CN114279711A - 活塞传热试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞传热试验装置，包括：缸套；活塞，位于所述缸套内；运动机构，与所述活塞连接，可带动所述活塞沿着所述缸套往复运动；加热测量组件，包括加热组件以及温度测量组件；连杆引线机构，包括支架以及连杆组件；其中，所述连杆组件可随着所述活塞的往复运动而运动，与所述加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线分布于所述连杆组件，所述导线可随着所述连杆组件的运动而运动。

Description

活塞传热试验装置

技术领域

本发明涉及内燃机试验技术领域，具体涉及活塞传热试验装置。

背景技术

柴油机具有动力性强、经济性好、可靠性高等优点，在国防军工、公路交通、工程机械等领域均有非常广泛的应用，尤其是在船舶运输行业，占据主导地位。随着柴油机升功率和强化程度的不断提升，活塞、缸盖等关键零部件的失效可能大幅提高，为保证柴油机工作的可靠性和耐久性，对其关键零部件的可靠性提出了更高的要求。

作为柴油机的最核心零部件之一，活塞发挥着至关重要的作用，其将燃烧***中瞬间爆发的热能转换为机械能，进而通过连杆曲柄机构向外输出功。燃烧室内燃气的最高温度可以达到2300℃至2500℃，燃气压力最高超过25MPa，其恶劣的工作环境，使得其既承受高机械负荷又承受高热负荷。船用大功率柴油机活塞的热负荷更为严重，当活塞的冷却不够充分时，极易造成活塞与气缸之间产生胶着、活塞局部断裂或裂纹、顶部烧蚀、疲劳破坏等一系列问题。为了提高柴油机活塞的可靠性和耐久性，对活塞进行有效的冷却结构设计、并且测出热流强度和热流分布十分必要。活塞位于发动机内部，其冷却腔内的振荡冷却能力在实机中无法直接测量，因此活塞振荡冷却试验研究往往需要设计搭建传热试验台架来开展相关研究。

然而，发明人在完成本申请的过程中发现，现有的活塞振荡冷却试验台架技术不能满足缸径大、热负荷高、冲程运动范围长、运动惯性力大的发动机的活塞振荡冷却试验要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞传热试验装置。

根据本发明一方面的一种活塞传热试验装置，包括：缸套；活塞，位于所述缸套内；运动机构，与所述活塞连接，可带动所述活塞沿着所述缸套往复运动；加热测量组件，包括加热组件以及温度测量组件；连杆引线机构，包括支架以及连杆组件；其中，所述连杆组件可随着所述活塞的往复运动而运动，与所述加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线分布于所述连杆组件，所述导线可随着所述连杆组件的运动而运动。

本申请实施例的技术方案中，通过设置连杆引线机构，对与试验装置的加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线进行导引，使其在冲程运动范围长、惯性力大的试验环境下仍能保持可靠的分布，避免出现导线松动、打结甚至断裂的情况，保证了试验过程以及试验数据的可靠性。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述加热组件包括加热盘以及盖罩，所述盖罩盖设于所述活塞的顶部，所述加热盘设置于所述盖罩与所述活塞的顶部限定空间，以对所述活塞加热。

通过设置由加热罩、加热盘构成的加热组件对活塞进行加热，避免出现热量损失大、传热不均匀、易引发火灾的情况，保证了试验数据的可靠性以及试验的安全性。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述加热盘与所述活塞的顶部固定连接，所述盖罩与所述加热盘之间具有间隙，至少部分的所述间隙具有隔热材料填充；所述加热盘与所述活塞的顶部具有导热物质导热；所述盖罩与所述活塞的顶部具有密封件密封。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆、第一关节组件，所述第一连杆与第一连杆基座枢接，所述第一连杆基座与所述活塞的相对位置固定，所述第一连杆与所述第二连杆通过所述第一关节组件连接，所述第二连杆通过第二连杆基座与所述支架枢接；其中，所述导线沿着所述第一连杆以及第二连杆分布，且在第一关节组件对应的位置具有运动余量；所述第一连杆基座与盖罩固定连接。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述第二连杆基座的高度高于所述第一关节组件的高度，使得所述第二连杆的高度高于所述第一连杆。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述第一连杆、第二连杆的结构为工字型，所述工字型的宽度方向的尺寸大于高度方向尺寸。在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述第一连杆与第一连杆基座枢接，所述第一连杆与所述第二连杆通过所述第一关节组件连接，以及所述第二连杆通过第二连杆基座与所述支架枢接，采用轴销与轴承相配合的结构。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述温度测量组件包括热电偶，所述热电偶设置于所述活塞的孔道，在所述孔道的外侧开设有凹槽。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述加热组件的导线与所述温度测量组件的导线设置于对面方向。

