[发明专利]基于高频疲劳试验机的气缸套疲劳试验系统及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气缸套疲劳试验系统及方法，具体为基于高频疲劳试验机的气缸套疲劳试验系统及试验方法。

背景技术

气缸套是内燃机的重要零部件之一，随着内燃机向着轻量化、高转速、高功率的方向发展，气缸套的结构和材料需要改变，最典型的如扩缸，扩缸后其可靠性和耐久性能否满足要求引起了人们的广泛关注。气缸套疲劳失效的影响因素主要包括两个方面：1、热负荷作用：主要由于气缸套内外壁存在较大温差，导致气缸套内外壁受周期性、不均匀的热应力；2、机械负荷作用：主要来自安装预紧力、燃气压力、活塞侧推力等。

目前，研究气缸套的疲劳寿命研究主要有两种。一是主要采用有限元模拟计算的方法，但由于各种条件所限，其计算结果的准确性不高有待试验验证。气缸套疲劳寿命考核的另外一种方法是将其安装在发动机上，进行耐久试验，这种方法周期长、成本高，而且只能在样机开发的后期进行。目前还缺少对气缸套进行快速疲劳寿命试验的方法。

目前已有很多机械零件在高频疲劳试验机上进行疲劳试验，这大大缩短了试验周期，加快这些零件的开发进程，但由于缸套所受载荷大且安装条件特殊，在高频疲劳试验机上的夹具设计难度大，目前还没有关于运用高频疲劳试验机对气缸套进行疲劳试验的方法的报道。在气缸套的疲劳失效中，有相当大的比例出现在缸套纵向支撑的台阶面，这一部位的失效受交变的机械负荷影响较大，因此提出一种基于高频疲劳试验机的进行缸盖-气缸套-机体的组合体疲劳试验系统及试验方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于高频疲劳试验机的气缸套疲劳试验系统及试验方法，可以使气缸套安装在高频疲劳试验机上进行气缸套受机械负荷作用的疲劳寿命试验，并且可以缩短测试气缸套受机械负荷作用的疲劳寿命的时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：基于高频疲劳试验机的气缸套疲劳试验系统，由气缸套装配系统和实时监测系统组成，气缸套装配系统包括试验机测试台和气缸套夹具装置，气缸套夹具装置包括上夹具和下夹具，上夹具包括一个上联结板，上联结板的中心通过双头螺柱与试验机测试台上的上端柱头连接，上联结板的四周通过螺栓Ⅰ与带有一个气缸套的试验装配体上端的气缸盖连接，下夹具包括一个下联结板，下联结板的中心通过螺栓Ⅱ与试验机测试台上的下端柱头连接，下联结板的两侧与试验装配体下端的轴承盖螺栓连接，试验机通过上端柱头向试验装配体施加试验载荷，所述实时监测系统包括设置在气缸套上的加速度传感器和应变片，所述加速度传感器和应变片分别依次与放大器、数据采集仪、数据采集卡和计算机连接，计算机监测气缸套的振动频率和应变。

基于高频疲劳试验机的气缸套疲劳试验系统的气缸套疲劳寿命试验方法，包括如下步骤：

（1）、根据要试验的气缸套的最高气体爆发压力、气缸套的尺寸参数以及固定气缸盖的螺栓Ⅰ的尺寸参数，计算出所需的气缸盖螺栓Ⅰ的预紧力；根据计算的预紧力，将试验装配体用气缸套夹具装置安装在高频疲劳试验机的测试台上；

（2）、根据要试验的气缸套的最高气体爆发压力和气缸套的尺寸参数设定试验时气缸套所受平均载荷、交变载荷和载荷的循环次数；

（3）、试验过程：高频疲劳试验机按照输入的平均载荷、交变载荷和循环次数参数数值进行试验，计算机实时监测试验过程中气缸套的振动频率和应变，当气缸套的振动频率或应变的变化超过设定值时，试验结束，此时的循环次数即为气缸套的寿命。

有益效果：本发明的气缸套的疲劳试验系统可以使气缸套安装在高频疲劳试验机上，并借助试验的方法模拟内燃机工作过程中，气缸套在螺栓预紧力和气体爆发压力作用条件下的疲劳寿命，缩短了气缸套疲劳寿命试验时间。计算机实时监测系统可以准确判断气缸套的疲劳破坏时刻，保证了试验数据的准确性。本发明的气缸套的夹具装置使得气缸套试验装配体容易地安装在试验机上进行疲劳试验，载荷易于控制、试验周期短，试验成本低。

附图说明

图1为本发明气缸套疲劳试验系统的结构示意图。

图2为气缸套疲劳试验系统中夹具装置的上联结板的结构示意图。