一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，氣缸套（6）套合在外套（12）內(nèi)，并與外套（12）轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔（7），水腔（7）與恒溫水箱（14）連通，壓蓋（2）與氣缸套（6）端口連接，并壓接在外套（12）上，活塞（9）通過(guò)支座（11）和壓緊螺帽（13）固定在氣缸套（6）內(nèi)部，恒溫油箱（15）與活塞（9）內(nèi)部的油腔（8）連通，激光發(fā)射器（16）固定在活塞（9）的上方，紅外測(cè)溫器（17）固定在外圍支架上。本發(fā)明具有可操作性強(qiáng)、實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn),可以有效模擬活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中的受熱、冷卻狀態(tài)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活塞熱疲勞試驗(yàn)方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中承受很高的熱負(fù)荷，由此誘發(fā)的熱損傷故障頻發(fā)。而熱疲勞損傷是活塞熱損傷的主要失效形式。目前對(duì)活塞熱疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法主要有整機(jī)試驗(yàn)和部件級(jí)試驗(yàn)。整機(jī)試驗(yàn)，考慮到試驗(yàn)的周期性長(zhǎng)、費(fèi)用高、試驗(yàn)情況復(fù)雜，一旦使用條件、結(jié)構(gòu)、工藝、材質(zhì)等因素發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行試驗(yàn)，而且通過(guò)整機(jī)試驗(yàn)掌握活塞熱疲勞開(kāi)裂機(jī)理難度很大。模擬試驗(yàn)技術(shù)是一種行之有效的研究手段。
[0003]模擬試驗(yàn)采取交替加熱、冷卻的方式，使活塞的溫度在設(shè)置的最高溫度與最低溫度之間循環(huán)變化，直到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)，觀察微觀裂紋產(chǎn)生的傾向。模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確程度關(guān)鍵在于活塞加熱、冷卻的速度及冷卻方式，而熱源很難完全模擬活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中的真實(shí)受熱狀況。資料顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞的熱量大約90%由冷卻油腔帶走，10%的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳遞給氣缸套，由冷卻水帶走，因此，可以通過(guò)模擬活塞熱量傳遞的方式更加真實(shí)的模擬活塞熱疲勞現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是為了解決活塞熱疲勞損傷導(dǎo)致活塞失效的問(wèn)題，而提出了一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置。該裝置能夠真實(shí)地模擬活塞的熱疲勞現(xiàn)象，為研究活塞熱疲勞開(kāi)裂機(jī)理提供了有效的手段。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞
9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恒溫水箱14、恒溫油箱15、激光發(fā)射器16和紅外測(cè)溫器17，氣缸套6套合在外套12內(nèi)，并與外套12轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔7，水腔7與恒溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6端口連接，并壓接在外套12上，活塞9通過(guò)支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內(nèi)部，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8連通，激光發(fā)射器16固定在活塞9的上方，紅外測(cè)溫器17固定在外圍支架上。
[0006]進(jìn)一步地，水腔7與恒溫水箱14通過(guò)水管接頭5連通，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8通過(guò)油管接頭10連通。
[0007]進(jìn)一步地，所述的恒溫水箱14由水箱18及設(shè)置在水箱18內(nèi)部的第一 PID控制器19和第一外循環(huán)冷卻器20組成。
