專利名稱：一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于摩擦磨損測試技術(shù)領(lǐng)域。是一種應(yīng)用機(jī)械式徑向載荷施加方法和設(shè)備進(jìn)行缸套和活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，缸套活塞環(huán)摩擦磨損評價的主要方法有試樣試驗法、臺架試驗法和行車試驗法等三種。其中試樣試驗法就是把缸套和活塞環(huán)切割成標(biāo)準(zhǔn)試驗機(jī)所要求的試樣形狀和尺寸進(jìn)行試驗的方法，其優(yōu)點是快速、試驗參數(shù)較容易控制、重復(fù)性和穩(wěn)定性相對較好。缺點是與實際使用條件相差太大，模擬性差。臺架試驗就是把缸套和活塞環(huán)裝配到機(jī)器中，采用模擬負(fù)載，進(jìn)行點火試驗。其優(yōu)點是模擬性與實際相同，條件可控性好，但是試驗周期長、成本高。行車試驗就是把缸套活塞環(huán)裝機(jī)進(jìn)行實際工作條件下的試驗，優(yōu)點是得到完全相同的工況條件，缺點是試驗周期和試驗成本大大增加。
缸套活塞環(huán)零部件模擬磨損試驗是介于試樣試驗和臺架試驗之間的一種試驗方法，與實際工況有很好的模擬性，有可以縮短試驗周期、減少試驗成本、提高試驗參數(shù)的可控性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種利用徑向彈性膨脹加載方法模擬缸套活塞環(huán)之間的載荷進(jìn)行模擬試驗的缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備。
本實用新型的構(gòu)思是提供一種適用缸套、活塞環(huán)零部件試摩擦磨損試驗的試驗機(jī)，為缸套活塞環(huán)摩擦磨損評價提供一種新的、快速、更準(zhǔn)確評價方法和設(shè)備。
本實用新型的解決方案是一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備，由彈性螺桿1、旋轉(zhuǎn)螺母2、碟形彈簧3、定位套4、應(yīng)變片5、碟形杠桿6、定位鍵7、摩擦力傳感器10、活塞連桿11、連軸器12、電機(jī)13、支架14、飛輪15、軸承座16、滾動軸承17、偏心軸18、連桿19、十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、冷卻器22、隔熱材料23、鋼板24、帶有加熱腔26的缸體25、活塞環(huán)裝夾裝置28，30構(gòu)成；螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6依次套在彈性螺桿1上，定位鍵7將彈性螺桿1固定，螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6、彈性螺桿1它們組成彈性徑向加載裝置；設(shè)備從下往上依次為電機(jī)13與軸承座16安裝在支架14上，偏心軸18上裝著滾動軸承17和飛輪15，電機(jī)13與偏心軸18通過聯(lián)軸器12連接，偏心軸18的偏心端連接連桿19，連接連桿19往上連著十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、活塞連桿11靠十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的一端擰在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的螺孔上、活塞連桿裝夾裝置28口朝上套在活塞連桿19上、活塞環(huán)29的刻有ring字的面朝上緊貼著活塞連桿裝夾裝置29、活塞環(huán)29的刻有ring字的面緊貼著活塞連桿裝夾裝置30，彈性徑向加載裝置的碟形杠桿6緊壓在活塞環(huán)29內(nèi)表面；摩擦力傳感器10用螺栓豎直安裝在支架14上，在摩擦力傳感器10組成的平面上水平緊貼著冷卻器22；鋼板24通過螺栓與冷卻器22連接，當(dāng)中夾著隔熱材料23；缸體25緊貼著鋼板24，用螺栓穿過鋼板24、隔熱材料23、冷卻器22固定在摩擦力傳感器上10；缸套27安裝在缸體25上。
摩擦力傳感器10是3-10個。
由電機(jī)13驅(qū)動下十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、活塞環(huán)29、活塞環(huán)裝夾裝置28，30沿著軸向做往復(fù)運動。
