活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，包括试验机座、活塞支座、调整缸套、试验缸体、载荷放大器和低压腔体，所述低压腔体的内孔与低压触动头的顶面之间形成低压输入腔A，所述高压触动头的底面、试验活塞的顶面、调整缸套构成高爆压作用腔B，所述试验机座、调整缸套、试验活塞的底部形成惯性力作用腔C，所述低压输入腔A、高爆压作用腔B和惯性力作用腔C分别通过各自的油道连接电液伺服系统。本发明专利技术采用三通道输入三油腔控制的试验方法，三个压力腔分别由电液伺服系统三路通道进行油量补充、载荷施加或压力监控。实现了设备低压力输出，试件头部高载荷施加，试件底部裙部异步承载的工作目标。

【技术实现步骤摘要】
活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置
本专利技术属于活塞试验装置
，尤其是涉及一种活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置。
技术介绍
活塞作为发动机燃烧室的组成零件，工作中承受着高温、高压的周期性作用，其结构强度及疲劳可靠性至关重要。特别是活塞顶部及活塞销孔承载部位由于超载、超速非正常工作状况以及发动机强化后爆压与转速提升导致活塞承受负荷加大，活塞环岸、凹坑、活塞销孔口等位置出现开裂故障。另外，在新产品的开发阶段及时发现活塞结构疲劳强度的薄弱环节，验证方案的可行性，往往会在计算仿真的基础上进行部件疲劳试验加以验证。活塞部件疲劳试验考核有两个途径，一是整机搭载疲劳试验，一种机械部件疲劳试验。前者试验过程繁琐、费用高、风险大、效率低。但是，活塞工作环境真实，载荷综合作用明显，可信度高等。后者试验采用专用的试验装置使活塞部件放置于模拟的曲轴箱缸套环境当中，利用压力油模拟燃气压力与惯性力分别作用于活塞顶部与底部裙部。优点是试验过程简单，装配方便，成本低，试验样本数量、方案等变化灵活，载荷控制方便，工况模拟范围大等。不足之处是试验频率低，缺失热力影响，载荷作用单一。另外，活塞疲劳试验装置与电液伺服系统简单连接，模拟压力受设备能力影响大，制约高爆压下高安全系数试验压力的施加，高承载活塞疲劳强度的验证与考核能力不足。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，以提高试验装置的高承载活塞疲劳强度的验证与考核能力。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，包括试验机座、活塞支座、调整缸套、试验缸体、载荷放大器和低压腔体，所述试验缸体的底部固定连接试验机座，顶部固定连接低压腔体，所述调整缸套为圆筒状结构，其外圆与试验缸体内圆间隙配合；所述试验机座的上表面与活塞支座固定连接，所述活塞支座上部通过活塞销与试验活塞连接，所述活塞支座与调整缸套组合后成偏心结构；所述载荷放大器包括上下设置且固定连接在一起的低压触动头和高压触动头，所述低压腔体的内孔与低压触动头密封配合，所述高压触动头与所述调整缸套的内孔密封配合；所述低压腔体的内孔与低压触动头的顶面之间形成低压输入腔A，所述高压触动头的底面、试验活塞的顶面、调整缸套构成高爆压作用腔B，所述试验机座、调整缸套、试验活塞的底部形成惯性力作用腔C，所述低压输入腔A、高爆压作用腔B和惯性力作用腔C分别通过各自的油道连接各自的电液伺服系统。进一步的，所述低压腔体上设有连通低压输入腔A的液压油输入孔E2和压力监测通道M2；所述低压腔体的顶部固定连接液压接头，液压接头依次通过过渡油管、载荷放大器内的高压油道连通高爆压作用腔B，液压接头上设有进油通道E1和压力监测通道M1；所述试验机座上设有连通惯性力作用腔C的进油通孔E3和压力监测通孔M3。进一步的，所述低压触动头和高压触动头的相应位置开设一道与高爆压作用腔B连通的高压油道，其两侧低压触动头和高压触动头之间均设置密封圈；所述低压触动头顶部的高压油道位置设置过渡沉孔，过渡沉孔与过渡油管密封连接，过渡油管与液压接头相连；所述过渡油管为两端外径开设密封槽，内径为通孔的承压油管，与载荷放大器、低压腔体为插孔式配合；液压接头侧壁开设横向通孔，形成压力监测通道M1。进一步的，所述活塞支座呈梯形结构，其上部开设活塞座孔、定位止口、连接螺栓孔，通过活塞销与试验活塞形成铰链连接结构。进一步的，所述调整缸套为薄壁筒状结构，其底部设有承压的凸沿，凸沿上设有拆卸螺孔，调整缸套底部设有与凸沿配合的沉孔，拆卸螺孔与试验缸体的缸孔相匹配，利用拆卸螺孔拆装；调整缸套的上端面对低压触动头进行限位。进一步的，所述试验缸体为法兰式结构，通过上部的法兰结合高强度螺栓连接低压腔体，通过底部法兰结合高强度螺栓连接试验机座。进一步的，所述低压触动头和高压触动头的周向分别开设两道密封槽，配合密封圈实现高爆压作用腔B、低压输入腔A的油压密封。进一步的，所述低压触动头顶部开设蓄油槽。进一步的，所述试验机座与活塞支座采用圆柱销定位，螺栓固定连接；试验机座上表面的止口与调整缸套的内径间隙配合，端面接触；试验机座上分别设置径向和端面两道密封结构，利用氟橡胶密封圈密封。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：(1)本专利技术采用三通道输入三油腔控制的试验方法，三个压力腔分别由电液伺服系统三路通道进行油量补充、载荷施加或压力监控。