一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台制造技术

本发明专利技术涉及一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，属于测试装备技术领域。本发明专利技术包括加热装置、工位交换装置、冷却装置、控制装置，通过直线气缸带动直线导轨，以实现两工件交替变换加热工位和冷却工位，实现冷却机构分别对两工件进行冷却。本发明专利技术可以设定工件表面温度或试件加热冷却时间为控制条件，可同时对两个工件进行试验，一个进行加热，一个进行冷却，简单、实用、效率高，可以方便、快捷的对工件的热冲击和热疲劳强度进行试验研究，能够有效的缩短试验周期和节约成本，并提高试验研究的准确性。

A test platform for thermal fatigue properties of components under thermal shock loading

The invention relates to a test platform for thermal fatigue properties of components under the action of thermal shock loading, which belongs to the field of test equipment technology. The invention comprises a heating device, a work exchange device, a cooling device and a control device. A linear guide rail is driven by a straight cylinder to realize the alternation of two workpiece alternation heating stations and cooling stations, and the cooling mechanism to cool the two workpieces respectively. The invention can set the workpiece surface temperature or specimen heating and cooling time as control conditions, at the same time to test two parts, one for heating, a cooling, simple, practical, high efficiency, can heat impact on the workpiece conveniently and quickly and heat fatigue strength test, can effectively shorten the test cycle and save the cost, and improve the accuracy of experimental research.

【技术实现步骤摘要】
一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台
本专利技术涉及一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，特别是一种应用于内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件热强度考核的试验测试平台，属于测试装备