[0008]進(jìn)一步地，所述的恒溫油箱15由油箱21及設(shè)置在油箱21內(nèi)部的第二 PID控制器22和第二外循環(huán)冷卻器23組成。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是:本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)恒溫冷卻油箱、恒溫冷卻水箱，采用激光為熱源，有效的模擬了活塞的熱疲勞；本發(fā)明具有可操作性強(qiáng)、實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn)，可以有效模擬活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中的受熱、冷卻狀態(tài)。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]—種活塞熱疲57試驗(yàn)裝直，它包括壓蓋2、氣缸套6、活塞9、油管接頭10、支座11、外套12、壓緊螺帽13、恒溫水箱14、恒溫油箱15、激光發(fā)射器16和紅外測(cè)溫器17，氣缸套6套合在外套12內(nèi)，并與外套12轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔7，水腔7與恒溫水箱14連通，壓蓋2與氣缸套6端口連接，并壓接在外套12上，活塞9通過(guò)支座11和壓緊螺帽13固定在氣缸套6內(nèi)部，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8連通，激光發(fā)射器16固定在活塞9的上方，紅外測(cè)溫器17固定在外圍支架上。所述的水腔7與恒溫水箱14通過(guò)水管接頭5連通，恒溫油箱15與活塞9內(nèi)部的油腔8通過(guò)油管接頭10連通。所述的恒溫水箱14由水箱(18)及設(shè)置在水箱18內(nèi)部的第一 PID控制器19和第一外循環(huán)冷卻器20組成。所述的恒溫油箱15由油箱21及設(shè)置在油箱21內(nèi)部的第二 PID控制器22和第二外循環(huán)冷卻器23組成。
[0012]系統(tǒng)工作過(guò)程:首先連接非標(biāo)設(shè)計(jì)的進(jìn)回水管、油管，將活塞9固定在氣缸套6中，然后調(diào)整好激光器16位置和紅外測(cè)溫儀17監(jiān)測(cè)區(qū)域，如圖1所示。開(kāi)啟水箱、油箱加熱裝置，待溫度達(dá)到設(shè)定溫度后開(kāi)啟冷卻水、冷卻油，循環(huán)冷卻活塞；開(kāi)啟激光器16、紅外測(cè)溫儀17數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)軟件、熱疲勞控制軟件，使活塞9溫度在最高、最低設(shè)置溫度間循環(huán)變化。
[0013]試驗(yàn)中，活塞9升溫過(guò)程，激光器16 —直開(kāi)啟，當(dāng)活塞9溫度升到設(shè)定溫度，激光關(guān)閉，活塞9試樣冷卻，當(dāng)溫度冷卻到設(shè)定溫度，激光器16再次開(kāi)啟。活塞9 一直通過(guò)恒溫冷卻油箱15、恒溫冷卻水箱14冷卻，通過(guò)加熱器、第一外循環(huán)冷卻器20、第二外循環(huán)冷卻器23和第一 PID控制器19和第二 PID控制器22，保證油箱、水箱在設(shè)定溫度下恒溫工作，并且可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水箱、油箱的設(shè)定壓力及溫度，控制活塞9熱量的傳遞。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞熱疲試驗(yàn)裝直，它包括壓蓋(2)、氣缸套(6)、活塞(9)、油管接頭(10)、支座(11)、外套(12)、壓緊螺帽(13)、恒溫水箱(14)、恒溫油箱(15)、激光發(fā)射器(16)和紅外測(cè)溫器(17 )，其特征是:氣缸套(6 )套合在外套(12 )內(nèi)，并與外套(12 )轉(zhuǎn)成一個(gè)密閉區(qū)域水腔(7 )，水腔(7 )與恒溫水箱(14)連通，壓蓋(2 )與氣缸套(6 )端口連接，并壓接在外套(12 )上，活塞(9 )通過(guò)支座(11)和壓緊螺帽(13 )固定在氣缸套(6 )內(nèi)部，恒溫油箱(15 )與活塞(9)內(nèi)部的油腔(8)連通，激光發(fā)射器(16)固定在活塞(9)的上方，紅外測(cè)溫器(17)固定在外圍支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征是:水腔(7)與恒溫水箱(14)通過(guò)水管接頭(5)連通，恒溫油箱(15)與活塞(9)內(nèi)部的油腔(8)通過(guò)油管接頭(10)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征是:所述的恒溫水箱(14)由水箱(18)及設(shè)置在水箱(18)內(nèi)部的第一 PID控制器(19)和第一外循環(huán)冷卻器(20)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征是:所述的恒溫油箱(15)由油箱(21)及設(shè)置在油箱(21)內(nèi)部的第二 PID控制器(22)和第二外循環(huán)冷卻器(23)組成。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103994879SQ201410155758
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】宋吉林, 龐銘, 甄洪梅, 王建平, 強(qiáng)慧, 袁曉帥, 王旭蘭, 任偉 申請(qǐng)人:中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所(天津)