CN107884165B - 一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，属于试验用品技术领域。本发明包括试验台支架、红外测温仪I、试件I、保温腔支架、加热装置、试件II、保温腔、烟罩、排烟管、高温管道抽风机、夹具I、红外测温仪II、摆动气缸、直线导轨、位置传感器I、直线气缸、滑块、位置传感器II、红外测温仪III、T型杆、夹具II、冷却装置、控制器；能同时试验两个试件，一个在加热另一个在冷却，两个试件在摆缸的带动下上下翻转180度，使得两个试件在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，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

一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台

技术领域

本发明涉及一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，应用于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

汽车工业是经济发达国家最重要的产业之一，而汽车的心脏是内燃机，随着科学技术的日新月异，发动机朝着高功率和高转速方向发展，随着发动机转速和功率的不断提高，燃烧室内爆发压力和温度也会不断提。爆发压力的增加使得活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套的热负荷增加，产生较大的热应力和热变形，在热负荷的作用下，发动机的活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套材料的强度和硬度急剧下降，使其可靠性和寿命有所下降，更加容易出现裂纹、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。因此必须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：提供了一种应用于试件受热冲击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：一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，包括试验台支架1、红外测温仪I2、试件I3、保温腔支架4、加热装置5、试件II6、保温腔7、烟罩8、排烟管9、高温管道抽风机10、夹具I12、红外测温仪II13、摆动气缸14、直线导轨15、位置传感器I16、直线气缸17、滑块18、位置传感器II19、红外测温仪III20、T型杆21、夹具II22、冷却装置23、控制器；

所述试验台支架1壁面上镶嵌有红外测温仪I2、加热装置5，加热装置5位于红外测温仪I2上部，保温腔7通过保温腔支架4固定在试验台支架1上，加热装置5的一端伸入保温腔7，冷却装置23安装在保温腔7下面，T型杆21的两端安装两个试件夹具I12、试件夹具II22，试件夹具I12、试件夹具II22分别夹住试件II6、试件I3，T型杆21的另一头连接摆动气缸14，摆动气缸14可以翻转180度，使试件II6、试件I3中的一个伸入保温腔7内，另一个伸入冷却装置23中，摆动气缸14旁的直杆上安装红外测温仪II13，摆动气缸14固定在滑块18上方，滑块18安装在直线导轨15内且与直线气缸17连接，直线导轨15的两端分别安装位置传感器I16和位置传感器II19，直线导轨15的下部安装红外测温仪III20，工作台顶部是烟罩8，烟罩连接排烟管9，排烟管的头部接一个高温管道抽风机10，红外测温仪I2、加热装置5、高温管道抽风机10、红外测温仪II13、摆动气缸14、位置传感器I16、位置传感器II19、摆动气缸14、直线气缸17、红外测温仪III20和冷却装置23均与控制器连接。

优选地，所述的试件夹具I12、试件夹具II22内侧均镶嵌隔热层11。

具体地，所述的红外测温仪I2和红外测温仪III20分别用于测量工件在冷却工位时顶部和底部的温度，红外测温仪II13测量试件在加热工位时工件底部的温度，当三个测温仪所测温度均达到设定值时，直线气缸17带动滑块18滑动，然后摆动气缸14翻转180度，使试件II6、试件I3调换位置。

优选地，所述的加热装置5通过螺栓螺母固定在试验台支架1的壁面上。

优选地，所述的摆动气缸14通过螺栓螺母与导轨15上的滑块18连接。

本发明的工作过程为：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I3和试件II6分别固定在夹具II22和夹具I12上，滑块18与位置传感器I16接触。

首次循环开始，控制器控制直线气缸17推动滑块18向左运动，到位置传感器II19停止，此时，试件I3处于保温腔7内，控制器控制加热装置5工作，当红外测温仪II13测量到试件I3的温度达到设定值时，控制器控制加热装置5暂停工作，直线气缸17开始拉动滑块18向右运动，当运动到位置传感器I16处时停止运动，控制器接收到位置传感器I16的信号，进而控制摆动气缸14带动T型杆21及T型杆上的所有组件旋转180度，旋转到位时，控制器控制直线气缸17推动滑块18向左运动，当运动到位置传感器II19处时停止运动，此时，试件I3处于冷却器23中，试件II6处于保温腔7中，冷热工位交换完成，首次循环结束。

