[发明专利]发动机机体液压疲劳试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于发动机试验的设备，特别涉及一种以液压进行加载对发动机机体疲劳特性进行检测的试验系统。

背景技术

机体是整个发动机的骨架，支承和固定着所有的零部件，结构和负荷情况非常复杂。机体的结构包括气缸体、曲轴箱和支撑底座(或油底壳)。它是一个内部有很多隔板的复杂箱形壳体结构，其上装有发动机的气缸盖、曲轴连杆机构、所有的附件和附件传动机构，在此结构基础上按照其强度和刚度的要求布置了各种加强筋，并且各种运动件的润滑、受热件的冷却和发动机的固定安装也都通过机体来实现。

机体在发动机运转时承受很复杂的负荷：各缸内气体对气缸盖底面和气缸表面的均布气体压力，经活塞作用于各气缸壁的侧压力，经曲轴加在各主轴承上的力，支架对发动机的支承反力和反力矩。这些力的大小、方向随工况和曲轴转角不断变化，有些力的作用点也在不断变化。此外，即使在发动机不运转时，各气缸盖螺栓、主轴承螺栓也使被紧固部分受力。以上各种力和力矩使各部分受到交变的拉压弯扭，产生复杂的应力状态。

随着现在发动机设计中轻量化和高负荷化的趋势，机体工作可靠性得到越来越多的关注。研究机体疲劳特性的目的在于：保证发动机的正常工作、避免设计因偏重安全而浪费材料。

确定机体疲劳特性的方法不外乎两类。一是利用模拟或模型实验以至零件的实机试验来确定，二是利用计算来确定，这两种方法互为补充。在实际工程中，计算方法本身需要通过试验验证并提供定解的边界条件，而试验由于其精度和工作量的限制也往往需要通过计算分析得出更为详尽和全面的结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种发动机机体液压疲劳试验系统，即以液压进行加载对发动机机体疲劳特性进行检测的试验系统。

为解决该技术问题，本发明的技术方案是：

提供一种发动机机体液压疲劳试验系统，包括液压泵站，还包括液压脉冲加载机构、信号测量与监测系统、控制系统；其中，所述液压脉冲加载机构包括依次连接的液压共轨模块、液压伺服电磁阀、液压放大器和液压油缸，液压油缸与待测发动机机体相连；所述信号测量与监测系统包括依次电连接的应变片、应变仪、应变模块，以及电连接的压力传感器与AD模块，应变模块和AD模块均经下位机连接至上位机；所述控制系统包括前述下位机和上位机，其中下位机为采用美国NI公司的CRIO控制器，上位机为内置数据存储分析系统的PC机；下位机通过信号线分别接于液压共轨模块、液压放大器和液压伺服电磁阀。

液压共轨模块是一个具有一路高压油路进口通道和多路与液压伺服电磁阀连接的出口通道，并具有一定内腔容积的金属模块(其内腔容积大小应与整个液压系统的流量相匹配)。主要功能是稳定液压回路中的压力，消除回路中的压力波动，并完成高压油路与多个液压伺服电磁阀联通。

本发明中，还包括高压蓄能器和低压蓄能器；所述液压伺服电磁阀为三位四通阀，在阀门不同的启闭状态下，阀门内部通道与液压共轨模块的内部通道分别组成高压油路和低压油路；所述高压蓄能器与高压油路连通，低压蓄能器与低压油路连通，可分别接于液压共轨模块的两端。

本发明中，还包括一个用于承载待测发动机机体的机械台体；该机械台体包括支架、手柄、夹臂、导轨、减速机、传动机构和轮脚，可实现发动机机体的水平移动和翻转。

本发明中，还有一个安全及报警系统，包括用于检测液压油泄漏、管路堵塞、油箱液位、油箱温度、加载压力不正常、试验试件疲劳破坏或试验超时的报警检测单元中的至少一个；报警检测单元经下位机连接至上位机，下位机同时还通过信号线连接至总控制开关。

本发明中，当所述试验系统对待测发动机机体进行试验时，在待测发动机机体上装有模拟活塞连杆、模拟曲轴和主轴承底座，所有螺栓连接的螺栓力矩都与实际发动机装配力矩相同。

本发明中，当所述试验系统对待测发动机机体进行试验时，液压油缸位于待测发动机机体上并固定在一起，螺栓力矩与实际发动机缸盖装配力矩相同。

本发明中，当所述试验系统对待测发动机机体进行试验时，在模拟活塞连杆上和试验缸主轴承座上安装有应变片，该应变片依次电连接应变仪和应变模块，并经下位机连接至上位机。实际运用时可通过应变仪及美国NI公司的信号采集系统进行应变采集，利用所采集的应变信号作为试验发动机机体的疲劳破坏的判据，即通过监测试验发动机机体的应变变化来判断机体是否产生裂纹发生疲劳破坏。