CN107490524B - 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台 - Google Patents

一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台 Download PDF

Info

Publication number
CN107490524B
CN107490524B CN201710535720.1A CN201710535720A CN107490524B CN 107490524 B CN107490524 B CN 107490524B CN 201710535720 A CN201710535720 A CN 201710535720A CN 107490524 B CN107490524 B CN 107490524B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
linear
guide rail
test
linear guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710535720.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107490524A (zh
Inventor
雷基林
邓晰文
王东方
张大帅
牛小强
贾德文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Jialaidun Piston Auto Parts Co ltd
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201710535720.1A priority Critical patent/CN107490524B/zh
Publication of CN107490524A publication Critical patent/CN107490524A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107490524B publication Critical patent/CN107490524B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明涉及一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，属于测试装备技术领域。本发明包括加热装置、工位交换装置、冷却装置、控制装置，通过直线气缸带动直线导轨，以实现两工件交替变换加热工位和冷却工位，实现冷却机构分别对两工件进行冷却。本发明可以设定工件表面温度或试件加热冷却时间为控制条件，可同时对两个工件进行试验，一个进行加热，一个进行冷却，简单、实用、效率高，可以方便、快捷的对工件的热冲击和热疲劳强度进行试验研究，能够有效的缩短试验周期和节约成本，并提高试验研究的准确性。

