本發(fā)明屬于發(fā)東西部件試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法及裝置。

背景技術(shù)：

氣缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件之一，其工作好壞直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能及工作可靠性，因此越來越多的研究人員致力于氣缸蓋的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。氣缸蓋不僅承受著螺栓預(yù)緊力等靜力作用，同時(shí)還會(huì)受到熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力的周期性動(dòng)載作用，缸蓋在應(yīng)力集中處易產(chǎn)生疲勞裂紋。而由熱機(jī)疲勞帶來的疲勞破壞往往是其工作失效的主要原因。氣缸蓋火力面與缸套、活塞頂面共同組成燃燒室，缸蓋在工作中由于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力的反復(fù)作用往往在火力面上會(huì)形成疲勞裂紋，為了能夠準(zhǔn)確的評(píng)估缸蓋熱機(jī)疲勞強(qiáng)度，必須對(duì)其進(jìn)行熱機(jī)疲勞試驗(yàn)。

現(xiàn)階段缸蓋的疲勞試驗(yàn)主要分為熱疲勞試驗(yàn)和機(jī)械疲勞試驗(yàn)兩種。缸蓋熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)，采用的加熱方式大致可分為：(Ⅰ)激光加熱：該種加熱方式利用轉(zhuǎn)光片對(duì)缸蓋火力面進(jìn)行加熱，加熱周期短，加熱能量大，但受激光束移動(dòng)速度、功率密度、光斑尺寸和材料的導(dǎo)熱性能等因素的影響，且試驗(yàn)成本高，設(shè)備維修難度較大；(Ⅱ)電磁加熱：該種加熱方式雖然具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但具有慣性大、干擾強(qiáng)、非線性的缺點(diǎn)，且只能對(duì)鑄鐵類零件加熱，對(duì)鋁合金類零件則往往不適用。(Ⅲ)火焰加熱：該種加熱方式以氣態(tài)燃料(如液化氣，天然氣等)為燃燒介質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，但存在因氣體泄漏而引起的安全隱患、熱量分配控制難、燃料更換期短等諸多不變?，F(xiàn)有的氣缸蓋高周機(jī)械疲勞試驗(yàn)裝置基本上以液壓伺服疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)為主，氣缸蓋試驗(yàn)件通過螺栓緊固在假機(jī)體上，氣缸蓋、氣門、氣缸墊和假機(jī)體共同構(gòu)成一個(gè)密閉容積空間，該容積與液壓伺服系統(tǒng)油路相連，通過液壓油壓力的改變來模擬氣體力對(duì)缸蓋的作用力。

但是現(xiàn)階段還缺少熱載荷與機(jī)械載荷共同作用在缸蓋上的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置及方法，(目前這種單)做熱疲勞或機(jī)械疲勞的試驗(yàn)方法勢(shì)必造成缸蓋的(受力狀態(tài)模擬)不能真實(shí)的反映發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的整機(jī)工作狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果往往不能直接對(duì)氣缸蓋的熱機(jī)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，能夠?qū)彷d荷與機(jī)械載荷共同作用在缸蓋火力面上，更為真實(shí)地反映缸蓋在實(shí)際狀態(tài)下的受力狀況。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，包括如下內(nèi)容：

采用控制系統(tǒng)控制感應(yīng)線圈對(duì)錫鉛合金加熱到熔融狀態(tài)，將其熱量均勻傳遞試驗(yàn)缸蓋的火力面上實(shí)現(xiàn)熱載荷試驗(yàn)；

采用液壓伺服系統(tǒng)將油液壓力通過觸動(dòng)活塞傳遞到熔融狀態(tài)下的錫鉛合金上，進(jìn)一步加載到試驗(yàn)缸蓋的火力面上，模擬不同工況下缸內(nèi)爆發(fā)壓力；

