[发明专利]一种活塞测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，特别涉及一种活塞测试装置。

背景技术

活塞是发动机实现热能-机械能转换的核心零件，其中活塞头部与发动机的缸套壁组合形成燃烧室、承受高温燃气爆燃产生的巨大膨胀推动压力和热能，工作环境最为恶劣，因此其耐机械疲劳和热应力疲劳的能力将直接影响到整个活塞的结构性能和使用寿命；因此在活塞研发阶段，均需要对活塞顶部进行性能测试和使用疲劳测试。由于活塞实际工作中是受爆燃气体机械推力和热力的共同作用，因此只有在温度条件、机械压力条件均能模拟实际工作特性的情况下才能完成工作特性的评价和评估，目前现有的活塞测试主要采用两种方法：一种是直接在发动机台架进行实际耐久性能测试，另外一种是采用CAE软件进行温度场、机械应力场模拟。其中在发动机台架上进行耐久性能测试虽然是真实的发动机实际工作特性，但是开发试验周期很长，不利于市场竞争，且发动机台架价格昂贵、不适合规模性测试；采用CAE软件分析只是利用边界条件进行理论分析，不能得到精确的测试结果。

发明内容

为解决现有的发动机台架实际耐久性能测试开发周期长，不适合规模性测试的问题，本发明提供一种新的活塞测试装置。

本发明提供一种活塞测试装置，包括平台底座、平台支架、活塞连杆、缸套、冷却单元和热机耦合单元；所述活塞连杆和所述缸套安装在所述平台底座上；所述热机耦合单元安装在所述平台支架上，用于提供测试的周期性高温高压环境；待测试的活塞通过活塞销连接所述活塞连杆并安装在所述缸套内；所述热机耦合单元、所述缸套和所述活塞形成密封空间。

通过热机耦合单元提供周期性的压力和持续高温，可模拟发动机燃烧室内混合气体爆燃产生的高温高压环境，测试活塞的主要受力情况，也就是活塞顶部的机械力情况和热应力情况，较为方便地实现热机耦合测试。

可选的，所述热机耦合单元包括加热线圈、冲程机；所述冲程机具有冲程杆和连接在所述冲程杆端部的压块；所述压块安装在所述缸套内，与所述缸套和所述活塞形成密封空间；所述密封空间内填装有缓冲粉末。

采用冲程机冲压缓冲粉末，利用缓冲粉末的缓冲作用将压块的刚性作用力转换为传递至活塞顶部模拟混合气体爆燃产生的分散推力，利用加热线圈产生热量模拟爆燃气体产生的热量并传递至活塞顶部，模拟活塞工作环境。

可选的，所述冲程机为液压式冲程机。

可选的，还包括温度监测部件；所述温度监测部件与所述加热线圈连接，监测所述密封空间的温度并根据温度控制所述加热线圈工作状态。

可选的，所述热机耦合单元具有气体循环部件和密封盖；所述密封盖、所述缸套和所述活塞形成所述密封空间；所述气体循环部件用于周期性地向所述密封空间供应并回收高温高压气体。

利用高温高压气体周期性进入密封空间作用于活塞，形成高温高压环境也可较好的模拟活塞受力情况。

可选的，还具有用于控制所述热机耦合单元工作特性的控制单元；所述控制单元用于调节所述热机耦合单元的压力波形、频率和循环次数。

设置控制装置调节热机耦合单元的工作特性，可模拟各个发动机转速下、各种负载情况下活塞受力特性，改变活塞受力情况进行多情况测试。

可选的，所述冷却单元具有冷却泵、用于冷却冷却液的外冷却器；所述平台底座、所述活塞形成密封的冷却液腔；由所述冷却泵驱动冷却液在所述冷却液腔和所述外冷却器间循环。

设置冷却单元冷却活塞，能够更为真实的模拟实际情况下活塞热量传导，进而使得活塞热应力情况更符合真实状态，提高了测试和实际情况的符合度。

附图说明

图1为本发明活塞测试装置实施例一示意图；

图2为本发明活塞测试装置实施例二示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。