Description

一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台
技术领域
本发明涉及一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，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热强度考核的试验测试平台，属于测试装备技术领域。
背景技术
伴随着科学的发展、技术的进步，内燃机不断使用多气门技术、废气涡轮增压技术、电子控制燃油喷射技术、分层燃烧技术、EGR排气再循环技术等以提高内燃机的热效率、升功率和升扭矩、降低排放、降低油耗。内燃机强化程度的不断提高，导致内燃机高的热负荷问题，尤其是组成内燃机燃烧室的受热部件如活塞、缸盖、气缸套等的热负荷不断增加，热应力和热变形不断增大，受热部件的工作环境日益恶化，使受热部件材料的高温力学性能下降，导致其可靠性和使用寿命降低。如果在内燃机受热部件的材料、设计、加工工艺等方面的设计或技术改进不当（结构设计不合理、冷却能力不足、材料热强度不足等），活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它受热零部件将无法满足使用要求，会产生裂纹等损伤，甚至导致整机报废，严重阻碍着发动机的寿命、可靠性、经济性和排放性等性能的提升，制约着高强化内燃机的进一步发展。因此，自主设计研发一台高效率、高自动化的受热零部件热疲劳模拟试验测试考核平台，不仅可以为高强化内燃机受热部件的可靠性和耐久性设计提供考核手段，而且可以为受热部件热疲劳基础理论、试验标准和规范的研究提供可靠的试验平台。与此同时，模拟试验研究具有准确性高、拓展性好、试验周期短、能耗低、效率高和适用性广优势，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：本发明提供一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，用于解决受热零部件的热疲劳实验研究中存在的准确率不高、能耗高、效率低、适用性不广的问题，应用于内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它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：一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，包括加热装置6、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置6上设有保温腔7；工位交换装置包括直线导轨I23、直线导轨II25、直线气缸I3、工件夹具10、直线气缸II12、直线气缸III15、直线气缸IV21、直线气缸V24、工件支架20；冷却装置有冷却***17；控制装置包括红外测温仪I8、红外测温仪II16、红外测温仪III19；
所述试验箱体1内安装试验台支架2，试验箱体1的左上部分为加热装置6和保温腔7，工件I5和工件II18分别由工件夹具10固定在两个工件支架20上，两个工件支架20分别与直线气缸I3和直线气缸IV21连接，两个工件支架20分别安装在直线导轨I23的两个轨道上，并且两个工件支架20均可沿直线导轨I23的轴线方向滑动，直线导轨I23安装在直线导轨II25上，直线导轨I23与直线气缸V24相连接，并且直线导轨I23可沿直线导轨II25的轴线方向滑动，直线导轨II25固定在试验台支架2上，红外测温仪I8位于工件I5正后方，且固定在工件I5的工件支架20上，红外测温仪III19位于工件II18正后方，且固定在工件II18的工件支架20上，红外测温仪II16与直线气缸II12相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I5和工件II18在其冷却工况下的顶部温度，冷却***17与直线气缸III15连接，并存在两个工位，分别对工件I5和工件II18交替冷却。
所述红外测温仪II16由直线气缸II12驱动前后移动，测量工件I5和工件II18在冷却工位的顶部温度，红外测温仪I8和红外测温仪III19分别固定在工件支架20上，跟随工件支架20运动，用于测量工件I5和工件II18在加热工位和冷却工位的工件底部温度。
所述加热装置6是一种燃气燃烧器，能燃烧天然气、液化石油气，根据不同的情况选择不同的燃料进行燃烧。
所述工件I5和工件II18与工件夹具10之间有一层隔热层9，以减少工件I5和工件II18在加热工位下通过工件支架20散热而产生的热量损失，使活塞能够快速升温。
所述直线导轨I23和直线导轨II25上均设置有位置传感器I22、位置传感器II26，能精确定位两个工件支架的位置，以确保工件能顺利到达工位。
所述试验台支架2安装在试验箱体1内中间部位，其顶部安装烟罩11、排烟管13和高温管道抽风机14。
所述加热装置6上安装有燃气压力表、燃气总阀，以检测燃气的消耗量，当模拟试验台出现异常故障或试验结束时，控制***切断燃气总阀。
所述试验台支架2上设有燃气检测器，燃气检测器与控制***中的下位机相连接。
本发明所述的元件均为市售的普通元件。
本发明的有益效果是：此试验测试平台简单，由基本的机械机构构成，具有很好的稳定性；实用性强，应用广泛，该试验测试平台可以对不同的试件进行试验研究，不仅仅局限于内燃机，对其它受热零部件均适用；工作效率高，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，也大大的缩短了试件的研发周期，并提高试验研究的准确性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明俯视图。
图1中各标号：1-试验箱体、2-试验台支架、3-直线气缸I、4-保温腔支架、5-工件I、6-加热装置、7-保温腔、8-红外测温仪I、9-隔热层、10-工件夹具、11-烟罩、12-直线气缸II、13-排烟管、14-高温管道抽风机、15-直线气缸III、16-红外测温仪II、17-冷却***、18-工件II、19-红外测温仪III、20-工件支架、21-直线气缸IV、22-位置传感器I、23-直线导轨I、24-直线气缸V、25-直线导轨II、26-位置传感器II。
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，一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，包括加热装置6、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置6上设有保温腔7；工位交换装置包括直线导轨I23、直线导轨II25、直线气缸I3、工件夹具10、直线气缸II12、直线气缸III15、直线气缸IV21、直线气缸V24、工件支架20；冷却装置有冷却***17；控制装置包括红外测温仪I8、红外测温仪II16、红外测温仪III19；
所述试验箱体1内安装试验台支架2，试验箱体1的左上部分为加热装置6和保温腔7，工件I5和工件II18分别由工件夹具10固定在两个工件支架20上，两个工件支架20分别与直线气缸I3和直线气缸IV21连接，两个工件支架20分别安装在直线导轨I23的两个轨道上，并且两个工件支架20均可沿直线导轨I23的轴线方向滑动，直线导轨I23安装在直线导轨II25上，直线导轨I23与直线气缸V24相连接，并且直线导轨I23可沿直线导轨II25的轴线方向滑动，直线导轨II25固定在试验台支架2上，红外测温仪I8位于工件I5正后方，且固定在工件I5的工件支架20上，红外测温仪III19位于工件II18正后方，且固定在工件II18的工件支架20上，红外测温仪II16与直线气缸II12相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I5和工件II18在其冷却工况下的顶部温度，冷却***17与直线气缸III15连接，并存在两个工位，分别对工件I5和工件II18交替冷却。所述冷却***17与直线气缸III15相连，轴线方向和两工件夹具轴线方向位于同一平面。
作为本发明的进一步方案，所述红外测温仪II16由直线气缸II12驱动前后移动，测量工件I5和工件II18在冷却工位的顶部温度，红外测温仪I8和红外测温仪III19分别固定在工件支架20上，跟随工件支架20运动，用于测量工件I5和工件II18在加热工位和冷却工位的工件底部温度。
作为本发明的进一步方案，所述加热装置6是一种燃气燃烧器，能燃烧天然气、液化石油气，根据不同的情况选择不同的燃料进行燃烧。加热装置6上安装有燃气压力表、燃气总阀。
作为本发明的进一步方案，所述工件I5和工件II18与工件夹具10之间有一层隔热层9，以减少工件I5和工件II18在加热工位下通过工件支架20散热而产生的热量损失，使活塞能够快速升温。
作为本发明的进一步方案，所述直线导轨I23和直线导轨II25上均设置有位置传感器I22、位置传感器II26，能精确定位两个工件支架的位置，以确保工件能顺利到达工位。
作为本发明的进一步方案，所述试验台支架2安装在试验箱体1内中间部位，其顶部安装烟罩11、排烟管13和高温管道抽风机14。
本发明的工作原理是：
试验平台可以同时试验两个工件，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，先将工件I5和工件II18分别安装于两个工件夹具上。两个工件支架20在气缸的驱动下，都处于直线导轨I23的两个轨道的最右端。首次循环开始，冷却***17由直线气缸III15驱动到冷却工位I，直线气缸V24带动直线导轨I23前后运动，使直线气缸I3所在导轨位于保温腔入口轴线上，直线气缸I3向左运动，使工件I5运动到保温腔7中，处于加热工位；直线气缸IV21向右运动，使工件II18位于冷却***17中，处于冷却工位I。加热装置6开始工作加热工件I5，当红外测温仪I8测得工件I5底部温度达到设定值后，加热装置6暂停工作。直线气缸I3向右运动，使工件I5退出保温腔7，并运动到导轨最右端，直线气缸IV21向右运动，使工件II18退出冷却***17，并运动到导轨最右端，冷却***17由直线气缸III15驱动到冷却工位II，直线气缸V24带动直线导轨I23前后运动，使直线气缸IV21所在导轨位于保温腔入口轴线上，此时直线气缸I3所在导轨位于冷却***入口的轴线上，直线气缸I3向左运动，使工件I5运动到冷却***17中，处于冷却工位II，直线气缸IV21向左运动，使工件II18运动到保温腔7中，处于加热工位。加热冷却工位交换完毕，首次循环结束。第二次循环开始，加热装置6和冷却***17同时工作，当红外测温仪19测得工件II18底部温度，加热装置6暂停工作；红外测温仪16测得工件I5顶部的温度达到设定值，冷却***17暂停工作。直线气缸IV21向右运动，使工件II16退出保温腔7，并运动到导轨最右端，直线气缸I3向右运动，使工件I5退出冷却***17，并运动到导轨最右端，冷却***17由直线气缸III15驱动到冷却工位I，直线气缸V24带动直线导轨I23前后运动，使直线气缸I3所在导轨位于保温腔7入口轴线上，此时直线气缸所在导轨位于冷却***17入口轴线上，直线气缸IV21向左运动，使工件II18进入冷却***17中，处于冷却工位I，直线气缸I3向左运动，使工件I5运动到保温腔7中，处于加热工位。加热冷却工位交换完毕，第二次循环结束。以此不断循环，直至达到设定的循环次数，检测工件表面是否出现宏观或微观裂纹。
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 (5)

