[发明专利]一种内燃机气缸套疲劳试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机气缸套疲劳试验技术领域，特别涉及一种内燃机气缸套疲劳试验装置。

背景技术

气缸套是内燃机内部的核心部件，在内燃机实际工作过程中，气缸套主要受到爆发压力以及由活塞施加的垂直于气缸套轴线的侧推力。气缸套在长期运转情况下，存在着因复杂受力而产生的疲劳断裂风险，继而影响到内燃机整体的工作可靠性和安全性。

为了评估这种风险，一般要进行疲劳试验，验证气缸套的疲劳强度是否符合可靠性要求。现有气缸套疲劳试验主要利用内燃机自身结构来完成，如图1所示，将待测试气缸套样件3安装于缸体1内，再按照内燃机标准装配工艺流程将活塞2、活塞销4、连杆5、曲轴6、缸体主轴承7、缸盖8和喷油器9等组件组装。疲劳试验过程中，通过油泵由喷油器孔向燃烧室泵入高压油液，以模拟发动机最大爆发压力，从而考核气缸套疲劳强度。

显然，上述试验加载的方案，只单纯考虑爆发压力作用下气缸套的疲劳强度，忽略了内燃机在实际工作中活塞侧推力对气缸套疲劳强度的影响，这样必然造成试验结果与真值偏差过大，即试验结果精确度差的问题。

有鉴于此，在气缸套疲劳试验过程中，通过何种手段模拟气缸套所受的复合载荷来提高试验结果的精确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种内燃机气缸套疲劳试验装置，在疲劳试验过程中模拟气缸套所受的复合载荷，以提高试验结果的精确性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种内燃机气缸套疲劳试验装置，包括疲劳试验用内燃机和液压加载设备，液压加载设备通过内燃机的喷油器孔向其燃烧室加载爆发压力，内燃机的活塞的顶部包括斜面，斜面与所述气缸套的轴线成α夹角，所述爆发压力向所述斜面施加垂直于所述气缸套轴线方向的侧推力。

现有技术相比，本方案中的内燃机气缸套疲劳试验装置，模拟气缸套受到的爆发压力的同时还模拟活塞施加的侧推力，也即模拟了内燃机实际工作中对气缸套的复合加载，从而为研究气缸套在复合载荷下的疲劳寿命提供了有效的手段，以使试验结果更趋向于理论实际值，提高了试验结果的精确度，进而为内燃机可靠性研究提供更为准确的试验数据。

本发明的一优选方案中，活塞顶部的斜面具体为平面，侧推力如下式所示：

F″₂＝P×A₂×cosα

其中，P代表爆发压力，A₂代表所述斜面的面积。

斜面采用平面结构，具有加工及面积计算过程简单的特点。

本发明的又一优选方案中，该内燃机气缸套疲劳试验装置还包括面积调整件，所述面积调整件具有与所述斜面相贴合的底面和垂直于所述气缸套轴线的顶面，所述面积调整件与所述活塞固定连接，并且其外周壁与所述活塞的外周壁拼合形成一个完整的圆柱面，所述侧推力如下式所示：

F″₂＝P×(A₂-ΔA₂)×cosα

其中，ΔA₂代表所述面积调整件的底面面积。

该方案通过调整块填补斜面面积ΔA₂，在不改变活塞具体结构的前提下实现了调整斜面面积大小的目，省去了制备不同角度斜面活塞过程，从而在显著降低疲劳试验成本的同时还拓展了该试验装置的通用性。

上述方案中的面积调整件包括沿所述气缸套轴线依次叠加的多个调整块，多个所述调整块组件通过螺栓组件与所述活塞固连。

该面积调整件采用多个调整块叠加组合方式，通过添加或移除调整块来调整斜面面积大小，继而在试验过程中形成实际试验需要的不同侧推力，也即同一活塞可满足不同侧推力大小试验需求，从而进一步降低了疲劳试验成本、拓展了该试验装置的通用性。

优选地，所述活塞的顶部还包括垂直于所述气缸套轴线的平面，，所述斜面相对于所述平面向下倾斜。

优选地，所述模拟爆发压力具体为依据内燃机实际工作周期性变化的脉动载荷。

优选地，所述液压加载设备具体为通道式液压疲劳试验设备。

附图说明

图1现有内燃机气缸套疲劳试验装置的结构示意图；

图2示出了本发明所提供的内燃机气缸套疲劳试验装置一具体实施方式的剖视结构示意图；

图3示出了图2中所示内燃机气缸套疲劳试验装置活塞的受力分析示意图；

图4示出了图3中所示活塞的俯视结构示意图；

图5示出了图2中所示内燃机气缸套疲劳试验装置另一实施方式的剖视结构示意图；