[发明专利]一种利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置

说明书

本发明提供了一种利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置，包括加载杆、活塞销、热电偶、加热装置、模拟缸套和温度控制系统，所述活塞试验件倒置并通过活塞销与加载杆底部的加载头连接，所述活塞试验件置于所述模拟缸套内；所述模拟缸套的外壁设置加热装置，所述模拟缸套内壁销孔附近粘贴热电偶，所述加热装置和热电偶线连接所述温度控制系统。本发明采用高频试验机垂直加载的方式将载荷施加于竖直放置的试验活塞上，试验频率高、能耗低，极大地降低了试验成本，提高了试验效率；并对试验活塞加温来实现温度模拟，该装置能够对活塞销孔处进行热机疲劳考核。

技术领域

本发明属于活塞试验技术领域，尤其是涉及一种利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置。

背景技术

活塞是发动机中的关键运动构件，与气缸、气缸盖等组成封闭的燃烧室空间。活塞受气缸内气体作用力、高速往复运动质量所产生的往复惯性力，以及连杆倾斜时所产生的侧推力的周期性作用，这些作用力使活塞销孔处应力很高，而且活塞长时间在高温状态下工作，高温使活塞材料的强度降低，还使活塞产生热变形和热应力。随着发动机爆发压力及热负荷的大幅提升，在很高的机械负荷和热负荷综合作用下，活塞销孔出现失效的概率不断增加，一旦出现失效极易导致缸套、缸盖、连杆损坏，甚至造成发动机损毁。因此，保证活塞销孔处的结构强度与可靠性是发动机设计的关键所在。

目前一般采用疲劳试验系统模拟活塞承受的载荷对活塞销孔处的疲劳性能进行考核，了解其能否满足发动机工作要求，试验装置一般采用液压设备进行，如图1所示。该装置能够同时模拟爆发压力及惯性力作用，但试验频率低，试验成本高，最重要的是由于试验加载介质的特定限定，导致无法模拟活塞的温度场。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置，能够同时对活塞施加机械载荷及温度场，试验频率高、能耗低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置，包括加载杆、活塞销、热电偶、加热装置、模拟缸套和温度控制系统，所述加载杆为T型结构，活塞试验件倒置并通过活塞销与加载杆底部的加载头连接，所述活塞试验件置于所述模拟缸套内；所述模拟缸套的外壁设置加热装置，所述模拟缸套内壁销孔附近粘贴热电偶，所述加热装置和热电偶线连接所述温度控制系统。

进一步的，所述高频试验机对倒置的活塞试验件施加压缩载荷，载荷形式为正弦波，载荷比R≈0。

进一步的，所述模拟缸套内底部铺设有石英砂粉，石英砂粉与活塞试验件的顶面接触。

进一步的，所述模拟缸套内位于活塞试验件的活塞内腔中填充耐高温硅油，耐高温硅油的高度超过活塞销，模拟缸套的顶部安装防溅油盖。

进一步的，所述加载杆的顶部和模拟缸套的底端的外侧均布置冷却气管。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明采用高频试验机垂直加载的方式将载荷施加于竖直放置的试验活塞上，试验频率高、能耗低，极大地降低了试验成本，提高了试验效率；并对试验活塞加温来实现温度模拟，该装置能够对活塞销孔处进行热机疲劳考核。能够同时对活塞施加机械载荷及温度场，能够模拟温度对材料性能的影响，试验与实际工作状态差距小，部件试验模拟程度高，试验结果更精确。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为传统试验装置结构示意图；

图2为本发明实施例利用高频试验机进行活塞销孔热机疲劳试验的装置结构示意图；