在所述的活塞传热试验装置的一个或多个具体实施例中，所述支架包括第一立柱管、第二立柱管，所述第一立柱管的直径大于第二立柱管，所述第一立柱管在其***具有加强肋板，所述第二立柱管与所述连杆组件连接。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一实施方式的活塞传热试验装置的结构示意图。

图2A为一实施方式的带有加热盘的活塞的俯视示意图。

图2B为一实施方式的带有加热组件的活塞的剖视图。

图3为一实施方式的活塞与运动机构的结构示意图。

图4A为一实施方式的活塞的结构示意图。

图4B为一实施方式的活塞的正视图。

图5为一实施方式的第一关节组件的连接结构示意图；

图6为一实施方式的工字型第一连杆的结构示意图；

图7为一实施方式的导线的分布示意图；

图8为一实施方式的供油机构的结构示意图；

图9为一实施方式的平衡***和润滑***的结构示意图。

附图标记：

100-活塞传热试验装置；

1-缸套；

2-活塞，201-孔道，202-凹槽；

21-导向活塞，211-外螺纹，212-稳压腔，213-供油通孔；

22-金属试验活塞，220-冷却腔，221-第一冷却腔，222-第二冷却腔，223-冷却腔出油口，224-冷却腔进油口；

3-运动机构；

4-加热测量组件；

41-加热组件，411-加热盘，412-盖罩，4121-盖罩安装孔，4122-第一环槽，413-间隙；

42-温度测量组件；

40-限定空间，43-螺丝，44-密封件；

5-连杆引线机构；

51-支架，511-第一立柱管，512-第二立柱管，513-加强肋板；

52-连杆组件，521-第一连杆，522-第二连杆；

523-第一关节组件，5231-滚针轴承，5232-销轴；

531-第一连杆基座，532-第二连杆基座；

6-导线，61-加热组件导线，610-加热组件导线孔，62-温度测量组件导线；

7-基座，701-内螺纹，702-基座环槽；

8-主连杆；

9-飞轮；

13-第一供油管，14-供油销轴，15-第一副连杆，16-第二副连杆，17-副连杆基座；

18-刚性管，181-抱箍；

19-柔性管组件，191-联接柔性管，192-联接刚性管，193-短柔性管；

24-平衡轴，25-平衡块；

26-齿轮组，261-主齿轮，262-过渡齿轮，263-一阶平衡齿轮，264-二阶平衡齿轮；

27-支撑座，28-缸套支撑架，29-第一机架，30-第二机架，31-第三机架，32-底板；

80-润滑油供油管，81-内部润滑管路，82-润滑喷嘴，83-注油腔。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

在随后的描述中，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”或者其他方位术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一些实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一些实施例的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

目前，活塞振荡冷却试验台架适用于缸径较小的车用活塞，但对于缸径大、热负荷高、冲程运动范围长、惯性力大的发动机，例如船用柴油发动机的活塞而言，现有技术中只能采用缩小比例等部分模拟的方案，不能够真实反映实际活塞的传热特征

