一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法和试验装置，属于发动机零件试验技术领域，解决了现有技术缺少利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法问题。所述装置包括支座、四个夹持盘、扭矩臂、加载头、限位锥销和连接锥销；所述内测两个夹持盘和扭矩臂固定连接，外侧的两个夹持盘安装在支座上；所述加载头和扭矩臂之间通过连接锥销连接，并使用限位锥销固定；施加载荷后扭矩臂以曲轴主轴颈轴心为圆心向上或向下往复转动，将轴向力转化为扭矩施加到曲轴样品上，实现曲轴单向往复扭矩疲劳试验。劳试验。劳试验。
【技术实现步骤摘要】
一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法和试验装置
[0001]本专利技术涉及发动机零件试验
，具体涉及一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法和试验装置。
技术介绍
[0002]目前曲轴扭矩试验一般采用扭转疲劳试验机(如液压伺服扭转疲劳试验机)，试验方法是切取曲轴上的一对曲拐作为试验样品，在试验样品的两端直接加载扭矩载荷，往复循环加载，直至试验结束或样品发生疲劳开裂。因液压伺服扭转疲劳试验机仅能施加扭矩载荷，用途单一，因此液压伺服扭转疲劳试验机数量很少，试验资源少，设备利用率低，试验费用高，而且适用于大扭矩曲轴产品的液压伺服扭转疲劳试验机更加稀缺或没有设备资源。同时汽车行业和机械行业的绝大多零部件都进行轴向疲劳试验，行业上轴向载荷疲劳试验设备较多，设备通用性和利用率高，试验委托费用低，但目前没有利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法和试验装置。
[0003]因此，现有技术中，缺少利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法和试验装置。
[0004]现有技术中，专利文献“CN102288406B”公开了“曲轴整体扭转疲劳试验夹持激振装置”试验支架固定在基座中央，两个带有轴承的夹具固定在试验支架两边，振板中间设有通孔，通孔中过盈配合安装一外连接套，外连接套外侧伸出部分与夹具上的轴承过盈配合连接，外连接套内侧连接有一内连接套，曲轴两端主轴颈安装固定于内连接套中，曲轴与振板整体安装在试验支架上。夹持好的曲轴试验件即可通过试验系统进行疲劳试验。专利文献“CN201555782U”公开了“曲轴疲劳扭转试验装置”，使用的试验加载设备可加载扭矩载荷，通过试验装置直接给曲轴加载扭矩。
[0005]综上，现有技术缺少利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法和试验装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术解决了现有技术缺少利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法问题。
[0007]本专利技术所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，所述装置包括支座1、四个夹持盘2、扭矩臂3、加载头4、限位锥销5和连接锥销6；
[0008]内测两个夹持盘2和扭矩臂3固定连接，外侧的两个夹持盘2安装在支座1上；
[0009]所述加载头4和扭矩臂3之间通过连接锥销6连接，并使用限位锥销5固定；
[0010]施加载荷后扭矩臂3以曲轴主轴颈轴心为圆心向上或向下往复转动，将轴向力转化为扭矩施加到曲轴样品上，实现曲轴单向往复扭矩疲劳试验。
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述曲轴样品的两端主轴颈与夹持盘2过盈配合安装。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述加载头4用于向扭矩臂3加载轴向载荷，载荷方向垂直于扭矩臂3。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述支座1上的环形调整槽调整扭矩臂3与支座1底面的角度，使支座1与扭矩臂3相互平行。
[0014]本专利技术所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，该方法是采用上述方法所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置实现的，包括以下步骤：
[0015]步骤S1，根据发动机的扭矩参数和疲劳安全系数，确定每个曲轴样品所承受的扭矩载荷；
[0016]步骤S2，根据试验扭矩计算出轴向疲劳载荷的最大值；
[0017]步骤S3，确定循环基数N、样品数量、载荷波形、应力比R和试验频率Z试验参数；
[0018]步骤S4，根据应力比R计算轴向疲劳载荷的最小值；
[0019]步骤S5，试验前对曲轴样品进行尺寸和材料性能检验，保证曲轴样品为合格品；
[0020]步骤S6，试验台架和曲轴样品安装调试，在轴向载荷疲劳试验设备上设置试验参数，进行曲轴扭转疲劳试验；
[0021]步骤S7，每个曲轴样品试验完成后进行试验数据统计分析，获得极限安全系数、疲劳极限强度和疲劳危险位置结果。
[0022]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1中，所述扭矩载荷计算公式为：
[0023]M
i
＝M
max
*n
i
，式中，M
i
为第i件样品的试验扭矩，M
max