第二次循环开始，控制器控制加热装置5重新工作加热试件II6，冷却装置23通压缩空气冷却试件I3。试件I3达到冷却要求时，冷却器23暂停通压缩空气，当试件II6达到设定的加热要求时，控制器控制加热装置5暂停工作。加热要求与冷却要求同时满足，控制器控制直线气缸17拉动滑块18开始向右运动，当运动到位置传感器I16处时停止运动，控制器接收到位置传感器I16的信号，进而控制摆动气缸14带动T型杆21及T型杆上的所有组件旋转180度，旋转到位时，控制器控制直线气缸17推动滑块18向左运动，当运动到位置传感器II19处时停止运动，此时，试件II6处于冷却器23中，试件I3处于保温腔7中，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；采用一个直动和一个转动就可以完成工位的交换，使结构更加紧凑；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为本发明的整体结构图；

图2为图1去掉烟罩8后的俯视图。

图中各标号为：试验台支架-1、红外测温仪I-2、试件I-3、保温腔支架-4、加热装置-5、试件II-6、保温腔-7、烟罩-8、排烟管-9、高温管道抽风机-10、隔热层-11、夹具I-12、红外测温仪II-13、摆动气缸-14、直线导轨-15、位置传感器I1-6、直线气缸-17、滑块-18、位置传感器II-19、红外测温仪III-20、T型杆-21、夹具II-22、冷却装置-23。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例1：如图1-2所示，一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，包括试验台支架1、红外测温仪I2、试件I3、保温腔支架4、加热装置5、试件II6、保温腔7、烟罩8、排烟管9、高温管道抽风机10、夹具I12、红外测温仪II13、摆动气缸14、直线导轨15、位置传感器I16、直线气缸17、滑块18、位置传感器II19、红外测温仪III20、T型杆21、夹具II22、冷却装置23、控制器；

所述试验台支架1壁面上镶嵌有红外测温仪I2、加热装置5，加热装置5位于红外测温仪I2上部，保温腔7通过保温腔支架4固定在试验台支架1上，加热装置5的一端伸入保温腔7，冷却装置23安装在保温腔7下面，T型杆21的两端安装两个试件夹具I12、试件夹具II22，试件夹具I12、试件夹具II22分别夹住试件II6、试件I3，T型杆21的另一头连接摆动气缸14，摆动气缸14可以翻转180度，使试件II6、试件I3中的一个伸入保温腔7内，另一个伸入冷却装置23中，摆动气缸14旁的直杆上安装红外测温仪II13，摆动气缸14固定在滑块18上方，滑块18安装在直线导轨15内且与直线气缸17连接，直线导轨15的两端分别安装位置传感器I16和位置传感器II19，直线导轨15的下部安装红外测温仪III20，工作台顶部是烟罩8，烟罩连接排烟管9，排烟管的头部接一个高温管道抽风机10，红外测温仪I2、加热装置5、高温管道抽风机10、红外测温仪II13、摆动气缸14、位置传感器I16、位置传感器II19、摆动气缸14、直线气缸17、红外测温仪III20和冷却装置23均与控制器连接。

三个测温仪测得的数据均传给控制器，控制器控制加热装置5、高温管道抽风机10、摆动气缸14、直线气缸17、冷却装置23的工作。控制器根据三个测温仪测得的数据控制直线气缸17带动滑块18可在导轨15上左右移动。当滑块18与位置传感器I16和位置传感器II19接触后，位置传感器I16和位置传感器II19将信息直接传给控制器。

所述保温腔7为试件I3和试件II6加热的工位，加热装置5为热源。冷却装置23为试件I3和试件II6冷却的工位，压缩空气为冷却介质。所述烟罩8、排烟管9和高温管道抽风机10可以抽取试验台内部的热空气，保证红外测温仪I2、红外测温仪II13、摆动气缸14、位置传感器I16、直线气缸17、位置传感器II19、红外测温仪III20有正常的工作环境温度。

