一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台及试验方法技术

本发明专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，活塞坯料与活塞相连接，活塞坯料的下方固定有进油管和回油管，活塞坯料的外围缠绕有加热电阻丝；透明防溅罩中设置有两根电极导杆，两导电刷经导线分别与加热电阻丝的两端相连接；活塞坯料上设置有对其温度进行检测的温度传感器。本发明专利技术的试验方法，包括：a).输出电压调节；b).模拟活塞运动；c).活塞坯料冷却；d).计算带走热量；e).判断散热是否均衡；f).温度采集；g).可变发热功率实验。本发明专利技术的试验台及试验方法，无需加工与实际活塞相同尺寸的工件，在活塞坯料上加工待测试的内冷油道即可，既降低了实验成本，又缩短了实验时间，有益效果显著，适于应用推广。

【技术实现步骤摘要】
一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台及试验方法
本专利技术涉及一种试验台及试验方法，更具体的说，尤其涉及一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台及试验方法。
技术介绍
随着燃油机械向低排放、高强度方面的发展，对活塞的机械性能和散热效果提出了更高的要求。活塞在缸体中高速往复运动，并处于高温燃烧气体环境中，使得活塞的温度较高。为了降低活塞在工作时的温度，活塞内设置有内冷油道，通过向内冷油道内喷入冷却油液，实现对活塞的降温目的。内冷油道的形状和尺寸大小，不仅会影响活塞的散热能力，而且还会影响活塞的机械强度，因此设计出合理尺寸和形状的油道，有利于活塞长期稳定工作。目前，活塞内冷油道的设计和实验，只能针对每一种内冷油道，设计出规范尺寸的活塞，然后将活塞装到气缸上进行实验，不仅增加了设计成本，而且也延长了实验周期。如果能在与活塞相同材质的坯料上加工出待实验的内冷油道，并让坯料模拟活塞的运动状态和工作环境，通过测试坯料上内冷油道的散热效果，将会降低实验成本和缩短实验时间。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台及试验方法。本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，包括驱动电机、燃油发动机、活塞坯料、可控喷油嘴、透明防溅罩和加热电源，驱动电机的输出轴经连接轴与燃油发动机的曲轴相连接，燃油发动机的曲轴经连杆连接有活塞；活塞坯料中设置有内冷油道，透明防溅罩为内部中空且两端开口的圆筒；其特征在于：透明防溅罩固定于活塞的下方，活塞坯料设置于透明防溅罩中，活塞坯料经固定杆与活塞相连接，活塞坯料的下方固定有与其内冷油道相通的进油管和回油管，活塞坯料的外围缠绕有加热电阻丝；可控喷油嘴固定于进油管的下方，用于向活塞坯料的内冷油道中喷入冷却油液；所述加热电源由交流电源和可调变压器组成，透明防溅罩的内壁上沿其长度方向设置有两根电极导杆，两根电极导杆上均设置有可上下运动的导电刷；交流电源与可调变压器的输入端相连接，可调变压器的输出端分别与两根电极导杆相连接，两导电刷经导线分别与加热电阻丝的两端相连接；所述活塞坯料上设置有对其温度进行检测的温度传感器。本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，所述透明防溅罩的下方设置有接油盘，接油盘对使用完毕的冷却液进行存储。本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，所述驱动电机连接有电机控制面板，电机控制面板对驱动电机运动状态进行控制。本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台的试验方法，通过以下步骤来实现：a).输出电压调节，将可调变压器的输出调节至某一固定值U，以使加热电阻丝以恒定的功率P=U2/R发热，实现对活塞坯料的加热，R为加热电阻丝的阻值；b).