[发明专利]一种活塞温度场模拟试验装置及试验方法

摘要

本发明提供了一种活塞温度场模拟试验装置，包括：冷却工装、热电偶温度采集仪、活塞、感应加热器和高频感应加热设备；感应加热器可对活塞头部进行加热，同时活塞固定在冷却工装中，冷却工装上设有多个空气腔体用于对具有活塞特征点的区域冷却，调节电动风量调节阀使其冷却能力实现可控，从而得到所需的活塞温度场模型。冷却工装的纵横向移动使活塞的顶面与感应加热器保持在最佳的感应加热距离，以保证最大的热流输入。在活塞特征区域布置相应的测温点，通过热电偶温度采集仪采集温度信息进行监控；试验方法采用热电偶法测量活塞的温度场。本发明优点在于：稳定的热流输入；调节活塞的位置，能够准确的模拟出活塞的热流分配模型，能够多点测量。

主权项

1.一种活塞温度场模拟试验装置，其特征在于，包括：蜗轮螺杆式升降装置(1)、纵横向移动平台(2)、冷却工装(3)、计算机(4)、热电偶温度采集仪(5)、控制器(6)、离心鼓风机(7)、电动风量调节阀(8)、热敏式风速仪(9)、活塞(10)、感应加热器(11)、高频感应加热设备(12)和水冷系统(13)；/n所述蜗轮螺杆式升降装置(1)上安装纵横向移动平台(2)，纵横向移动平台(2)上安装冷却工装(3)，蜗轮螺杆式升降装置(1)能够控制冷却工装(3)上下运动，调节纵横向移动平台(2)能够控制冷却工装(3)左右运动；所述冷却工装(3)用于固定活塞(10)；/n计算机(4)连接热电偶温度采集仪(5)和控制器(6)，热电偶温度采集仪(5)连接冷却工装(3)，控制器(6)连接并控制离心鼓风机(7)和高频感应加热设备(12)的工作；高频感应加热设备(12)与水冷系统(13)连接，水冷系统(13)对感应加热器(11)进行冷却；高频感应加热设备(12)连接感应加热器(11)；高频感应加热设备(12)给感应加热器(11)加热；/n所述离心鼓风机(7)通过气管连接冷却工装(3)，气管上安装电动风量调节阀(8)和热敏式风速仪(9)；/n活塞(10)固定在冷却工装(3)中，冷却工装(3)通过蜗轮螺杆式升降装置(1)和纵横向移动平台(2)使活塞(10)的顶面与感应加热器(11)的距离达到实际工作中加热的距离，为了实现对活塞(10)顶面有较高的热流输入，则感应加热器(11)与活塞(10)之间的距离保持在1mm到2mm之间；/n所述冷却工装(3)的主体由两个对称部分通过螺栓(18)进行紧固组成，冷却工装(3)上设有环槽进风口(14)、裙部进风口(15)、底部进风口(16)、裙部出风口(17)、环槽出风口(19)、底部出风口(20)和底部挡板(21)；/n活塞(10)安装在冷却工装(3)中，活塞(10)与冷却工装(3)同心，其中两个环槽进风口(14)和两个环槽出风口(19)所组成的空气腔体对应的是对活塞环槽区域的冷却，两个裙部进风口和两个裙部出风口所组成的空气腔体对应的是对活塞裙部区域的冷却；由底部出风口(20)和底部挡板(21)所组成的空气腔体对应的是活塞底部内腔区域的冷却；/n所述的感应加热器(11)为空心铜管，感应加热器(11)由梯形铜管(26)、圆角形铜管(27)和矩形铜管(28)组成，梯形铜管(26)通过矩形铜管(28)与圆角形铜管(27)连通，圆角形铜管(27)设有出水口(24)，梯形铜管(26)设有进水口(25)；进水口(25)和出水口(24)与水冷系统(13)连接；/n感应加热器(11)安装时需与活塞(10)保持同心，梯形铜管(26)贴近于活塞的顶面中心区域(23)，圆角形铜管(27)贴近于活塞的燃烧室喉口边缘(22)，高频感应加热设备(12)工作时，能实现活塞(10)顶面的燃烧室喉口边缘(22)和顶面中心区域(23)为主要的热流输入区域；/n在活塞(10)的燃烧室喉口边缘(22)上分别均匀布置四个测温点，分别为测温点e、f、g、h；在活塞(10)的顶面中心区域(23)按不同径向布置4个测温点，分别为测温点a、b、c、d，其中a点在活塞(10)的中心，为了实现控制器(6)对高频感应加热设备(12)的控制，可将测温点c设置为温度控制点；在活塞(10)轴向方向上，针对不同的冷却区域，第一环槽底部设测温点i，第二环槽底部设测温点j，油环槽底部设测温点k，活塞(10)裙部区域的中心点设测温点l，活塞(10)裙部区域的底部设有测温点m，而在活塞(10)的底部布置3个测温点，分别是底部中心点的测温点n与侧面径向布置的测温点o和p；/n每个测温点都对应安装一个热电偶，并通过计算机(4)和热电偶温度采集仪(5)的配合对活塞(10)各个区域的温度进行采集和监控。/n