[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

说明书

本发明涉及一种船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，包括基座、竖直导轨、活塞、驱动装置、连杆和加载装置；竖直导轨安装于基座上；活塞活动安装于竖直导轨上；驱动装置包括电机和偏心轮，电机驱动偏心轮转动；连杆大端通过销轴与偏心轮铰接，连杆小端内嵌有连杆衬套，活塞销插接于连杆衬套内并与连杆衬套间隙配合；加载装置包括对活塞施加恒定载荷的等值加载液压缸及对活塞施加冲击载荷的弹簧机构。本发明可对不同材料的衬套及不同表面处理的活塞销‑连杆衬套摩擦副进行平台模拟试验，得到不同材料衬套的摩擦磨损特性，且可通过测量活塞销的轴心轨迹，得到模拟发动机工况参数、结构参数、工艺方法等对活塞销‑连杆衬套摩擦副油膜厚度的影响。

技术领域

本发明涉及船用发动机模拟试验技术领域，具体涉及一种船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置及试验方法。

背景技术

连杆衬套是船用发动机的关键性部件之一，它通过活塞销将活塞与连杆连接起来，且用于支撑活塞销。连杆衬套工作过程中受周期变化的气体力和惯性力作用，难以形成足够的润滑油膜，恶劣的工作环境使得连杆衬套易发生磨损，导致油孔堵塞，进而引发恶性事故。因此，研究发动机连杆衬套的摩擦磨损特性具有重要的意义，而试验装置是开展连杆衬套研究的必备条件。

现有技术中多数试验装置及试验方法采用单纯摆动运动模拟活塞销-连杆衬套的运动状态，且仅通过液压或机械弹簧施加脉冲载荷，这种方法虽然简单，但与活塞销-连杆衬套的实际受力载荷情况差异较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置及试验方法，它可对不同材料的衬套及不同表面处理的活塞销-连杆衬套摩擦副进行平台模拟试验，得到不同材料衬套的摩擦磨损特性，且可以通过测量活塞销的轴心轨迹，得到模拟发动机工况参数、结构参数、工艺方法等对活塞销-连杆衬套摩擦副油膜厚度的影响。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种船用发动机连杆衬套磨损模拟试验装置，包括基座、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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。

上述方案中，所述监测系统还包括光电编码器，所述光电编码器安装于从动轴一侧，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。