模拟活塞运动，启动驱动电机以带动燃油发动机的曲轴进行转动，进而使得活塞通过固定杆带动活塞坯料进行同步运动；c).活塞坯料冷却，在活塞坯料加热和上下往复运动的过程中，通过周期性地开启可控喷油嘴向内冷油道中喷入冷却油液，以实现对活塞坯料的冷却降温；d).计算带走热量，实验过程中，周期性地采集流入至接油盘上冷却油液的温度，设其平均值为t1；实验结束后，称量流至接油盘（19）中油液的质量，设置为m；则通过公式（1）计算冷却油液从活塞坯料的内冷油道带走的热量Q：Q=c·m·（t1-t0）（1）其中，c为冷却油液的比热容，t0为从可控喷油嘴喷出的冷却油液的温度；e).判断散热是否均衡，设实验时长为T0，通过公式（2）的计算结果判断活塞坯料的吸热和散热是否均衡：△Q=U2/R·T0-Q=U2/R·T0-c·m·（t1-t0）（2）如果计算结果△Q的大小在合理的热量损失范围之内，则表明具有目前内冷油道结构的活塞坯料散热是均匀的；如果△Q的值过大，则表明具有目前内冷油道结构的活塞坯料散热性能不佳；f).温度采集，在实验过程中，通过温度传感器周期性地采集活塞坯料的温度，设其温度值分别为T1、T2、…、Tn；并判断所检测的温度值是否超过了活塞坯料的最高限定温度，如果存在超过的温度值，则表明具有目前内冷油道结构的活塞坯料不满足当前发热条件下的散热；g).可变发热功率实验，逐级增大可调变压器的输出，每增大一次均进行步骤b)至步骤f)的实验，以分析具有目前内冷油道结构的活塞坯料所能承受的最大发热范围。本专利技术的有益效果是：本专利技术的试验台及试验方法，待测试的活塞坯料通过固定杆与燃油发动机上的活塞相连接，实现了待测试活塞坯料与活塞的同步运动，使得活塞坯料模拟出与实际活塞的同步运动。通过在透明防溅罩中设置两电极导杆，且电极导杆上的导电刷经导线与活塞坯料上的加热电阻丝相连接，通过导电刷在电极导杆上的上下运动，实现了活塞坯料上下往复运动过程中对加热电阻丝的供电，实现了对活塞坯料所处高温环境的模拟。由于无需加工与实际活塞相同尺寸的工件，在活塞坯料上加工待测试的内冷油道即可，既降低了实验成本，又缩短了实验时间，有益效果显著，适于应用推广。附图说明图1为本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台的结构图。图中：1可控喷油嘴，2进油管，3回油管，4活塞坯料，5加热电阻丝，6透明防溅罩，7温度传感器，8电极导杆，9交流电源，10可调变压器，11固定杆，12导电刷，13驱动电机，14连接轴，15燃油发动机，16曲轴，17连杆，18活塞，19接油盘，20电机控制面板。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，给出了本专利技术的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台的结构图，其由驱动电机13、电机控制面板20、燃油发动机15、曲轴16、连杆17、活塞18、透明防溅罩6、可控喷油嘴1、电极导杆8、导电刷12、固定杆11组成，电机控制面板20用于控制驱动电机13的运行，驱动电机13的输出经连接轴14与燃油发动机15的曲轴16相连接，以便驱动电机13带动燃油发动机15进行运行。燃油发动机15的曲轴16经连杆17带动活塞18进行运动，曲轴16、连杆17和活塞18为燃油发动机15的固有结构。所示透明防溅罩6为两端开口内部为空腔的圆柱筒状，透明防溅罩6固定于活塞18的正下方。活塞坯料4位于透明防溅罩6中，并通过固定杆11与活塞18固定连接，以实现活塞坯料4与活塞18的同步上下往复运动。活塞坯料4中设置有内冷油道，活塞坯料4下方的两侧分别设置有进油管2和回油管3，进油管2、回油管3均与活塞坯料4中的内冷油道相通。可控喷油嘴1设置于活塞坯料4的下方，且可控喷油嘴1的出口与进油管2的开口对其，以便可控喷油嘴1喷出的冷却油液经进油管2进入活塞坯料4的内冷油道中，实现对活塞坯料4的冷却。电极导杆8的数量为两个，两电极导杆8设置于透明防溅罩6的内壁上，并沿其长度方向设置，每根电极导杆8上均设置有导电刷12，导电刷12可在电极导杆8上自由滑动。