專利名稱：內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)性能參數(shù)檢測技術(shù)，具體涉及一種對發(fā)動機(jī)氣門位置或升程位移進(jìn)行測定和控制的試驗檢測裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知內(nèi)燃機(jī)是石油消耗的最大產(chǎn)業(yè)，約占我國石油總消耗量的60%;同時機(jī)動車的排放更加劇了城市環(huán)境的惡化，因此對內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排技術(shù)的創(chuàng)新具有重要意義。內(nèi)燃機(jī)的氣道作為“咽喉”，其流動性能的優(yōu)劣顯著影響油耗及排放水平。為使內(nèi)燃機(jī)達(dá)到良好的動力、經(jīng)濟(jì)和排放特性，前提條件是氣道必須能夠?qū)崿F(xiàn)足夠高的流量系數(shù)以及合適的渦流比、滾流比等。由于動態(tài)評價內(nèi)燃機(jī)氣道性能的影響因素多且難以控制，因此利用內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺對氣道性能進(jìn)行評測是廣泛采用并行之有效的方法。在進(jìn)行氣道穩(wěn)流試驗時，首先需要進(jìn)行氣門的對正及壓緊調(diào)試，隨后需要以連續(xù)或斷續(xù)的方式設(shè)定不同的氣門升程，氣門壓緊機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性以及氣門升程控制的精確性將會影響到參數(shù)的測試結(jié)果O在目前的內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺中，氣門壓緊及升程控制機(jī)構(gòu)主要有三種形式:
(I)采用墊片調(diào)節(jié)氣門升程，通過不同厚度的墊片來調(diào)節(jié)。該方式破壞了氣門結(jié)構(gòu)的完整性，墊片長期使用因磨損導(dǎo)致氣門升程零點(diǎn)判定及控制精度降低；(2)采用指針式百分表以及安裝壓板的方式。此種方式雖然彌補(bǔ)了第一種方法的缺陷，但是氣門升程零點(diǎn)判定仍然受測試人員的主觀影響較大，導(dǎo)致前后測試誤差變動明顯；(3)采用渦輪蝸桿多自由度機(jī)構(gòu)，借助渦輪蝸桿傳動對氣門升程進(jìn)行精確控制。此種方式仍需借助壓板固定測量裝置，且零點(diǎn)判定依然受制于測試人員的經(jīng)驗，精度低且難以控制。上述方式的操作過程除較為繁瑣外，當(dāng)對不同氣缸進(jìn)行測試時，需要測試人員手動換壓板，這會導(dǎo)致測試系統(tǒng)不能適應(yīng)發(fā)動機(jī)缸蓋在線檢測的節(jié)拍，限制了氣道穩(wěn)流試驗臺測試工作效率的提高。隨著對發(fā)動機(jī)缸蓋進(jìn)排氣道的性能要求的提高,要求在生產(chǎn)線上對每一缸蓋氣道進(jìn)行逐一檢測，這就迫切需要開發(fā)出一種工作穩(wěn)定性高、能夠快速自動進(jìn)行氣門對正與壓緊、精確控制氣門升程的裝置來適應(yīng)氣道穩(wěn)流試驗臺在線檢測節(jié)拍。本發(fā)明的提出可以滿足對發(fā)動機(jī)缸蓋在線高精度檢測的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗時，提供一種能夠自動進(jìn)行氣門定位壓緊、精確判定氣門升程零點(diǎn)位置及控制機(jī)構(gòu)。以下參考附圖對本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)以及原理進(jìn)行說明。內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，包括工作臺面、立板、橫向直線步進(jìn)電機(jī)、直線軸承、橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸、連接塊、橫臂、上連接板、筋板、液壓缸、導(dǎo)柱、下連接板、轉(zhuǎn)向電機(jī)、圓柱直齒輪、圓柱齒輪盤、縱向直線步進(jìn)電機(jī)、縱向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸、傳感器上套、傳感器下套、導(dǎo)向滑套、壓緊彈簧、壓力傳感器、回位彈簧、下頂桿、壓桿、缸蓋、支撐套、壓板以及連接盤等?？刂茩C(jī)構(gòu)由壓緊結(jié)構(gòu)框架組件和零點(diǎn)判定組件兩大部分組成，壓緊結(jié)構(gòu)框架組件由:液壓缸、直線導(dǎo)柱、上下兩塊連接板、龍門式框架、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)、連接塊、轉(zhuǎn)向電機(jī)、圓柱直齒輪、圓柱齒輪盤以及兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)部件組成；氣門升程零點(diǎn)判定組件由:傳感器上套筒、傳感器下套筒、導(dǎo)向滑套、壓緊彈簧、壓力傳感器、回位彈簧以及下頂桿部件組成。本發(fā)明的技術(shù)方案是:工作臺面上設(shè)有兩塊立板，左側(cè)立板的外端設(shè)有兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)，右側(cè)立板與左側(cè)兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)相對的位置設(shè)有直線軸承，橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸穿過左側(cè)立板鑲臥于右側(cè)立板的直線軸承內(nèi)。