7。
所述直杆I19通过螺栓螺母安装在导轨24上。
所述考核试验测试平台同时对两只试件进行试验，通过直线气缸I4和直线气缸II22的往复直线运动和摆动气缸25做旋转运动来实现加热和冷却工位的转换，导轨24上安装位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23用于控制直线气缸I4和直线气缸II22的位置，红外测温仪I14和红外测温仪II15测量并采集试件温度。
所述保温腔6为试件I8和试件II18加热的工位，加热装置7为热源。冷却器17为试件I8和试件II18冷却的工位，压缩空气为冷却介质。
所述红外测温仪I14测量试件I8的温度，红外测温仪II15测量试件II18的温度。红外测温仪I14和红外测温仪II15的温度信号达到设定值，直线气缸I4、直线气缸II22和摆动气缸25开始工作。
所述直线气缸I4可向左运动到位置传感器I3为止，可向右运动到位置传感器II2为止，直线气缸II22可向左运动到位置传感器III21为止，可向右运动到位置传感器IV23为止。
所述摆动气缸25在接收到外测温仪I14和红外测温仪II15的温度信号后，可带动直杆I19和导轨24旋转180度，使试件I8和试件II18交换工位。
所述烟罩9、排烟管10和高温管道抽风机11可以抽取试验台内部的热空气，保证位置传感器II2、位置传感器I3、红外测温仪I14、红外测温仪II15、位置传感器III21、直线气缸II22、位置传感器IV23、导轨24、摆动气缸25有正常的工作环境温度。
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I8和试件II18分别固定在夹具I12和夹具II16上。
首次循环时，试件I8在保温腔6内通过加热装置7进行加热，当红外测温仪I14测量到试件I8的温度达到设定值时，加热装置7暂停工作，直线气缸I4和直线气缸II22开始向着直杆I19运动，当运动到位置传感器II2和位置传感器III21时停止运动。摆动气缸25接收到位置传感器II2和位置传感器III21的信号时，则带动导轨24及导轨上的所有组件旋转180度，同时直线气缸I4和直线气缸II22背离直杆I19运动，当运动到位置传感器I3和位置传感器IV23时停止运动，此时，试件I8处于冷却器17中，试件II18处于保温腔中，冷热工位交换完成。首次循环结束。
第二次循环时，加热装置7继续工作加热试件II18，冷却器17通压缩空气冷却试件I8。试件I8达到冷却要求时，冷却器17暂停通压缩空气，当试件II18达到设定的加热要求时，加热装置7暂停工作。加热要求与冷却要求同时满足，直线气缸I4和直线气缸II22开始向着I19运动，当运动到位置传感器II2和位置传感器III21时停止运动，摆动气缸25带动直杆I19和导轨24旋转180度，使试件I8和试件II18交换工位，然后直线气缸I4和直线气缸II22背离直杆I19运动，当运动到位置传感器I3和位置传感器IV23时停止运动，使试件再次交换加热工位和冷却工位。第二次循环结束。
以此不断循环，直至到达设定的循环次数，试验结束。
本发明的有益效果是：此实验平台简单、紧凑、实用、节能、工作效率高，在试件受热零部件热冲击（疲劳）模拟试验研究时可以同时试验两组试件；采用两个直动和一个转动可以使转动时转动惯量减少，增加结构的稳定性，也使得结构较为紧凑；采用非接触式的温度测量方法，缩短试验准备时间，简化试验准备工序；采用压缩空气进行冷却，节能环保，试验环境更加清洁；保温腔使受热件的环境温度大大提高，热效率也大大提高，不但节约了试验费用，也大大的缩短了相关试件的试验周期。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图1中各标号：1-试验台支架，2-位置传感器II，3-位置传感器I，4-直线气缸I，5-保温腔支架，6-保温腔，7-加热装置，8-试件I，9-烟罩，10-排烟管，11-高温管道抽风机，12-夹具I，13-隔热层，14-红外测温仪I，15-红外测温仪II，16-夹具II，17-冷却器，18-试件II，19-直杆I，20-直杆II，21-位置传感器III，22-直线气缸II，23-位置传感器IV，24-导轨，25-摆动气缸。
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所示，一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，包括试验台支架1、位置传感器II2、位置传感器I3、直线气缸I4、保温腔6、夹具I12、红外测温仪I14、红外测温仪II15、夹具II16、冷却器17、直杆I19、直杆II20、位置传感器III21、直线气缸II22、位置传感器IV23、导轨24、摆动气缸25；所述试验台支架1上安装有保温腔6，夹具I12和夹具II16分别夹着试件I8和试件II18，夹具I12和夹具II16通过连杆连接到直线气缸I4和直线气缸II22上，直杆I19安装在导轨24上，直杆I19的顶部两侧分别安装有红外测温仪I14和红外测温仪II15，直杆II20安装在试验台支架1上，其顶部安装冷却器17，直线气缸I4和直线气缸II22安装在导轨24上，导轨24上安装位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23，直杆I19安装在试验台支架1的摆动气缸25上；摆动气缸25均与位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23连接，红外测温仪I14和红外测温仪II15分别与保温腔6中镶嵌的加热装置7、冷却器17连接，红外测温仪I14和红外测温仪II15均与摆动气缸25连接。
