[发明专利]一种配气机构双摩擦副复合模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明属于多对摩擦副运动和受力状态的综合试验装置技术领域，具体地说，本发明涉及一种配气机构双摩擦副复合模拟实验系统。

背景技术

近年来，随着内燃机技术的不断进步，车用发动机正朝着大功率、低能耗、长寿命的方向发展，这种发展趋势是建立在发动机总体性能提升基础之上的，同时也对各系统及零部件的综合性能提出了更高的要求。

配气机构是发动机的重要组成部分，是发动机极为关键的构件，其基本功用是按照发动机每一气缸内进行工作循环和发火次序的要求，定时打开和关闭进、排气门，使新鲜空气能够及时进入气缸，废气从气缸中排出。凸轮轴是驱动配气机构的动力零件，它是保证发动机稳定、经济、可靠性运转的关键。凸轮与挺柱体滚轮接触副为高副，是配气机构中的关键运动副，通常工作在高温、高转速、高交变接触载荷作用下，且由于润滑条件恶劣，凸轮与滚轮的主要失效形式是过度磨损。磨损的结果是直接导致配气紊乱、进排气不足，充量系数下降，燃烧不充分，缸内废气压力升高，换气损失增大，发动机动力性和经济性变差，排放水平超高。因此，在各类型号项目研制过程中，都非常重视该对摩擦副的磨损问题

配气机构中的另一对关键运动副是气门-气门座圈。气门座圈与气门头部配合对气缸起密封作用，并控制新鲜空气的吸入与废气的排出，气门座圈工作于高应力(发动机最高燃烧压力可达20MPa、弹簧力和动载荷压力可达130MPa)、高温度(进气门工作温度一般在200℃-450℃，排气门的工作温度一般在600℃-800℃，有的甚至高达850℃)和腐蚀(高温燃气侵蚀、硫化、V2O5腐蚀和氧化作用)性的恶劣环境中，在高温下经受气门的冲击磨损以及进、排气流的冲蚀、氧化等，气门座圈的失效表现为严重磨损、气门下沉量过大、气密性差。气门的装配误差和开闭时的转动，又加剧了这种磨损，过度的磨损会导致气门-气门座圈副失效，在极端的情况下气门间隙消失，气门不能落座，燃气漏出，功率大幅度下降。漏出的燃气可能导致气门座圈过热，甚至烧蚀，因此，气门-气门座圈磨损性能的研究已成为一项亟待解决的问题。

目前针对配气机构的研究归纳起来主要有两个方面，一方面是零部件的设计，包括凸轮型线，气门摇臂机构的设计，气门弹簧及气门等零部件的设计，其中又以凸轮型线的设计尤为关键。另一方面是机构的动力学问题，而对于机构动力性能的研究，又主要集中在气门的运动规律上。国外对配气机构的振动模型、摩擦及配气相位和可变气门正时等的研究有一些报道。国内也在致力于研究更精确的气门振动模型、凸轮挺柱副的动力润滑、非对称凸轮型线以及凸轮型线的拟合等问题。然而，针对配给机构中两种典型摩擦副的研究工作还很缺乏，特别是摩擦副的试验研究，大多集中在试样级试验，没能采用工况环境与实际吻合较好的零件级试验，关于可采用零件直接进行摩擦磨损试验的报道更是少之又少。为此，本专利通过设计可模拟多对摩擦副运动和受力状态的综合试验装置，以期为配气机构两种典型摩擦副的研究提供更切实际的手段和途径。

发明内容

本发明提供一种配气机构双摩擦副复合模拟实验系统，同时实现了两对摩擦副的磨损试验，结构稳定可靠，效率高，且模拟与实际工况接近，实验数据有力可靠。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种配气机构双摩擦副复合模拟实验系统，包括电机、皮带、固定轴座、凸轮轴、凸轮、滚轮、挺柱体、气门推杆、气门、气缸盖、气门座圈和加热线圈，所述电机的输出轴上设有带轮一，所述凸轮轴与固定轴座转动连接，所述凸轮轴端部设有带轮二，所述皮带一端与带轮一连接，另外一端与带轮二连接，所述凸轮与凸轮轴过盈配合连接，所述滚轮与挺柱体上端通过销轴转动连接，所述气门推杆上端与挺柱体连接，下端与气门连接，所述气门推杆上套设有气门弹簧，所述凸轮与滚轮在气门弹簧的弹性恢复力作用下形成高副摩擦副，所述气缸盖上设有气门导管，所述气门推杆穿过气门导管，所述气门导管下端设有气门座圈，在气门弹簧的弹性恢复力作用下使气门和气门座圈形成冲击磨损运动副，所述气门下端气缸盖内部设有加热线圈，所述气缸盖内部设有冷却水腔。

优选的，所述加热线圈给气门、气门座圈和气缸盖加热，模拟燃气燃烧时的缸内温度状态，且在气缸盖内设有缸体温度传感器。

优选的，所述固定轴座内设有滑动轴承，且为重点润滑部位。

优选的，所述冷却水腔中通入循环冷却水，且在冷却水回路上设有水温传感器。