橫向步進(jìn)電機(jī)的延長軸焊接有連接塊，橫臂的兩端焊有短軸，橫臂短軸通過連接塊與兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸連接。由兩塊立板、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸以及橫臂組合在一起，在工作臺面上方構(gòu)成一個龍門式框架。兩塊立板的外側(cè)均焊接有上連接板，立板和上連接板通過筋板焊接為一體。液壓缸的軸和兩側(cè)的導(dǎo)柱穿過工作臺面與下連接板固定，液壓缸托起下、上連接板可使龍門式框架上下位移。轉(zhuǎn)向電機(jī)固定在連接塊上，轉(zhuǎn)向電機(jī)與圓柱直齒輪連接，圓柱齒輪盤與橫臂的中間軸焊接，圓柱齒輪盤與圓柱直齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動圓柱直齒輪使橫臂轉(zhuǎn)動。兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)固定于橫臂之上，兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)同步驅(qū)動各自的延長軸產(chǎn)生軸向位移，由此帶動橫臂產(chǎn)生橫向運(yùn)動?？v向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸下端通過螺紋接有傳感器上套，傳感器下套通過螺釘與傳感器上套固定。傳感器下套內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滑套，導(dǎo)向滑套穿入壓緊彈簧內(nèi)，壓力傳感器嵌套有回位彈簧，回位彈簧位于傳感器上套與導(dǎo)向滑套之間，導(dǎo)向滑套通過螺紋與下頂桿連接，下頂桿與壓桿通過螺釘連接。工作臺面的中心放置待測試的缸蓋，缸蓋支撐套通過壓板與連接盤固定，缸蓋固定于缸蓋支撐套上端面。壓緊結(jié)構(gòu)框架組件具備四個自由度:龍門式框架上下位移、橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸的線位移、橫臂轉(zhuǎn)角位移以及縱向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸的線位移。由此可對任意氣缸蓋氣門進(jìn)行定位與壓緊操作。本發(fā)明的有益效果在于:(I)可對多缸發(fā)動機(jī)的氣道性能進(jìn)行評測，檢測裝置具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，自動化程度高等特點(diǎn)；(2)該裝置與缸蓋自動進(jìn)給系統(tǒng)配合，可以實現(xiàn)無人干涉的全自動在線檢測，降低人為因素對測試結(jié)果的影響，提高測試精度；(3)壓力傳感器量程范圍大，同時能夠?qū)⒘泓c(diǎn)位置判定誤差控制在±0.05mm以內(nèi)，可以對各種不同氣門彈簧預(yù)緊力的缸蓋進(jìn)行零點(diǎn)判定，適用范圍廣；(4)可省去缸蓋壓板的人工安裝及拆卸工作。


附圖1為本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)及原理圖。附圖2為橫臂轉(zhuǎn)角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的局部放大示意圖。附圖3為氣門升程零點(diǎn)位置判定組件剖面示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和原理做進(jìn)一步的說明。內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，其部件組成及技術(shù)結(jié)構(gòu)為:工作臺面I上設(shè)有兩塊立板2，左側(cè)立板的外端設(shè)有兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)3，右側(cè)立板與左側(cè)兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)相對的位置設(shè)有直線軸承4，橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸5穿過左側(cè)立板鑲臥于右側(cè)立板的直線軸承內(nèi)。橫向步進(jìn)電機(jī)的延長軸焊接有連接塊6，橫臂7的兩端焊有短軸，橫臂短軸通過連接塊與兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸連接。由兩塊立板、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸以及橫臂組合在一起，在工作臺面上方構(gòu)成一個龍門式框架。兩塊立板的外側(cè)均焊接有上連接板8，立板和上連接板又通過筋板9焊接為一體。液壓缸10的軸和兩側(cè)的導(dǎo)柱11穿過工作臺面與下連接板12固定，液壓缸托起下、上連接板可使龍門式框架上下位移(如圖1)。轉(zhuǎn)向電機(jī)13固定在連接塊上，轉(zhuǎn)向電機(jī)與圓柱直齒輪14連接，圓柱齒輪盤15與橫臂一側(cè)的短軸焊接，圓柱齒輪盤與圓柱直齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動圓柱直齒輪使橫臂轉(zhuǎn)動。兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)16固定于橫臂之上，兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)同步驅(qū)動各自的延長軸產(chǎn)生軸向位移，由此帶動橫臂產(chǎn)生橫向運(yùn)動(如圖2)。縱向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸17下端通過螺紋接有傳感器上套18，傳感器下套19通過螺釘與傳感器上套固定。傳感器下套內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滑套20，導(dǎo)向滑套穿入壓緊彈簧21內(nèi)，壓力傳感器22嵌套有回位彈簧23，回位彈簧位于傳感器上套與導(dǎo)向滑套之間。導(dǎo)向滑套通過螺紋與下頂桿24連接，下頂桿與壓桿25通過螺釘連接(如圖3)。工作臺面的中心放置待測試的缸蓋26，缸蓋支撐套27通過壓板28與連接盤29固定，缸蓋固定于缸蓋支撐套上端面(如圖1)。壓力傳感器為環(huán)形結(jié)構(gòu)，傳感器貼于傳感器上套，下頂桿底盤開有四個孔通過螺釘與壓桿相連。氣門升程零點(diǎn)判定組件可實現(xiàn)沿氣門桿軸線方向的往復(fù)移動。控制機(jī)構(gòu)由壓緊結(jié)構(gòu)框架組件和零點(diǎn)判定組件兩大部分組成，壓緊結(jié)構(gòu)框架組件由:液壓缸10、直線導(dǎo)柱11、上下兩塊連接板、龍門式框架、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)3、連接塊6、轉(zhuǎn)向電機(jī)13、圓柱直齒輪14、圓柱齒輪盤15以及兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)16部件組成。在進(jìn)行發(fā)動機(jī)氣道穩(wěn)流試驗時，需要克服氣門彈簧的預(yù)緊力才能打開缸蓋氣門，控制機(jī)構(gòu)的壓緊結(jié)構(gòu)框架組件就是為此而設(shè)計。氣門升程零點(diǎn)判定組件由:傳感器上套筒18、傳感器下套筒19、導(dǎo)向滑套20、壓緊彈簧21、壓力傳感器22、回位彈簧23以及下頂桿24部件組成，通過兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)同步驅(qū)動零點(diǎn)判定組件運(yùn)動。液壓缸10位于工作臺面I下面,液壓缸的兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)柱座,導(dǎo)柱11固定在導(dǎo)柱座上，上下連接板通過螺紋固定。為了便于組裝兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)，橫臂7設(shè)計為框架式結(jié)構(gòu)。立板設(shè)有安裝孔用于安裝其它控制組件。測試時將氣缸蓋固定于缸蓋支撐套上面，對待測氣門進(jìn)行校正和壓緊調(diào)試。將氣門頂端相應(yīng)的三維空間坐標(biāo)輸入到計算機(jī)，計算機(jī)將驅(qū)動液壓缸以及各電機(jī)在各自由度內(nèi)移動以實現(xiàn)縱向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸與待測氣門位置對正。縱向直線步進(jìn)電機(jī)帶動零點(diǎn)判定組件沿氣門桿軸線方向向下運(yùn)動。使下頂桿可以垂直壓入并打開氣門，實施例缸蓋氣門預(yù)緊力為40kg。將計算機(jī)控制程序中的壓力閥值設(shè)定為30kg，計算機(jī)將會驅(qū)動縱向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸向下運(yùn)動，從而使下頂桿與氣門相接觸。隨著下頂桿逐漸壓緊氣門，導(dǎo)向滑套與壓力傳感器之間的間隙不斷變小，直至導(dǎo)向滑套完全壓緊壓力傳感器。當(dāng)壓力傳感器測得的壓力信號值升高至30kg時，計算機(jī)將此刻位置作為氣門升程零點(diǎn)位置，并驅(qū)動縱向直線步進(jìn)電機(jī)開始記數(shù)測量。整個測試過程結(jié)束后，縱向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸帶動氣門升程零點(diǎn)判定組件做向上回程運(yùn)動。當(dāng)氣門完全關(guān)閉后，導(dǎo)向滑套筒與壓力傳感器之間的間隙恢復(fù)至初始狀態(tài)，此過程即完成一個完整測試循環(huán)。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，包括工作臺面、立板、橫向直線步進(jìn)電機(jī)、直線軸承、橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸、連接塊、橫臂、上連接板、筋板、液壓缸、導(dǎo)柱、下連接板、轉(zhuǎn)向電機(jī)、圓柱直齒輪、圓柱齒輪盤、縱向直線步進(jìn)電機(jī)、縱向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸、傳感器上套、傳感器下套、導(dǎo)向滑套、壓緊彈簧、壓力傳感器、回位彈簧、下頂桿、壓桿、缸蓋、支撐套、壓板以及連接盤，其特征在于:工作臺面(I)上設(shè)有兩塊立板(2)，左側(cè)立板的外端設(shè)有兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)(3)，右側(cè)立板與左側(cè)兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