技术介绍
伴随着科学的发展、技术的进步，内燃机不断使用多气门技术、废气涡轮增压技术、电子控制燃油喷射技术、分层燃烧技术、EGR排气再循环技术等以提高内燃机的热效率、升功率和升扭矩、降低排放、降低油耗。内燃机强化程度的不断提高，导致内燃机高的热负荷问题，尤其是组成内燃机燃烧室的受热部件如活塞、缸盖、气缸套等的热负荷不断增加，热应力和热变形不断增大，受热部件的工作环境日益恶化，使受热部件材料的高温力学性能下降，导致其可靠性和使用寿命降低。如果在内燃机受热部件的材料、设计、加工工艺等方面的设计或技术改进不当（结构设计不合理、冷却能力不足、材料热强度不足等），活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它受热零部件将无法满足使用要求，会产生裂纹等损伤，甚至导致整机报废，严重阻碍着发动机的寿命、可靠性、经济性和排放性等性能的提升，制约着高强化内燃机的进一步发展。因此，自主设计研发一台高效率、高自动化的受热零部件热疲劳模拟试验测试考核平台，不仅可以为高强化内燃机受热部件的可靠性和耐久性设计提供考核手段，而且可以为受热部件热疲劳基础理论、试验标准和规范的研究提供可靠的试验平台。与此同时，模拟试验研究具有准确性高、拓展性好、试验周期短、能耗低、效率高和适用性广优势，是一种有效的研究手段。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提供一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，用于解决受热零部件的热疲劳实验研究中存在的准确率不高、能耗高、效率低、适用性不广的问题，应用于内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它受热零部件强度考核的试验平台，结构简单、实用、工作效率高。本专利技术技术方案是：一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，包括加热装置6、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置6上设有保温腔7；工位交换装置包括直线导轨I23、直线导轨II25、直线气缸I3、工件夹具10、直线气缸II12、直线气缸III15、直线气缸IV21、直线气缸V24、工件支架20；冷却装置有冷却系统17；控制装置包括红外测温仪I8、红外测温仪II16、红外测温仪III19；所述试验箱体1内安装试验台支架2，试验箱体1的左上部分为加热装置6和保温腔7，工件I5和工件II18分别由工件夹具10固定在两个工件支架20上，两个工件支架20分别与直线气缸I3和直线气缸IV21连接，两个工件支架20分别安装在直线导轨I23的两个轨道上，并且两个工件支架20均可沿直线导轨I23的轴线方向滑动，直线导轨I23安装在直线导轨II25上，直线导轨I23与直线气缸V24相连接，并且直线导轨I23可沿直线导轨II25的轴线方向滑动，直线导轨II25固定在试验台支架2上，红外测温仪I8位于工件I5正后方，且固定在工件I5的工件支架20上，红外测温仪III19位于工件II18正后方，且固定在工件II18的工件支架20上，红外测温仪II16与直线气缸II12相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I5和工件II18在其冷却工况下的顶部温度，冷却系统17与直线气缸III15连接，并存在两个工位，分别对工件I5和工件II18交替冷却。所述红外测温仪II16由直线气缸II12驱动前后移动，测量工件I5和工件II18在冷却工位的顶部温度，红外测温仪I8和红外测温仪III19分别固定在工件支架20上，跟随工件支架20运动，用于测量工件I5和工件II18在加热工位和冷却工位的工件底部温度。所述加热装置6是一种燃气燃烧器，能燃烧天然气、液化石油气，根据不同的情况选择不同的燃料进行燃烧。所述工件I5和工件II18与工件夹具10之间有一层隔热层9，以减少工件I5和工件II18在加热工位下通过工件支架20散热而产生的热量损失，使活塞能够快速升温。所述直线导轨I23和直线导轨II25上均设置有位置传感器I22、位置传感器II26，能精确定位两个工件支架的位置，以确保工件能顺利到达工位。所述试验台支架2安装在试验箱体1内中间部位，其顶部安装烟罩11、排烟管13和高温管道抽风机14。所述加热装置6上安装有燃气压力表、燃气总阀，以检测燃气的消耗量，当模拟试验台出现异常故障或试验结束时，控制系统切断燃气总阀。所述试验台支架2上设有燃气检测器，燃气检测器与控制系统中的下位机相连接。本专利技术所述的元件均为市售的普通元件。本专利技术的有益效果是：此试验测试平台简单，由基本的机械机构构成，具有很好的稳定性；实用性强，应用广泛，该试验测试平台可以对不同的试件进行试验研究，不仅仅局限于内燃机，对其它受热零部件均适用；工作效率高，活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件热冲击（疲劳）模拟试验研究时可以同时试验两组试件，不但节约了试验费用，也大大的缩短了试件的研发周期，并提高试验研究的准确性。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术俯视图。图1中各标号：1-试验箱体、2-试验台支架、3-直线气缸I、4-保温腔支架、5-工件I、6-加热装置、7-保温腔、8-红外测温仪I、9-隔热层、10-工件夹具、11-烟罩、12-直线气缸II、13-排烟管、14-高温管道抽风机、15-直线气缸III、16-红外测温仪II、17-冷却系统、18-工件II、19-红外测温仪III、20-工件支架、21-直线气缸IV、22-位置传感器I、23-直线导轨I、24-直线气缸V、25-直线导轨II、26-位置传感器II。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，包括加热装置6、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置6上设有保温腔7；工位交换装置包括直线导轨I23、直线导轨II25、直线气缸I3、工件夹具10、直线气缸II12、直线气缸III15、直线气缸IV21、直线气缸V24、工件支架20；冷却装置有冷却系统17；控制装置包括红外测温仪I8、红外测温仪II16、红外测温仪III19；所述试验箱体1内安装试验台支架2，试验箱体1的左上部分为加热装置6和保温腔7，工件I5和工件II18分别由工件夹具10固定在两个工件支架20上，两个工件支架20分别与直线气缸I3和直线气缸IV21连接，两个工件支架20分别安装在直线导轨I23的两个轨道上，并且两个工件支架20均可沿直线导轨I23的轴线方向滑动，直线导轨I23安装在直线导轨II25上，直线导轨I23与直线气缸V24相连接，并且直线导轨I23可沿直线导轨II25的轴线方向滑动，直线导轨II25固定在试验台支架2上，红外测温仪I8位于工件I5正后方，且固定在工件I5的工件支架20上，红外测温仪III19位于工件II18正后方，且固定在工件II18的工件支架20上，红外测温仪II16与直线气缸II12相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I5和工件II18在其冷却工况下的顶部温度，冷却系统17与直线气缸III15连接，并存在两个工位，分别对工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：包括加热装置（6）、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置（6）上设有保温腔（7）；工位交换装置包括直线导轨I（23）、直线导轨II（25）、直线气缸I（3）、工件夹具（10）、直线气缸II（12）、直线气缸III（15）、直线气缸IV（21）、直线气缸V（24）、工件支架（20）；冷却装置有冷却系统（17）；控制装置包括红外测温仪I（8）、红外测温仪II（16）、红外测温仪III（19）；所述试验箱体（1）内安装试验台支架（2），试验箱体（1）的左上部分为加热装置（6）和保温腔（7），工件I（5）和工件II（18）分别由工件夹具（10）固定在两个工件支架（20）上，两个工件支架（20）分别与直线气缸I（3）和直线气缸IV（21）连接，两个工件支架（20）分别安装在直线导轨I（23）的两个轨道上，并且两个工件支架（20）均可沿直线导轨I（23）的轴线方向滑动，直线导轨I（23）安装在直线导轨II（25）上，直线导轨I（23）与直线气缸V（24）相连接，并且直线导轨I（23）可沿直线导轨II（25）的轴线方向滑动，直线导轨II（25）固定在试验台支架（2）上，红外测温仪I（8）位于工件I（5）正后方，且固定在工件I（5）的工件支架（20）上，红外测温仪III（19）位于工件II（18）正后方，且固定在工件II（18）的工件支架（20）上，红外测温仪II（16）与直线气缸II（12）相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I（5）和工件II（18）在其冷却工况下的顶部温度，冷却系统（17）与直线气缸III（15）连接，并存在两个工位，分别对工件I（5）和工件II（18）交替冷却。...