采用冷卻裝置對(duì)試驗(yàn)缸蓋的冷卻水腔內(nèi)的冷卻水進(jìn)行冷卻，并通過流量控制閥控制流經(jīng)冷卻水腔的流量。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明采用錫鉛錫鉛合金加熱的方式通過感應(yīng)線圈把鉛錫合金加熱到熔融狀態(tài)，將其熱量均勻傳遞給缸蓋火力面，可通過控制系統(tǒng)控制感應(yīng)線圈溫度，從而可以模擬不同工況下缸蓋的熱負(fù)荷；同時(shí)，采用液壓伺服系統(tǒng)加載，將油液壓力通過觸動(dòng)活塞傳遞到熔融狀態(tài)下的錫鉛合金上，進(jìn)一步加載到缸蓋火力面上，可以模擬不同工況下缸內(nèi)爆發(fā)壓力；能夠?qū)彷d荷與機(jī)械載荷共同作用在缸蓋火力面上，更為真實(shí)地反映缸蓋在實(shí)際狀態(tài)下的受力狀況。

(2)本發(fā)明還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，將冷卻水注入缸蓋冷卻水腔，從而模擬整機(jī)工作狀態(tài)下缸蓋內(nèi)冷卻。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置，能夠?qū)彷d荷與機(jī)械載荷共同作用在缸蓋火力面上，更為真實(shí)地反映缸蓋在實(shí)際狀態(tài)下的受力狀況。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置，包括機(jī)械加載系統(tǒng)、熱加載系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，

所述熱加載系統(tǒng)包括溫度控制裝置、感應(yīng)線圈、錫鉛合金介質(zhì)和熱電偶，所述感應(yīng)線圈與熱電偶裝配在錫鉛合金介質(zhì)內(nèi)腔中，所述感應(yīng)線圈與熱電偶的一端通過導(dǎo)線連接到溫度控制裝置上；

所述機(jī)械加載系統(tǒng)包括觸動(dòng)活塞、非標(biāo)機(jī)體、石墨密封墊、壓力傳感器，裝有所述石墨密封墊的觸動(dòng)活塞裝配到非標(biāo)機(jī)體的內(nèi)腔中，所述非標(biāo)機(jī)體的上表面用來通過氣缸墊裝配試驗(yàn)缸蓋，并通過缸蓋螺栓固定；所述錫鉛合金介質(zhì)填充在觸動(dòng)活塞頂部的非標(biāo)機(jī)體的內(nèi)腔中，所述非標(biāo)機(jī)體下端設(shè)有與外部液壓伺服系統(tǒng)相連接的液壓油孔，所述觸動(dòng)活塞4的底部設(shè)有壓力傳感器7；

所述冷卻系統(tǒng)主要由通過管路連接的冷卻裝置12和流量調(diào)節(jié)閥13組成。

進(jìn)一步的，所述觸動(dòng)活塞4為圓柱狀，其材質(zhì)為鋼。

所述裝置與上述方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)相同，在此不再贅述。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述熱加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置工作原理圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-試驗(yàn)缸蓋；2-缸蓋螺栓；3-氣缸墊；4-觸動(dòng)活塞；5-非標(biāo)機(jī)體；6-石墨密封墊；7-壓力傳感器；8-溫度控制裝置；9-感應(yīng)線圈；10-錫鉛合金介質(zhì)；11-熱電偶；12-冷卻裝置；13-流量調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，包括如下內(nèi)容：

采用控制系統(tǒng)控制感應(yīng)線圈對(duì)錫鉛合金加熱到熔融狀態(tài)，將其熱量均勻傳遞試驗(yàn)缸蓋的火力面上實(shí)現(xiàn)熱載荷試驗(yàn)；

采用液壓伺服系統(tǒng)將油液壓力通過觸動(dòng)活塞傳遞到熔融狀態(tài)下的錫鉛合金上，進(jìn)一步加載到試驗(yàn)缸蓋的火力面上，模擬不同工況下缸內(nèi)爆發(fā)壓力；