本申请的发明人经过深入研究发现，对于缸径大、热负荷高、冲程运动范围长、惯性力大的船用柴油机而言，活塞振荡冷却试验台会面临试验不稳定、安全性差，数据可靠性不足的问题。进一步研究发现，主要的原因包括：由于冲程运动范围长、惯性力大的试验条件下，对与试验装置的加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线，出现导线松动、打结甚至断裂的情况，影响试验过程以及试验数据的可靠性；另外，由于传热量大，活塞尺寸大的试验条件下，对与试验装置的加热组件，出现热量损失大、传热不均匀、易引发火灾的情况，影响试验数据的可靠性以及试验的安全性。

基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种活塞传热试验装置，通过设置连杆引线机构，对与试验装置的加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线进行导引，使其在冲程运动范围长、惯性力大的试验环境下仍能保持可靠的分布，避免出现导线松动、打结甚至断裂的情况，保证了试验过程以及试验数据的可靠性。另外，通过设置由加热罩、加热盘构成的加热组件对活塞进行加热，避免出现热量损失大、传热不均匀、易引发火灾的情况，保证了试验数据的可靠性以及试验的安全性。

虽然本申请实施例公开的活塞传热试验装置适用于缸径大、热负荷高、冲程运动范围长、惯性力大的船用柴油机的活塞传热试验，以起到提高试验的可靠性的效果，但不以此为限，例如可以适用于其他的发动机，例如重型车辆、铁路列车的柴油发动机，也可以适用于其他的内燃机，例如混合燃料的发动机，例如甲醇-柴油发动机等等，只要是可以采用本申请公开的活塞传热试验装置进行活塞振荡冷却试验即可。

参考图1所示，在一些实施例中，活塞传热试验装置100的具体结构可以是，包括缸套1、活塞2、运动机构3、加热测量组件4、连杆引线机构5。活塞2，位于缸套1内。运动机构3与活塞2连接，可带动活塞2沿着缸套1往复运动。加热测量组件4，包括加热组件41以及温度测量组件42。连杆引线机构5，包括支架51以及连杆组件52，其中，连杆组件52可随着活塞2的往复运动而运动，与加热组件41和/或温度测量组件42连接的导线6分布于连杆组件52，导线6可随着连杆组件52的运动而运动。

此处的加热测量组件4位于活塞2上。

此处的导线6，还可由连杆组件52延伸至支架51。

此处的活塞2，对于船用柴油机的活塞而言，一般为组合式的活塞，即与实际的船用柴油机类似的，包括第一活塞以及第二活塞的组合。如图3所示，例如可以包括导向活塞21及金属试验活塞22，导向活塞21起到导向和支撑作用，金属试验活塞22起到传热与测量的作用。导向活塞21上端安装金属试验活塞22，下端与运动机构3连接，且该导向活塞21与缸套1活动接触。组合式活塞在缸套1内进行往复运动，机油随之在金属试验活塞22的冷却腔220内做振荡冲击流动。

以上介绍的实施例的有益效果在于，通过设置连杆引线机构，对与试验装置的加热组件和/或所述温度测量组件连接的导线进行导引，使其在冲程运动范围长、惯性力大的试验环境下仍能保持可靠的分布，避免出现导线松动、打结甚至断裂的情况，保证了试验过程以及试验数据的可靠性。

参考图2B所示，在一些实施例中，加热组件41的具体结构可以是，包括加热盘411以及盖罩412，盖罩412盖设于活塞2的顶部，加热盘411设置于盖罩412与活塞2的顶部限定空间40，以对活塞2加热。