所述直线气缸17带动滑块18可在导轨15上左右移动，当在触碰到位置传感器I16和位置传感器II19停止运动，达到工件进入和退出加热和冷却工位的效果。

进一步地，所述的试件夹具I12、试件夹具II22内侧均镶嵌隔热层11，可以使得试件夹具I12、试件夹具II22在保温腔7内加热时，保护试件。

进一步地，所述的红外测温仪I2和红外测温仪III20分别用于测量工件在冷却工位时顶部和底部的温度，红外测温仪II13测量试件在加热工位时工件底部的温度，当三个测温仪所测温度均达到设定值时，直线气缸17带动滑块18滑动，然后控制器控制摆动气缸14翻转180度，使试件I3试件II6交换位置分别实现加热工位和冷却工位的交换。

进一步地，所述的加热装置5通过螺栓螺母固定在试验台支架1的壁面上，结构简单，安装方便。

进一步地，所述的摆动气缸14通过螺栓螺母与导轨15上的滑块18连接，结构简单，安装方便。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本实用的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：包括试验台支架（1）、红外测温仪I（2）、试件I（3）、保温腔支架（4）、加热装置（5）、试件II（6）、保温腔（7）、烟罩（8）、排烟管（9）、高温管道抽风机（10）、试件夹具I（12）、红外测温仪II（13）、摆动气缸（14）、直线导轨（15）、位置传感器I（16）、直线气缸（17）、滑块（18）、位置传感器II（19）、红外测温仪III（20）、T型杆（21）、试件夹具II（22）、冷却装置（23）、控制器；

所述试验台支架（1）壁面上镶嵌有红外测温仪I（2）、加热装置（5），加热装置（5）位于红外测温仪I（2）上部，保温腔（7）通过保温腔支架（4）固定在试验台支架（1）上，加热装置（5）的一端伸入保温腔（7），冷却装置（23）安装在保温腔（7）下面，T型杆（21）的两端分别安装试件夹具I（12）和试件夹具II（22），试件夹具I（12）、试件夹具II（22）分别夹住试件II（6）、试件I（3），T型杆（21）的另一头连接摆动气缸（14），摆动气缸（14）可以翻转180度，使试件II（6）、试件I（3）中的一个伸入保温腔（7）内，另一个伸入冷却装置（23）中，摆动气缸（14）旁的直杆上安装红外测温仪II（13），摆动气缸（14）固定在滑块（18）上方，滑块（18）安装在直线导轨（15）内且与直线气缸（17）连接，直线导轨（15）的两端分别安装位置传感器I（16）和位置传感器II（19），直线导轨（15）的下部安装红外测温仪III（20），工作台顶部是烟罩（8），烟罩连接排烟管（9），排烟管的头部接一个高温管道抽风机（10），红外测温仪I（2）、加热装置（5）、高温管道抽风机（10）、红外测温仪II（13）、摆动气缸（14）、位置传感器I（16）、位置传感器II（19）、直线气缸（17）、红外测温仪III（20）和冷却装置（23）均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述的试件夹具I（12）、试件夹具II（22）内侧均镶嵌隔热层（11）。

3.根据权利要求1所述的一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述的红外测温仪I（2）和红外测温仪III（20）分别用于测量工件在冷却工位时顶部和底部的温度，红外测温仪II（13）测量试件在加热工位时工件底部的温度，当三个测温仪所测温度均达到设定值时，直线气缸（17）带动滑块（18）滑动，然后摆动气缸（14）翻转180度，使试件II（6）、试件I（3）调换位置。

4.根据权利要求1所述的一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述的加热装置（5）通过螺栓螺母固定在试验台支架（1）的壁面上。

5.根据权利要求1所述的一种翻转式热冲击和热疲劳的试验平台，其特征在于：所述的摆动气缸（14）通过螺栓螺母与直线导轨（15）上的滑块（18）连接。