彈性徑向加載裝置的碟形杠桿作用在活塞環(huán)的內(nèi)表面，沿徑向向外；彈性徑向加載裝置對活塞環(huán)施加徑向力；缸套安裝在缸體上；缸體加熱腔26充入液體；充入缸體加熱腔的液體對缸套進(jìn)行加熱，也可以進(jìn)行冷卻；冷卻器隔開了缸體與摩擦力傳感器；活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)裝夾裝置上；活塞環(huán)裝夾裝置固定在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證活塞環(huán)的線性運動；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過連桿與偏心軸相連；使用一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備進(jìn)行摩擦磨損試驗的方法，缸套安裝在27、活塞環(huán)安裝在29；通過彈性徑向加載裝置對活塞環(huán)29施加載荷為內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)壓力的0.1～10倍；通過孔31往加熱腔26內(nèi)通入液體，從孔8流出，缸套工作溫度20～300℃；通過孔9往冷卻器22通入冷卻液體，從孔21流出；接通電機(jī)電源，設(shè)備運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速5～1500rp/min。
本實用新型的主要優(yōu)點是(1)缸套的加熱是通過對缸體加熱腔內(nèi)充入液體而獲得的，當(dāng)缸套的溫度低于充入液體的溫度時，加熱腔內(nèi)的液體對缸套進(jìn)行加熱；而當(dāng)缸套的溫度高于充入液體的溫度時，加熱腔內(nèi)的液體對缸套進(jìn)行冷卻；所以用液體對缸套進(jìn)行加熱，既能加熱，又能保溫、恒溫。
(2)摩擦力傳感器直接固定在試驗機(jī)的支架上，消除了運動部件的慣性力對摩擦力測量結(jié)果造成的影響，使測量得到的摩擦力更加精確；(3)在摩擦力傳感器與缸體之間用隔熱材料隔開、并且安裝了冷卻器，避免支架部份的溫度升高和摩擦力傳感器的溫度超過其最高工作溫度；(4)本實用新型中所設(shè)計出來的各個零件、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、造價低、易于擴(kuò)廣?？裳b備于實驗室作為缸套活塞環(huán)開發(fā)過程中的快速評價手段。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
螺母2外徑為40mm、內(nèi)孔為M16mm螺紋，螺母1螺紋與彈性螺桿1桿頂部螺紋配合；螺母2下部與外徑為56mm、內(nèi)徑為28.5mm、壁厚度為3mm、高度為4.3mm、最大位移為1.3mm、最大承載為11400N的碟形彈簧3連接處的外徑為28.5mm，連接處凸臺的高度為5mm；定位套4的中間法蘭外徑為35mm、厚度為5mm，中孔直徑為16mm，上、下端連接部外徑分別為28.5mm和24mm，上下端連接部凸臺高度均為5mm。
一對等同碟形杠桿6的外徑為97mm、內(nèi)徑為24mm、厚度t＝3mm、底角θ＝30°；從外圓開始沿著徑向把碟形杠桿6切縫并沿圓周36等分，切縫的長度均為25mm；彈性螺桿1的長度為80mm，中孔直徑為16mm，端部法蘭直徑為30mm，厚度為8mm；傳感器5采用應(yīng)變片；
螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6依次套在彈性螺桿1上。定位鍵7將彈性螺桿1固定。
按正螺旋方向旋轉(zhuǎn)螺母2，螺母2與彈性螺桿1端部法蘭之間距離減少，對碟形彈簧3和碟形杠桿6施加軸向壓力，通過碟形杠桿6，把軸向力轉(zhuǎn)化為徑向膨脹力，徑向力的大小為軸向力的3.464倍。
軸向力的大小由應(yīng)變片5測量，碟形彈簧3的作用是使整個機(jī)構(gòu)有足夠的彈性。
反向旋轉(zhuǎn)螺母2，螺母2與彈性連桿1端部法蘭之間的距離增加，從而釋放壓力。
通過控制螺母2的旋轉(zhuǎn)量，來控制加載力的大小。
在加載過程中不斷地旋轉(zhuǎn)螺母，則可以得到動態(tài)載荷。
活塞環(huán)29的內(nèi)徑d＝97.6mm、外徑D＝106mm，厚度h＝4.2mm；彈性加載裝置的徑向力通過碟形杠桿6作用在活塞環(huán)29上，使活塞環(huán)29對缸套27產(chǎn)生壓力；活塞環(huán)29安裝在活塞環(huán)裝夾裝置28、30，然后一起固定在活塞連桿11上；摩擦力傳感器10豎直固定在冷卻器22與下支架14當(dāng)中；冷卻器22上有進(jìn)水口9和出水口21；冷卻器22和缸體25當(dāng)中還從下往上安裝著隔熱材料23、鋼板24；缸套27安裝在缸體25上，缸體25與缸套27形成一個加熱腔26；載熱油從載熱油流入口31進(jìn)入加熱腔，從流出口8流出加熱腔；電機(jī)13運轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器12帶動飛輪15和偏心軸18做旋轉(zhuǎn)運動；偏心軸18的偏心距為15mm，通過連桿19帶動十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20運動，從而把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的往復(fù)運動；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的往復(fù)運動帶動活塞連桿11、活塞環(huán)裝夾裝置28、30、活塞環(huán)29以及彈性徑向加載裝置做上下往復(fù)運動；偏心軸18安裝在軸承座16上，其中使用的是徑向滾子軸承17。