此处的加热盘411可以为云母加热盘，能有效提高对活塞2的加热密度以及加热的均匀性，云母加热盘通过螺丝43紧固在活塞2上方。

此处的盖罩412可通过螺纹固定连接在活塞2上，如图2A所示，活塞2的顶部外缘具有多个盖罩安装孔4121。

加热组件41如此设置的有益效果在于，主要用于提高试验装置的安全性能，由于实验过程中活塞周围存在较多的机油油雾，为了提高试验装置的安全性，防止试验装置失火，加热盘上方设计盖罩。通过盖罩，可以把云母加热盘包裹在盖罩内，防止机油油雾与云母加热盘的热板直接接触而引起火灾。盖罩的另一个作用是可以避免加热盘的热量流失，这样可以有利于精确地计算出活塞的加热功率，并且有利于保证均匀加热。通过设置由加热罩、加热盘构成的加热组件对活塞进行加热，避免出现热量损失大、传热不均匀、易引发火灾的情况，保证了试验数据的可靠性以及试验的安全性。继续参考图2B所示，在一些实施例中，加热组件41的具体结构还可以是，加热盘411与活塞2的顶部固定连接，盖罩412与加热盘411之间具有间隙413，至少部分的间隙413具有隔热材料填充。加热盘411与活塞2的顶部具有导热物质导热。盖罩412与活塞2的顶部具有密封件44密封。

此处的密封件44，可以为O型密封圈，在盖罩412与活塞2的贴合面上开设第一环槽4122，将O型密封圈置于该第一环槽4122内，起到防止机油泄漏的作用。

此处的导热物质，可以为硅胶导热胶，具有很好的导热率。

本实施例的加热组件41的有益效果在于，在盖罩412与加热盘411之间用隔热材料填充，进行隔热，可有效防止盖罩过热，产生局部热点，从而形成安全隐患，同时，隔热材料还可减少加热盘的热量散失，有利于均匀加热，使测量结果更加准确。在加热盘411与活塞2之间设置导热物质，以引导热流向下传播，更好地传播到活塞上，可以防止加热盘的热量积存，从而烧毁加热盘。密封件44的设置可以有效防止机油进入限定空间40在加热盘的加热下产生结焦。

参考图1所示，在一些实施例中，连杆引线机构5的具体结构可以是，包括第一连杆521、第二连杆522、第一关节组件523，第一连杆521与第一连杆基座531枢接，第一连杆基座531与活塞2的相对位置固定，第一连杆521与第二连杆522通过第一关节组件523连接，第二连杆522通过第二连杆基座532与支架51枢接。其中，导线6沿着第一连杆521以及第二连杆522分布，且在第一关节组件523对应的位置具有运动余量。第一连杆基座531与盖罩412固定连接，以便导线6从活塞2内部引出到连杆组件52，并随活塞2运动。

此处的第一连杆基座531与活塞2的相对位置固定，具体的例子可以是如图1所示的，第一连杆基座531与盖罩412固定连接，具体可采用螺纹固定连接，盖罩412与活塞2固定连接，第一连杆基座531与第一连杆521枢接，第一连杆521通过第一连杆基座531跟随活塞2的往复运动而运动。

此处的导线6，还可根据需要由第二连杆基座532向支架51进行延伸，且在第二连杆基座532对应的位置具有运动余量。导线6还可用PVC绝缘胶带固定在分布的位置与角度，防止随连杆组件52运动过程中发生窜动，造成互相干扰或损坏。

在关节组件弯折处留有运动余量的有益效果在于，这样能使试验装置在高速运转过程中，所有导线，包括关节处的部位，与连杆组件之间只存在很小的相对运动，其产生的剪切力相对较小，只有一个轻微的扭转运动，避免频繁的弯折而导致疲劳断裂，从而在试验装置高速运转期间对活塞持续稳定加热并快速采集数据。

继续参考图1所示，在一些实施例中，连杆组件52的具体结构还可以是，第二连杆基座532的高度高于第一关节组件523的高度，使得第二连杆522的高度高于第一连杆521。如此设置的有益效果在于，可以避免由于重力及运动惯性作用导致的连杆组件偏振等失效，提高连杆引线机构的可靠性和稳定性。