)相對的位置設(shè)有直線軸承(4)，橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸(5)穿過左側(cè)立板鑲臥于右側(cè)立板的直線軸承內(nèi)，橫向步進(jìn)電機(jī)的延長軸焊接有連接塊(6)，橫臂(7)的兩端焊有短軸，橫臂短軸通過連接塊與兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸連接，由兩塊立板、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸以及橫臂組合在一起，在工作臺面上方構(gòu)成一個龍門式框架，兩塊立板的外側(cè)均焊接有上連接板(8)，立板和上連接板又通過筋板(9)焊接為一體，液壓缸(10)的軸和兩側(cè)的導(dǎo)柱(11)穿過工作臺面與下連接板(12)固定，液壓缸托起下、上連接板可使龍門式框架上下位移，轉(zhuǎn)向電機(jī)(13)固定在連接塊上，轉(zhuǎn)向電機(jī)與圓柱直齒輪(14)連接，圓柱齒輪盤(15)與橫臂一側(cè)的短軸焊接，圓柱齒輪盤與圓柱直齒輪哨合，轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動圓柱直齒輪使橫臂轉(zhuǎn)動，兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)(16)固定于橫臂之上，兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)同步驅(qū)動各自的延長軸產(chǎn)生軸向位移，由此帶動橫臂產(chǎn)生橫向運(yùn)動，縱向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸(17)下端通過螺紋接有傳感器上套(18)，傳感器下套(19)通過螺釘與傳感器上套固定，傳感器下套內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滑套(20)，導(dǎo)向滑套穿入壓緊彈簧(21)內(nèi)，壓力傳感器(22)嵌套有回位彈簧(23)，回位彈簧位于傳感器上套與導(dǎo)向滑套之間，導(dǎo)向滑套通過螺紋與下頂桿(24)連接，下頂桿與壓桿(25)通過螺釘連接，工作臺面的中心放置待測試的缸蓋(26)，缸蓋支撐套(27)通過壓板(28)與連接盤(29)固定，缸蓋固定于缸蓋支撐套上端面。
2.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述控制機(jī)構(gòu)由壓緊結(jié)構(gòu)框架組件和零點(diǎn)判定組件兩大部分組成，壓緊結(jié)構(gòu)框架組件由所述:液壓缸(10)、直線導(dǎo)柱( 11)、上下兩塊連接板、龍門式框架、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)(3 )、連接塊(6 )、轉(zhuǎn)向電機(jī)(13 )、圓柱直齒輪(14 )、圓柱齒輪盤(15)以及兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)(16)部件組成；氣門升程零點(diǎn)判定組件由所述:傳感器上套筒(18)、傳感器下套筒(19)、導(dǎo)向滑套(20)、壓緊彈簧(21)、壓力傳感器(22)、回位彈簧(23)以及下頂桿(24)部件組成，通過兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)同步驅(qū)動零點(diǎn)判定組件運(yùn)動。
3.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述液壓缸(10)位于工作臺面(I)下面，液壓缸的兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)柱座，所述導(dǎo)柱(11)固定在導(dǎo)柱座上。
4.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述橫臂(7 )為框架式結(jié)構(gòu)；所述壓力傳感器(22 )為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗臺氣門升程零點(diǎn)判定及控制機(jī)構(gòu)，其技術(shù)方案是由兩塊立板、兩個橫向直線步進(jìn)電機(jī)的延長軸以及橫臂組合在一起，在工作臺面上方構(gòu)成一個龍門式框架，液壓缸軸使框架上下位移。轉(zhuǎn)向電機(jī)固定在橫向直線步進(jìn)電機(jī)延長軸的連接塊上，圓柱齒輪盤與橫臂短軸焊接，轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動齒輪盤及齒輪使橫臂轉(zhuǎn)動。兩個縱向直線步進(jìn)電機(jī)固定于橫臂之上，電機(jī)的延長軸下端接有傳感器上下套，套內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滑套、下頂桿及壓力傳感器，通過下頂桿位移使壓力傳感器與導(dǎo)向滑套的頂面接觸輸出信號至計算機(jī)進(jìn)行測試。該機(jī)構(gòu)不僅可省去缸蓋壓板的人工安裝及拆卸工作，且氣門升程控制精度高，可對各種不同氣門彈簧預(yù)緊力的缸蓋進(jìn)行零點(diǎn)判定。
文檔編號G01M15/02GK103217294SQ201310089038
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者王天友, 李衛(wèi) 申請人:天津大學(xué)