1.一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：包括加热装置(6)、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置(6)上设有保温腔(7)；工位交换装置包括直线导轨I(23)、直线导轨II(25)、直线气缸I(3)、工件夹具(10)、直线气缸II(12)、直线气缸III(15)、直线气缸IV(21)、直线气缸V(24)、工件支架(20)；冷却装置有冷却***(17)；控制装置包括红外测温仪I(8)、红外测温仪II(16)、红外测温仪III(19)；
试验箱体(1)内安装试验台支架(2)，试验箱体(1)的左上部分为加热装置(6)和保温腔(7)，工件I(5)和工件II(18)分别由工件夹具(10)固定在两个工件支架(20)上，两个工件支架(20)分别与直线气缸I(3)和直线气缸IV(21)连接，两个工件支架(20)分别安装在直线导轨I(23)的两个轨道上，并且两个工件支架(20)均可沿直线导轨I(23)的轴线方向滑动，直线导轨I(23)安装在直线导轨II(25)上，直线导轨I(23)与直线气缸V(24)相连接，并且直线导轨I(23)可沿直线导轨II(25)的轴线方向滑动，直线导轨II(25)固定在试验台支架(2)上，红外测温仪I(8)位于工件I(5)正后方，且固定在工件I(5)的工件支架(20)上，红外测温仪III(19)位于工件II(18)正后方，且固定在工件II(18)的工件支架(20)上，红外测温仪II(16)与直线气缸II(12)相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I(5)和工件II(18)在其冷却工况下的顶部温度，冷却***(17)与直线气缸III(15)连接，并存在两个工位，分别对工件I(5)和工件II(18)交替冷却；
所述红外测温仪II(16)由直线气缸II(12)驱动前后移动，测量工件I(5)和工件II(18)在冷却工位的顶部温度，红外测温仪I(8)和红外测温仪III(19)分别固定在工件支架(20)上，跟随工件支架(20)运动，用于测量工件I(5)和工件II(18)在加热工位和冷却工位的工件底部温度。
2.根据权利要求1所述的热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：所述加热装置(6)是一种燃气燃烧器，能燃烧天然气、液化石油气，根据不同的情况选择不同的燃料进行燃烧。
3.根据权利要求1所述的热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：所述工件I(5)和工件II(18)与工件夹具(10)之间有一层隔热层(9)，以减少工件I(5)和工件II(18)在加热工位下通过工件支架(20)散热而产生的热量损失，使活塞能够快速升温。
4.根据权利要求1所述的热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：所述直线导轨I(23)和直线导轨II(25)上均设置有位置传感器I(22)、位置传感器II(26)，能精确定位两个工件支架的位置，以确保工件能顺利到达工位。
5.根据权利要求1所述的热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：所述试验台支架(2)安装在试验箱体(1)内中间部位，其顶部安装烟罩(11)、排烟管(13)和高温管道抽风机(14)。
CN201710535720.1A 2017-07-04 2017-07-04 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台 Active CN107490524B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710535720.1A CN107490524B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710535720.1A CN107490524B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107490524A CN107490524A (zh) 2017-12-19
CN107490524B true CN107490524B (zh) 2020-09-25