参考图6所示，在一些实施例中，连杆组件52的具体结构还可以是，第一连杆521、第二连杆522的结构为工字型，工字型的宽度W方向的尺寸大于高度H方向尺寸。

此处的工字型，即例如图6所示的类似形状，采用“工字”表示形状，类似的表述还有例如本领域技术人员常见的“工字钢”。连杆的两端的高度尺寸均大于连杆中部的高度尺寸。

如此设置的有益效果在于，不仅可以增加连杆组件的稳定性和可靠性，减少偏振，还可以减少连杆的质量，从而减小活塞的滑动惯量，并使材料更高地发挥效能，提高承裁能力。

如图1所示的一些实施例中，连杆引线机构5的高度，第一连杆521与第二连杆522的长度根据实际需要进行设计和调整，以减小各个关节处的摆动幅度，从而减少导线的弯扭程度，以防导线失效。

参考图5所示，在一些实施例中，连杆组件52的具体结构还可以是，第一连杆521与第一连杆基座531枢接，第一连杆521与第二连杆522通过第一关节组件523连接，以及第二连杆522通过第二连杆基座531与支架51枢接，以上枢接/连接的结构，采用轴销与轴承相配合的结构。

此处的轴销与轴承相配合的结构，具体可以是，例如图5所示的在第一关节组件523连接处，第一连杆521与第二连杆522的连接依靠滚针轴承50，第一连杆521与轴承活动连接，与滚针轴承5231的外圈固定，第二连杆522通过销轴5232与滚针轴承5231内圈固定，销轴5232两端分别用开口销与固定插销，来限制销轴5232的轴向串动。

如此设置的有益效果在于，可以使连杆组件各个部件中心位于同一平面从而避免活塞的运动对连接处滚针轴承产生轴向的惯性力，从而保证导线6不发生扭转，保证试验装置的可靠性。

参考图4A结合图4B所示，在一些实施例中，加热测量组件4的具体结构可以是，温度测量组件42包括热电偶，热电偶设置于活塞2的孔道201，在孔道201的外侧开设有凹槽202。此处的孔道201与凹槽202开设位置，具体地，孔道201开设于活塞2的中部上侧，并在活塞2***的两侧孔道201的位置开有凹槽202，凹槽202开度为120°。如此可实现在不影响活塞往复运动的情况下，直接通过热电偶测量冷却油腔震荡过程中活塞内部的热流，热电偶反应灵敏，可实现快速精准测量。

参考图7结合图6所示，导线6的具体结构可以是，加热组件41的导线61与温度测量组件42的导线62设置于对面方向。此处的对面方向，具体可以是，例如图7所示，加热组件导线61、温度测量组件导线62分别位于工字型第二连杆522的高度H方向的两侧。如此设置的有益效果在于，可以有效防止加热组件导线61的高压对测量信号的干扰，使测量结果更加准确。

此外，加热组件导线61、温度测量组件导线62的数量可以分别为1根或多根，加热组件导线61由如图2A所示的位于加热组件41上的加热组件导线孔610引出加热组件41进入连杆引线机构5内，温度测量组件导线62由如图4A所示的孔道201引出活塞2进入连杆引线机构5内。所有的导线6都套有金属外护套，既可以防止信号干扰，也可以保证导线6本身具有一定的刚度，不易损坏。

参考图1所示，在一些实施例中，支架51的具体结构可以是，包括第一立柱管511、第二立柱管512，第一立柱管511的直径大于第二立柱管512，第一立柱管512在其***具有加强肋板513，第二立柱管512与连杆组件52连接。此处的第一立柱管511、第二立柱管512可以例如是无缝结构的钢管。第一立柱管511通过地脚螺栓固定在独立的T型槽底板上，第一立柱管511与第二立柱管512通过焊接小尺寸加强板间接地焊接固定在一起，第一立柱管而511底部***焊接尺寸更大的加强肋板513，在实际应用中，加强肋板也通常被称为加强筋。如此设置可以使支架具有很高的结构强度与稳定性，能够经受活塞的剧烈运动，尤其是对于缸径大、冲程运动范围长、惯性力大的船用发动机活塞的试验而言，使得连杆组件不会轻易晃动，进一步提高连杆引线机构的可靠性和稳定性。