为最大额定扭矩，n
i
为第i件样品的疲劳安全系数。
[0024]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S2中，所述轴向疲劳载荷的最大值计算公式为：
[0025]F
imax
＝M
i
/(L*sinα)，式中，F
imax
为第i件样品的轴向疲劳载荷的最大值，L为扭矩臂上两圆心之间的距离，M
i
为第i件样品的试验扭矩，α为加载头与扭矩臂夹角，取值为90度。
[0026]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S3中，所述循环基数N为1*107；
[0027]所述载荷波形为正弦波；
[0028]所述应力比R设置为0或
‑
1。
[0029]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S4中，所述疲劳载荷的最小值计算公式为：
[0030]F
imin
＝F
imax
*R，式中，F
imax
为第i件样品的轴向疲劳载荷的最大值，F
imin
为第i件样品的轴向疲劳载荷的最小值，R为应力比。
[0031]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S6中，所述在轴向载荷疲劳试验设备上设置试验参数包括：
[0032]疲劳载荷的最大值、疲劳载荷的最小值、试验频率Z、循环基数N、载荷限值和位移限值。
[0033]本专利技术解决了现有技术缺少利用轴向疲劳设备进行曲轴扭矩疲劳试验的试验方法问题。具体有益效果包括：
[0034]1、本专利技术所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，可以直接利用轴向疲劳试验设备进行曲轴的扭矩疲劳试验，尤其实现大扭矩的曲轴疲劳试验，且不必购买专用的扭转疲劳试验设备。
[0035]2、本专利技术所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，采用轴向疲劳试验设备进行曲轴扭矩疲劳试验，拓展了轴向疲劳试验设备的应用零件，提高设备利用率，可以实现连杆、曲轴共用一套试验设备。
[0036]3、本专利技术所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，由于轴向疲劳试验设备的价格低于扭转疲劳试验机的价格，因此降低了试验成本。
附图说明
[0037]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0038]图1是具体实施方式所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置图。1为支座；2为夹持盘；3为扭矩臂；4为加载头；5为限位锥销；6为连接锥销；7为曲轴样品；8为曲轴样品；9为螺柱；10为螺母。
[0039]图2是具体实施方式所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置爆炸图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述装置包括支座(1)、四个夹持盘(2)、扭矩臂(3)、加载头(4)、限位锥销(5)和连接锥销(6)；内测两个夹持盘(2)和扭矩臂(3)固定连接，外侧的两个夹持盘(2)安装在支座(1)上；所述加载头(4)和扭矩臂(3)之间通过连接锥销(6)连接，并使用限位锥销(5)固定；施加载荷后扭矩臂(3)以曲轴主轴颈轴心为圆心向上或向下往复转动，将轴向力转化为扭矩施加到曲轴样品上，实现曲轴单向往复扭矩疲劳试验。2.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述曲轴样品的两端主轴颈与夹持盘(2)过盈配合安装。3.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述加载头(4)用于向扭矩臂(3)加载轴向载荷，载荷方向垂直于扭矩臂(3)。4.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述支座(1)上的环形调整槽调整扭矩臂(3)与支座(1)底面的角度，使支座(1)与扭矩臂(3)相互平行。5.一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，该方法是采用权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置实现的，包括以下步骤：步骤S1，根据发动机的扭矩参数和疲劳安全系数，确定每个曲轴样品所承受的扭矩载荷；步骤S2，根据试验扭矩计算出轴向疲劳载荷的最大值；步骤S3，确定循环基数N、样品数量、载荷波形、应力比R和试验频率Z试验参数；步骤S4，根据应力比R计算轴向疲劳载荷的最小值；步骤S5，试验前对曲轴样品进行尺寸和材料性能检验，保证曲轴样品为合格品；步骤S6，试验台架和曲轴样品安装调试，在轴向载荷疲劳试验设备上设置试验参数，进行曲轴扭转疲劳试验；步骤S7，每个曲轴样品试验完成后进行试验数据统计分析，获得极限安全系数、疲劳极限强度和疲劳危险位置结果。6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏广明，李军，尚书贤，王鹏，井琦，刘子龙，李文平，邓飞，王吉洋，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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