權(quán)利要求1.一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備，其特征在于，由彈性螺桿(1)、旋轉(zhuǎn)螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、應(yīng)變片(5)、碟形杠桿(6)、定位鍵(7)、摩擦力傳感器(10)、活塞連桿(11)、連軸器(12)、電機(jī)(13)、支架(14)、飛輪(15)、軸承座(16)、滾動軸承(17)、偏心軸(18)、連桿(19)、十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)、冷卻器(22)、隔熱材料(23)、鋼板(24)、帶有加熱腔(26)的缸體(25)、活塞環(huán)裝夾裝置(28，30)構(gòu)成；螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、碟形杠桿(6)依次套在彈性螺桿(1)上，定位鍵(7)將彈性螺桿(1)固定，螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、碟形杠桿(6)、彈性螺桿(1)它們組成彈性徑向加載裝置；設(shè)備從下往上依次為電機(jī)(13)與軸承座(16)安裝在支架(14)上，偏心軸(18)上裝著滾動軸承(17)和飛輪(15)，電機(jī)(13)與偏心軸(18)通過聯(lián)軸器(12)連接，偏心軸(18)的偏心端連接連桿(19)，連接連桿(19)往上連著十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)、活塞連桿(11)靠十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)的一端擰在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)的螺孔上、活塞連桿裝夾裝置(28)口朝上套在活塞連桿(19)上、活塞環(huán)(29)的刻有ring字的面朝上緊貼著活塞連桿裝夾裝置(29)、活塞環(huán)(29)的刻有ring字的面緊貼著活塞連桿裝夾裝置(30)，彈性徑向加載裝置的碟形杠桿(6)緊壓在活塞環(huán)(29)內(nèi)表面；摩擦力傳感器(10)用螺栓豎直安裝在支架(14)上，在摩擦力傳感器(10)組成的平面上水平緊貼著冷卻器(22)；鋼板(24)通過螺栓與冷卻器(22)連接，當(dāng)中夾著隔熱材料(23)；缸體(25)緊貼著鋼板(24)，用螺栓穿過鋼板(24)、隔熱材料(23)、冷卻器(22)固定在摩擦力傳感器上(10)；缸套(27)安裝在缸體(25)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備，其特征在于，摩擦力傳感器(10)是3-10個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備，其特征在于，在摩擦力傳感器(10)組成的平面上水平緊貼著冷卻器(22)；鋼板(24)通過螺栓與冷卻器(22)連接，當(dāng)中夾著隔熱材料(23)；缸體(25)緊貼著鋼板(24)，用螺栓穿過鋼板(24)、隔熱材料(23)、冷卻器(22)固定在摩擦力傳感器上(10)。
專利摘要一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗設(shè)備屬于摩擦磨損測試技術(shù)領(lǐng)域。是一種應(yīng)用機(jī)械式徑向載荷施加方法和設(shè)備進(jìn)行缸套和活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗的設(shè)備，通過對缸體加熱腔內(nèi)通入液體，既能加熱，又能保溫、恒溫。摩擦力傳感器直接固定在試驗機(jī)的支架上，消除了運動部件的慣性力對摩擦力測量結(jié)果造成的影響，使測量得到的摩擦力更加精確；在摩擦力傳感器與缸體之間用隔熱材料隔開、并且安裝了冷卻器，避免支架部份的溫度升高和摩擦力傳感器的溫度超過其最高工作溫度；本實用新型中所設(shè)計出來的各個零件、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、造價低、易于擴(kuò)廣。能夠裝備于實驗室作為缸套活塞環(huán)開發(fā)過程中的快速評價手段。
文檔編號G01M13/00GK2854566SQ20052014612
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者徐久軍, 林炳鳳, 嚴(yán)立 申請人:大連海事大學(xué)