参考图3所示，在一些实施例中，活塞2的具体结构可以是，承上所述的组合式活塞，金属试验活塞22和导向活塞21通过基座7固定，金属试验活塞22与基座7之间通过螺栓连接，贴合面上涂有两液混合硬化胶，基座7中间具有内螺纹701，与导向活塞21上部中央的外螺纹211配合，同时在贴合面上开有基座环槽702，内嵌O型密封圈进行密封，防止机油渗出，导向活塞21和基座7间设有稳压腔212。金属试验活塞22内的冷却腔220结构模仿真实船用大功率柴油机活塞的双冷却腔结构，包括连通的第一冷却腔221和第二冷却腔222，金属试验活塞22中部下端的中央设有冷却腔出油口223，该冷却腔出油口223与第一冷却腔221连通，金属试验活塞22的下部具有四个冷却腔进油口224。导向活塞3的活塞销座两侧具有两个自底向上的供油通孔213，机油通过供油通孔213供到导向活塞21与基座7之间的稳压腔212中，然后从金属试验活塞22的四个进油口224进入第二冷却腔222中。金属试验活塞22可采用2A70铝合金材质，具有较高的热传导率与耐热性，可以通过热电偶快速得到活塞热流的数值与变化，提高试验效率与精度。

参考图1所示，在一些实施例中，活塞传热试验装置100的具体结构还可以是，包括支撑机构，具体包括支撑座27、缸套支撑架28、第一机架29、第二机架30、第三机架31、底板32，支架51位于支撑机构的外侧。其中，支撑座27通过螺栓固定于底板32之上，不与第三机架31外壳直接接触，这样可以使得运动机构3运转产生的振动最大程度通过支撑座27传到底板32，进而传到地面，从而降低支撑机构的振动，进而提升整个试验装置的运行稳定性，并且降低噪音。支撑机构起到支撑和防护的作用，整体采用分段式，优点是方便拆卸和使试验装置具有较高的通用性，当模拟不同类型柴油机的活塞往复运动形式，需要改变连杆长度时，只需要整体更换第二机架30即可，其他机架部分仍然通用。

参考图1结合图9所示，在一些实施例中，运动机构3包括依次连接的变频电机(图上未示出)、飞轮9、曲轴(图上未示出)、主连杆8。其中，所述变频电机通过变频器控制，可以设定试验所需转速，转速可以从0到最高5000转/分钟可调，覆盖船用大功率柴油机的常见转速范围，变频电机由电机支座支撑，使电机轴的轴心和曲轴处于等高，以便于用万向联轴器联接。变频电机通过万向联轴器带动曲轴和飞轮9转动，飞轮9设在靠近电机一侧，通过法兰与曲轴联接在一起，可以储存转动惯量，增加运行平稳性。主连杆8的大头通过曲柄销与曲轴相连，小头通过活塞销与活塞2相连，通过主连杆8将曲轴的旋转运动转化为活塞2的往复运动。曲轴的右侧与飞轮9通过法兰和螺栓相联接，左侧与主齿轮261相连，通过主齿轮261带动整个平衡***运转；进一步的，曲轴采用分段式加工，分为曲柄销和左右曲柄，曲柄和曲柄销之间采用螺栓联接，这种分段式曲轴形式，有利于根据不同的柴油机结构，进行快速更换，提升试验装置的通用性。

进一步的，参考图1结合图9所示，在一些实施例中，运动机构3还包括动平衡***，具体包括平衡轴24、平衡块25、齿轮组26。其中，齿轮组26包括主齿轮261、过渡齿轮262、两个一阶平衡齿轮263、两个二阶平衡齿轮264，其中，主齿轮261通过过渡齿轮262与一阶和二阶平衡齿轮啮合；平衡齿轮分别带动一根平衡轴24进行转动，平衡块25通过螺栓固定在平衡轴24上，并且随平衡轴24一起进行转动，通过平衡块25转动产生的旋转惯性力来抵消活塞2运动产生的一阶和二阶往复惯性力及惯性力矩。