活塞坯料4的外围缠绕有加热电阻丝5，加热电阻丝5的两端分别与导电刷12相连接。在活塞坯料4随活塞18上下往复运动的过程中，通过导电刷12在电极导杆8上的运动，可实现对加热电阻丝5的不间断供电。所示加热电源由交流电源9和可调变压器10组成，交流电源9可采用220V的交流市电，交流电源9接于可调变压器10的输入端，可调变压器10的输出端分别与两电极导杆8的顶端相连接，以通过电极导杆8和导电刷12对加热电阻丝5进行供电。所示活塞坯料4上还设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，包括驱动电机（13）、燃油发动机（15）、活塞坯料（4）、可控喷油嘴（1）、透明防溅罩（6）和加热电源，驱动电机的输出轴经连接轴（14）与燃油发动机的曲轴（16）相连接，燃油发动机的曲轴经连杆（17）连接有活塞（18）；活塞坯料中设置有内冷油道，透明防溅罩为内部中空且两端开口的圆筒；其特征在于：透明防溅罩固定于活塞的下方，活塞坯料设置于透明防溅罩中，活塞坯料经固定杆（11）与活塞相连接，活塞坯料的下方固定有与其内冷油道相通的进油管（2）和回油管（3），活塞坯料的外围缠绕有加热电阻丝（5）；可控喷油嘴固定于进油管的下方，用于向活塞坯料的内冷油道中喷入冷却油液；所述加热电源由交流电源（9）和可调变压器（10）组成，透明防溅罩的内壁上沿其长度方向设置有两根电极导杆（8），两根电极导杆上均设置有可上下运动的导电刷（12）；交流电源与可调变压器的输入端相连接，可调变压器的输出端分别与两根电极导杆相连接，两导电刷经导线分别与加热电阻丝的两端相连接；所述活塞坯料上设置有对其温度进行检测的温度传感器（7）。

【技术特征摘要】
1.一种测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，包括驱动电机（13）、燃油发动机（15）、活塞坯料（4）、可控喷油嘴（1）、透明防溅罩（6）和加热电源，驱动电机的输出轴经连接轴（14）与燃油发动机的曲轴（16）相连接，燃油发动机的曲轴经连杆（17）连接有活塞（18）；活塞坯料中设置有内冷油道，透明防溅罩为内部中空且两端开口的圆筒；其特征在于：透明防溅罩固定于活塞的下方，活塞坯料设置于透明防溅罩中，活塞坯料经固定杆（11）与活塞相连接，活塞坯料的下方固定有与其内冷油道相通的进油管（2）和回油管（3），活塞坯料的外围缠绕有加热电阻丝（5）；可控喷油嘴固定于进油管的下方，用于向活塞坯料的内冷油道中喷入冷却油液；所述加热电源由交流电源（9）和可调变压器（10）组成，透明防溅罩的内壁上沿其长度方向设置有两根电极导杆（8），两根电极导杆上均设置有可上下运动的导电刷（12）；交流电源与可调变压器的输入端相连接，可调变压器的输出端分别与两根电极导杆相连接，两导电刷经导线分别与加热电阻丝的两端相连接；所述活塞坯料上设置有对其温度进行检测的温度传感器（7）。2.根据权利要求1所述的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，其特征在于：所述透明防溅罩（6）的下方设置有接油盘（19），接油盘对使用完毕的冷却液进行存储。3.根据权利要求1或2所述的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台，其特征在于：所述驱动电机（13）连接有电机控制面板，电机控制面板对驱动电机运动状态进行控制的电机控制面板（20）。4.一种基于权利要求1所述的测试活塞内冷油道冷却能力的试验台的实验方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).输出电压调节，将可调变压器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：章健，郭金宝，刘瑞，邓立君，吴国栋，付强，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：山东,37