利用液体压力放大器将低压油有效转换为燃烧室所需高压试验油，形成高压载荷从而作用于活塞试件。实现了设备低压力输出，试件头部高载荷施加，试件底部裙部异步承载的工作目标。其设备工作强度低、试验频率高、消耗费用低；试验载荷高、试验能力强、试验研究范围广。(2)活塞疲劳试验装置采用三通道输入三油腔控制的试验方法，形成低压载荷施加，高压载荷输出，独立监控，协调作用，有效降低了伺服系统工作强度，提高了试验频率高，降低了试验周期，减少了能源消耗与试验成本，延长了设备使用寿命。(3)载荷放大器为高、低压触动头组合设计，可以与调整缸套一起根据试验活塞规格不同进行尺寸调整而保持整个装置整体组成不变，提高了活塞试验装置的重复利用率，保证了其通用性，有效降低的了前期经济投入。(4)该装置载荷放大倍数可因需调整，高爆压载荷施加便利，辅助以180度相位差的惯性力，分别作用于活塞头部与底部裙部，双向高载荷液力作用，活塞整体受力合理，活塞受力模拟相似度高。试验载荷余度大、试验能力强、能够满足高强度活塞疲劳强度等极限性试验方案研究。(5)载荷放大器、活塞支座、过渡油管等构件设置多级橡胶圈密封措施，有效保证载荷放大器低压腔体、高压腔体、底部裙部腔体的可靠密封。缸内爆发压力与活塞底部惯性力得到有效建立，保证了试验过程的稳定与压力变化。(6)调整缸套限位结构设计，使放大器触动头上下微动灵活、限位准确，可以有效保证试验活塞的试验安全，而不发生撞击损伤。(7)本专利技术整个装置结构紧凑，占用空间小；压力转化调整灵活，试验载荷比精确；高强度螺栓组合，结构调整方便。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置的正面剖视图；图2为本专利技术实施例所述活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置的侧面剖视图；图3为本专利技术实施例所述活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置水平剖面图。附图标记说明：试验机座1、活塞支座2、调整缸套3、试验缸体4、载荷放大器5、低压腔体6、过渡油管7、液压接头8、高强度螺栓9、试验活塞10。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，其特征在于：包括试验机座、活塞支座、调整缸套、试验缸体、载荷放大器和低压腔体，所述试验缸体的底部固定连接试验机座，顶部固定连接低压腔体，所述调整缸套为圆筒状结构，其外圆与试验缸体内圆间隙配合；所述试验机座的上表面与活塞支座固定连接，所述活塞支座上部通过活塞销与试验活塞连接，所述活塞支座与调整缸套组合后成偏心结构；所述载荷放大器包括上下设置且固定连接在一起的低压触动头和高压触动头，所述低压腔体的内孔与低压触动头密封配合，所述高压触动头与所述调整缸套的内孔密封配合；所述低压腔体的内孔与低压触动头的顶面之间形成低压输入腔A，所述高压触动头的底面、试验活塞的顶面、调整缸套构成高爆压作用腔B，所述试验机座、调整缸套、试验活塞的底部形成惯性力作用腔C，所述低压输入腔A、高爆压作用腔B和惯性力作用腔C分别通过各自的油道连接电液伺服系统。

【技术特征摘要】
1.活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，其特征在于：包括试验机座、活塞支座、调整缸套、试验缸体、载荷放大器和低压腔体，所述试验缸体的底部固定连接试验机座，顶部固定连接低压腔体，所述调整缸套为圆筒状结构，其外圆与试验缸体内圆间隙配合；所述试验机座的上表面与活塞支座固定连接，所述活塞支座上部通过活塞销与试验活塞连接，所述活塞支座与调整缸套组合后成偏心结构；所述载荷放大器包括上下设置且固定连接在一起的低压触动头和高压触动头，所述低压腔体的内孔与低压触动头密封配合，所述高压触动头与所述调整缸套的内孔密封配合；所述低压腔体的内孔与低压触动头的顶面之间形成低压输入腔A，所述高压触动头的底面、试验活塞的顶面、调整缸套构成高爆压作用腔B，所述试验机座、调整缸套、试验活塞的底部形成惯性力作用腔C，所述低压输入腔A、高爆压作用腔B和惯性力作用腔C分别通过各自的油道连接电液伺服系统。2.根据权利要求1所述的活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，其特征在于：所述低压腔体上设有连通低压输入腔A的液压油输入孔E2和压力监测通道M2；所述低压腔体的顶部固定连接液压接头，液压接头依次通过过渡油管、载荷放大器内的高压油道连通高爆压作用腔B，液压接头上设有进油通道E1和压力监测通道M1；所述试验机座上设有连通惯性力作用腔C的进油通孔E3和压力监测通孔M3。3.根据权利要求2所述的活塞部件疲劳试验高爆压模拟装置，其特征在于：所述低压触动头和高压触动头的相应位置开设一道与高爆压作用腔B连通的高压油道，其两侧低压触动头和高压触动头之间均设置密封圈；所述低压触动头顶部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄建兵，侯晔星，王根全，张丽强，王昊，闫玮，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12