【技术特征摘要】
1.一种热冲击载荷作用下部件热疲劳特性的试验测试平台，其特征在于：包括加热装置（6）、工位交换装置、冷却装置、控制装置；加热装置（6）上设有保温腔（7）；工位交换装置包括直线导轨I（23）、直线导轨II（25）、直线气缸I（3）、工件夹具（10）、直线气缸II（12）、直线气缸III（15）、直线气缸IV（21）、直线气缸V（24）、工件支架（20）；冷却装置有冷却系统（17）；控制装置包括红外测温仪I（8）、红外测温仪II（16）、红外测温仪III（19）；所述试验箱体（1）内安装试验台支架（2），试验箱体（1）的左上部分为加热装置（6）和保温腔（7），工件I（5）和工件II（18）分别由工件夹具（10）固定在两个工件支架（20）上，两个工件支架（20）分别与直线气缸I（3）和直线气缸IV（21）连接，两个工件支架（20）分别安装在直线导轨I（23）的两个轨道上，并且两个工件支架（20）均可沿直线导轨I（23）的轴线方向滑动，直线导轨I（23）安装在直线导轨II（25）上，直线导轨I（23）与直线气缸V（24）相连接，并且直线导轨I（23）可沿直线导轨II（25）的轴线方向滑动，直线导轨II（25）固定在试验台支架（2）上，红外测温仪I（8）位于工件I（5）正后方，且固定在工件I（5）的工件支架（20）上，红外测温仪III（19）位于工件II（18）正后方，且固定在工件II（18）的工件支架（20）上，红外测温仪II（16）与直线气缸II（12）相连接，并存在两个工位，分别用来测量工件I（5）和工件II（18）在其冷却工况下的顶部温度，冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷基林，邓晰文，王东方，张大帅，牛小强，贾德文，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53