采用冷卻裝置對(duì)試驗(yàn)缸蓋的冷卻水腔內(nèi)的冷卻水進(jìn)行冷卻，并通過流量控制閥控制流經(jīng)冷卻水腔的流量。

本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括機(jī)械加載系統(tǒng)、熱加載系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，

如圖2所示，所述熱加載系統(tǒng)包括溫度控制裝置8、感應(yīng)線圈9、錫鉛合金介質(zhì)10和熱電偶11，所述錫鉛合金介質(zhì)10為空心結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)線圈9與熱電偶11裝配在錫鉛合金介質(zhì)10內(nèi)腔中，如圖2所示，所述感應(yīng)線圈9與熱電偶11的一端通過導(dǎo)線連接到錫鉛合金介質(zhì)10外部的溫度控制裝置8上；

所述機(jī)械加載系統(tǒng)包括觸動(dòng)活塞4、非標(biāo)機(jī)體5、石墨密封墊6、壓力傳感器7，裝有所述石墨密封墊6的觸動(dòng)活塞4裝配到非標(biāo)機(jī)體5的內(nèi)腔中，所述非標(biāo)機(jī)體5的上表面通過氣缸墊3裝配試驗(yàn)缸蓋1，并通過缸蓋螺栓2固定；所述錫鉛合金介質(zhì)10填充在試驗(yàn)缸蓋1、觸動(dòng)活塞4和非標(biāo)機(jī)體5共同組成的空腔中，所述非標(biāo)機(jī)體5下端的液壓油孔與外部液壓伺服系統(tǒng)相連接；所述觸動(dòng)活塞4的底部設(shè)置壓力傳感器7，通過壓力傳感器7可以實(shí)時(shí)了解觸動(dòng)活塞4受到的外部液壓伺服系統(tǒng)的油液壓力大小。

所述冷卻系統(tǒng)主要由通過管路連接的冷卻裝置12和流量調(diào)節(jié)閥13組成，所述冷卻裝置12和流量調(diào)節(jié)閥13的另一端分別通過冷卻水管串聯(lián)到試驗(yàn)缸蓋1的冷卻水腔的入口與出口，形成閉合回路。

所述觸動(dòng)活塞4為圓柱狀，其材質(zhì)為鋼。

所述冷卻裝置12為冷卻器。

如圖3所示，本發(fā)明缸蓋熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置工作過程如下：

首先，將試驗(yàn)缸蓋1和氣缸墊與非標(biāo)機(jī)體按照整機(jī)狀態(tài)的預(yù)緊力通過缸蓋螺栓裝配在一起。

試驗(yàn)時(shí)，首先通過溫度控制裝置8控制感應(yīng)線圈9的溫度將錫鉛合金介質(zhì)10加熱并調(diào)節(jié)溫度，溫度控制裝置8通過熱電偶11采集感應(yīng)線圈9的溫度，使試驗(yàn)缸蓋1的火力面達(dá)到預(yù)定溫度，此時(shí)熱量將通過熔融狀態(tài)下錫鉛合金介質(zhì)10均勻地傳遞到試驗(yàn)缸蓋1的火力面；

當(dāng)溫度達(dá)到穩(wěn)定后，啟動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)將油壓按照預(yù)設(shè)幅值通過非標(biāo)機(jī)體5的油孔加載到觸動(dòng)活塞4的底部，這樣油液壓力將進(jìn)一步通過觸動(dòng)活塞4和錫鉛合金介質(zhì)10傳遞到試驗(yàn)缸蓋1的火力面；同時(shí)啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，使冷卻水通過冷卻裝置12和流量調(diào)節(jié)閥13進(jìn)入到試驗(yàn)缸蓋1的水腔進(jìn)口從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)缸蓋1的循環(huán)冷卻，用戶可通過控制流量調(diào)節(jié)閥13來控制冷卻水流量。試驗(yàn)過程中可通過觀察壓力及位移波形來監(jiān)測(cè)試驗(yàn)狀態(tài)并判斷試驗(yàn)缸蓋1是否達(dá)到疲勞極限。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。