参考图8结合图1、图3所示，在一些实施例中，活塞传热试验装置100的具体结构可以是，包括供油机构，供油机构包括第一供油管13、供油销轴14、第一副连杆15、第二副连杆16、副连杆基座17、刚性管18和柔性管组件19。此处的“刚性”和“柔性”是相对的概念，而非绝对，刚性管18指的是采用相对硬质的材料制成，例如采用金属，而柔性管采用相对柔性的材料制成，例如橡胶、塑料等等。其中，供油销轴14与第一机架29相连；第一副连杆15和第二副连杆16活动连接，且其内均开设有连通的油道，机油从第一副连杆15和第二副连杆16的油道中流过，机油从第一副连杆15和第二副连杆16的连接关节处采用油孔和油槽配合的方式，实现既可以相对运动、机油又可以从关节处流过。刚性管18通过抱箍181固定在主连杆8上，随主连杆8一起运动；柔性管组件19用以连接刚性管18和导向活塞21的供油通孔213。

在一些实施例中，如图8所示，柔性管组件19包括联接柔性管191、联接刚性管192和短柔性管193。对于靠近刚性管18的供油通孔213，直接通过短柔性管193连接刚性管18和供油通孔213；对于远离刚性管18的供油通孔213，则通过依次相连的联接柔性管191、联接刚性管192和短柔性管193连接刚性管18和供油通孔213，其中，联接刚性管192固定在主连杆8上。短柔性管193具有较高强度、较好弹性以及较高的可伸缩性，可以做一定范围内的摆动，同时，短软管按照活塞连杆相对运动规律，做成成型管并且长度较短，长度为10cm～15cm，可以减少活塞连杆相对运动导致的弯扭程度，从而可以提高试验装置的转速。工作时，机油从第一供油管13进入第一机架29、第二机架30、第三机架31构成的机架的内部，分别流经供油销轴14、第一副连杆15、第二副连杆16、副连杆基座17、刚性管18、联接柔性管191、联接刚性管192、短柔性管193、导向活塞21内部的供油通孔213、稳压腔212、冷却腔进油口224供入金属试验活塞22内部冷却腔中，然后依次流经第二冷却腔222和第一冷却腔221后，从冷却腔出口223流出，落入试验装置100下部的油底壳中。

承上所述的供油机构的具体供油方式为：供往活塞冷却油腔中的机油在试验装置的机架外部旁路供油***中完成加压后，流经第一供油管13供入机架内部，首先通过供油销轴14进入供油销轴；当第一副连杆15、第二副连杆16随主连杆8作动时，第一副连杆15和供油销轴14的配合部位会发生相对运动，但是机油始终可以通过供油销轴14上的出油口进入供油销轴14与第一副连杆15配合部位的油槽中，然后即可进入第一副连杆15中空的油道中。随后，机油流经第一副连杆15的油道供入第一副连杆15和第二副连杆16配合部位的油槽中，同样地，第二副连杆16和第二副连杆15之间的配合部位相对运动时，机油也可以始终通过两者配合部位的油孔进入第二副连杆16中空的油道中，随后，机油流经第二副连杆16中空的油道，供入第二副连杆16和副连杆基座17配合部位的油槽中，然后即可通过副连杆基座17供入刚性管18中，进而通过活塞软管19以及导向活塞21内部的供油通孔213等结构，供入金属试验活塞22的冷却油腔中，进而完成热流分析试验。

参考图9结合图1、图3所示，在一些实施例中，活塞传热试验装置100的具体结构可以是，还包括润滑***，包括润滑油供油管80、内部润滑管路81、润滑喷嘴82、注油腔83。由于本申请例如适用的船用柴油机的活塞，试验装置体积和重量较大，诸多关键零部件尺寸较大且承受载荷较大，因此对关键的摩擦副部位须采用强制润滑方式，且最好采用油润滑；润滑机构对主要摩擦副部位的润滑主要包括三个部分：1)导向活塞21与缸套1的配合部位，也即气缸部位，采用在缸套上开注油孔、在缸套外侧安装注油腔83的方式进行润滑，注油孔直径为φ1.5，机油先供到缸套***的四个注油腔83中，经过稳压之后，流经缸套上所开的注油孔，然后到缸套内侧，对导向活塞与缸套的摩擦面进行润滑；2)动平衡***中的齿轮采用喷嘴喷油润滑方式，即在齿轮附近的机架上固定齿轮润滑喷嘴82，对齿轮啮合面喷油进行润滑；3)主轴轴承(图上未示出)和各平衡轴轴承(图上未示出)的润滑采用喷嘴喷油润滑的方式，在支撑座27上布置内部润滑管路81，在轴承附近固定喷嘴对轴承的滚针处喷油进行润滑。

