[发明专利]船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，包括基座，其特征在于，还包括竖直导轨、活塞、驱动装置、连杆和加载装置；所述竖直导轨固定安装于所述基座上；所述活塞活动安装于竖直导轨上并能沿竖直导轨上下滑动，活塞上安装有活塞销；所述驱动装置包括电机和偏心轮，电机用于驱动偏心轮转动；所述连杆的大端通过销轴与偏心轮铰接，连杆的小端内嵌有连杆衬套，所述活塞销插接于连杆衬套内并与连杆衬套间隙配合；所述加载装置安装于活塞上方，加载装置包括用于对活塞施加恒定载荷的等值加载液压缸以及用于对活塞施加冲击载荷的弹簧机构。

2.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括监测系统，所述监测系统包括电涡流位移传感器、K型热电偶温度传感器、压力传感器、数据采集卡和工况机，所述电涡流位移传感器为两支，安装于连杆小端同一侧并互成90°方向，用于监测所述活塞销相对于连杆衬套的轴心轨迹；所述K型热电偶温度传感器安装于连杆小端内部并与衬套背部相接触，用于监测所述连杆衬套温度；所述压力传感器安装于活塞和等值加载液压缸之间，用于监测所述活塞承受载荷并向活塞传递载荷；所述电涡流位移传感器、K型热电偶温度传感器、压力传感器的信号输出端分别与数据采集卡的信号输入端连接，所述数据采集卡的信号输出端与工况机的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述驱动装置还包括驱动轴、从动轴、三角带、主动轮和从动轮；所述驱动轴的一端与所述电机的输出轴同轴传动连接，驱动轴的另一端与主动轮传动连接；所述从动轴的一端与支撑轴承配合安装，从动轴的另一端与偏心轮传动连接；所述从动轮套设在从动轴的中部与其固定连接；所述主动轮通过三角带驱动从动轮实现皮带传动。

4.根据权利要求3所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述基座上固定安装有轴承座，所述轴承座上设有两个支撑轴承，其中一个支撑轴承用于支撑所述驱动轴，另一个支撑轴承用于支撑所述从动轴。

5.根据权利要求3所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述从动轴一侧安装有光电编码器，用于监测所述从动轴转速及上止点；光电编码器的信号输出端与数据采集卡的信号输入端连接。

6.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述等值加载液压缸相对于基座固定，内部装有受力圆盘和导向柱，所述受力圆盘和导向柱固定连接且可在等值加载液压缸内上下移动，所述导向柱底面与压力传感器相接触；所述弹簧机构位于等值加载液压缸上方，当在活塞处于下止点位置时高于导向柱顶面一定距离。

7.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述电机为大扭矩减速电机，所述减速电机减速比为20:1。

8.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括辅助模块，所述辅助模块包括主轴超速制动、扭矩超限制动和传感器断线模拟。

9.根据权利要求1所述的船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按要求安装所述船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置的基座、竖直导轨、活塞、驱动装置、连杆和加载装置；

(2)在连杆小端一侧互成90°方向安装两支电涡流位移传感器，在连杆小端内部安装K型热电偶温度传感器并保证热电偶传感器与衬套背部相接触，在等值加载液压缸与活塞之间安装压力传感器，在从动轴一侧安装光电编码器，将四个传感器的的信号输出端分别与数据采集卡的信号输入端连接，所述数据采集卡的信号输出端与工况机的信号输入端连接；

(3)启动所述电机，驱动所述活塞沿所述竖直导轨做上下往复运动，实现连杆小端相对于活塞销的往复摆动运动；

(4)采集上止点信号和转速信号，计算出当前从动轴的转速及活塞往复运动的频率与速度，采集压力传感器的压力信号得到当前活塞承受的载荷大小，采集两支电涡流位移传感器的位移信号，合成为轴心轨迹信号；

(5)通过调节溢流阀的压力和更换不同弹性系数的弹簧模拟不同工况下活塞承受的气缸压力，结合轴心轨迹信号，得到不同载荷下，活塞销轴心轨迹的变化趋势；通过调节电机转速得到不同转速下活塞销轴心轨迹的变化趋势；根据轴心轨迹信号计算得到活塞销相对于连杆衬套的最小油膜厚度，得到载荷和转速对连杆衬套磨损的影响。