实施例2：如图1所示，一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，本实施例与实施例1相同，其中所述考核试验测试平台的上部安装烟罩9，烟罩9连接排烟管10，排烟管10上安装一个高温管道抽风机11。可以抽取试验台内部的热空气，保证位置传感器II2、位置传感器I3、红外测温仪I14、红外测温仪II15、位置传感器III21、直线气缸II22、位置传感器IV23、导轨24、摆动气缸25有正常的工作环境温度。
实施例3：如图1所示，一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，本实施例与实施例1相同，其中所述夹具I12和夹具II16上镶嵌有隔热层13。
实施例4：如图1所示，一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，本实施例与实施例1相同，其中所述试验台支架1上安装保温腔支架5用于支撑保温腔6，保温腔6中镶嵌加热装置7。所述直杆I19通过螺栓螺母安装在导轨24上。所述考核试验测试平台同时对两只试件进行试验，通过直线气缸I4和直线气缸II22的往复直线运动和摆动气缸25做旋转运动来实现加热和冷却工位的转换，导轨24上安装位置传感器I3、位置传感器II2、位置传感器III21和位置传感器IV23用于控制直线气缸I4和直线气缸II22的位置，红外测温仪I14和红外测温仪II15测量并采集试件温度。
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 (6)

1.一种试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：包括试验台支架（1）、位置传感器II（2）、位置传感器I（3）、直线气缸I（4）、保温腔（6）、夹具I（12）、红外测温仪I（14）、红外测温仪II（15）、夹具II（16）、冷却器（17）、直杆I（19）、直杆II（20）、位置传感器III（21）、直线气缸II（22）、位置传感器IV（23）、导轨（24）、摆动气缸（25）；所述试验台支架（1）上安装有保温腔（6），夹具I（12）和夹具II（16）分别夹着试件I（8）和试件II（18），夹具I（12）和夹具II（16）通过连杆连接到直线气缸I（4）和直线气缸II（22）上，直杆I（19）安装在导轨（24）上，直杆I（19）的顶部两侧分别安装有红外测温仪I（14）和红外测温仪II（15），直杆II（20）安装在试验台支架（1）上，其顶部安装冷却器（17），直线气缸I（4）和直线气缸II（22）安装在导轨（24）上，导轨（24）上安装位置传感器I（3）、位置传感器II（2）、位置传感器III（21）和位置传感器IV（23），直杆I（19）安装在试验台支架（1）的摆动气缸（25）上；摆动气缸（25）均与位置传感器I（3）、位置传感器II（2）、位置传感器III（21）和位置传感器IV（23）连接，红外测温仪I（14）和红外测温仪II（15）分别与保温腔（6）中镶嵌的加热装置（7）、冷却器（17）连接，红外测温仪I（14）和红外测温仪II（15）均与摆动气缸（25）连接。
2.根据权利要求1所述的试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：所述考核试验测试平台的上部安装烟罩（9），烟罩（9）连接排烟管（10），排烟管（10）上安装一个高温管道抽风机（11）。
3.根据权利要求1所述的试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：所述夹具I（12）和夹具II（16）上镶嵌有隔热层（13）。
4.根据权利要求1所述的试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：所述试验台支架（1）上安装保温腔支架（5）用于支撑保温腔（6）。
5.根据权利要求1所述的试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：所述直杆I（19）通过螺栓螺母安装在导轨（24）上。
6.根据权利要求1所述的试件横向转动的热冲击考核试验测试平台，其特征在于：所述考核试验测试平台同时对两只试件进行试验，通过直线气缸I（4）和直线气缸II（22）的往复直线运动和摆动气缸（25）做旋转运动来实现加热和冷却工位的转换，导轨（24）上安装位置传感器I（3）、位置传感器II（2）、位置传感器III（21）和位置传感器IV（23）用于控制直线气缸I（4）和直线气缸II（22）的位置，红外测温仪I（14）和红外测温仪II（15）测量并采集试件温度。
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