本发明虽然以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞传热试验装置(100)，其特征在于，包括：

缸套(1)；

活塞(2)，位于所述缸套(1)内；

运动机构(3)，与所述活塞(2)连接，可带动所述活塞(2)沿着所述缸套(1)往复运动；

加热测量组件(4)，包括加热组件(41)以及温度测量组件(42)；

连杆引线机构(5)，包括支架(51)以及连杆组件(52)；

其中，所述连杆组件(52)可随着所述活塞(2)的往复运动而运动，与所述加热组件(41)和/或所述温度测量组件(42)连接的导线(6)分布于所述连杆组件(52)，所述导线(6)可随着所述连杆组件(52)的运动而运动。

2.如权利要求1所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述加热组件(41)包括加热盘(411)以及盖罩(412)，所述盖罩(412)盖设于所述活塞(2)的顶部，所述加热盘(411)设置于所述盖罩(412)与所述活塞(2)的顶部限定空间(40)，以对所述活塞(2)加热。

3.如权利要求2所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述加热盘(411)与所述活塞(2)的顶部固定连接，所述盖罩(412)与所述加热盘(411)之间具有间隙(42)，至少部分的所述间隙(42)具有隔热材料填充；所述加热盘(411)与所述活塞(2)的顶部具有导热物质导热；所述盖罩(412)与所述活塞(2)的顶部具有密封件(44)密封。

4.如权利要求1所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述连杆组件(52)包括第一连杆(521)、第二连杆(522)、第一关节组件(523)，所述第一连杆(521)与第一连杆基座(531)枢接，所述第一连杆基座(531)与所述活塞(2)的相对位置固定，所述第一连杆(521)与所述第二连杆(522)通过所述第一关节组件(523)连接，所述第二连杆(522)通过第二连杆基座(532)与所述支架(51)枢接；其中，所述导线(6)沿着所述第一连杆(521)以及第二连杆(522)分布，且在第一关节组件(523)对应的位置具有运动余量；所述第一连杆基座(531)与盖罩(412)固定连接。

5.如权利要求4所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述第二连杆基座(532)的高度高于所述第一关节组件(523)的高度，使得所述第二连杆(522)的高度高于所述第一连杆(521)。

6.如权利要求4所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述第一连杆(521)、第二连杆(522)的结构为工字型，所述工字型的宽度方向的尺寸大于高度方向尺寸。

7.如权利要求4所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述第一连杆(521)与第一连杆基座(531)枢接，所述第一连杆(521)与所述第二连杆(522)通过所述第一关节组件(523)连接，以及所述第二连杆(522)通过第二连杆基座(531)与所述支架(51)枢接，采用轴销与轴承相配合的结构。

8.如权利要求2所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述温度测量组件(42)包括热电偶，所述热电偶设置于所述活塞(2)的孔道(201)，在所述孔道(201)的外侧开设有凹槽(202)。

9.如权利要求1所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述加热组件(41)的导线与所述温度测量组件(42)的导线设置于对面方向。

10.如权利要求1所述的活塞传热试验装置(100)，其特征在于，所述支架(51)包括第一立柱管(511)、第二立柱管(512)，所述第一立柱管(511)的直径大于第二立柱管(512)，所述第一立柱管(512)在其***具有加强肋板(513)，所述第二立柱管(512)与所述连杆组件(52)连接。

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