Family

ID=60644410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710535720.1A Active CN107490524B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107490524B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111103209A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 株洲中车时代电气股份有限公司 陶瓷衬板耐疲劳特性的快速测试方法
CN109708984B (zh) * 2018-12-24 2021-05-18 昆明理工大学 一种高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台及其工作方法
CN109738322B (zh) * 2019-01-23 2021-06-22 重庆理工大学 电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6350738A (ja) * 1986-08-20 1988-03-03 Shozo Ito 気筒を使用した熱衝撃試験機
CN101893536A (zh) * 2010-07-13 2010-11-24 浙江大学 受热构件热冲击和热疲劳试验台
CN103674753B (zh) * 2013-12-09 2015-12-23 昆明理工大学 一种热冲击和热疲劳的试验平台
CN203758939U (zh) * 2014-04-02 2014-08-06 广西玉柴机器股份有限公司 一种对整体零部件进行耐热疲劳试验的***
CN106383022A (zh) * 2016-09-13 2017-02-08 中国北方发动机研究所(天津) 一种多功能热负荷疲劳试验***

Also Published As

Publication number Publication date
CN107490524A (zh) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107490524B (zh) 一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台
Regner et al. The Achates power opposed-piston two-stroke engine: performance and emissions results in a medium-duty application
Payri et al. Experimental analysis of the global energy balance in a DI diesel engine
Payri et al. A new tool to perform global energy balances in DI diesel engines
US9518497B2 (en) System and method for determining the net output torque from a waste heat recovery system
CN103674753B (zh) 一种热冲击和热疲劳的试验平台
Wang et al. Application of the Miller cycle to reduce NOx emissions from petrol engines
CN113375944A (zh) 废气涡轮增压器综合试验台***
CN101975661A (zh) 发动机热平衡性能高海拔模拟试验台
Yang et al. Development of an intelligent thermal management system for BYD DM-i hybrid engine
Papaioannou et al. Thermal analysis of steel and aluminium pistons for an hsdi diesel engine
CN203688385U (zh) 一种热冲击和热疲劳的试验平台
Liu et al. Influence of advanced technology for thermal management on SUV
Vellandi et al. An Extensive Optimization Methodology to Validate the Exhaust After-Treatment System of a BS VI Compliant Modern Diesel Engine
Singh et al. Optimization and Evaluation of a Low Temperature Waste Heat Recovery System for a Heavy Duty Engine over a Transient Cycle
Payri et al. Experimental and theoretical analysis of the energy balance in a DI diesel engine
Jahangirian et al. A multi-physics 3D modeling methodology for multi-cylinder diesel engine thermal management and fatigue life prediction
Gardiner et al. The effects of thermal state changes on friction during the warm up of a spark ignition engine
You-chang et al. Research on cooling system for 4-cylinder diesel engine
Savcı ANALYSIS OF THERMAL CRACK FORMATION IN WATER-CHARGED AIR-COOLED HEAT EXCHANGERS FOR HEAVY-DUTY VEHICLES
Johnson et al. Opposed-Piston Two-Stroke Diesel Engine-A Renaissance
CN112945766A (zh) 高温高压高频工况下热防护涂层可靠性等效验证试验方法
CN201859058U (zh) 发动机热平衡性能高海拔模拟试验装置
Bogomolov et al. Combining thermodynamics and design optimization for finding ICE downsizing limits
Ghazikhani et al. Experimental Investigation of the EGR Temperature Effects on the Destruction of the Fuelâ s Availability Due to Combustion Processes in IDI Diesel Engine Cylinder

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220624

Address after: 239000 No. 3, Weiyi Road, economic development zone, Quanjiao County, Chuzhou City, Anhui Province

Patentee after: Anhui jialaidun piston auto parts Co.,Ltd.

Address before: 650093 No. 253, Xuefu Road, Wuhua District, Yunnan, Kunming

Patentee before: Kunming University of Science and Technology