本发明专利技术公开了一种气缸盖疲劳试验装置，包括加热装置、加载部件和机械力高频加载源，所述加载部件设有加载面以及对应于气缸盖加载位置的加载柱，所述机械力高频加载源输出的等效变形集中载荷作用于所述加载部件的加载面，并通过所述加载柱作用于所述气缸盖的加载位置。该装置利用等效变形对气缸盖进行疲劳试验，使气缸盖的复杂受力状态可以得到简单有效的模拟，从而实现对气缸盖疲劳寿命的全面有效考核。本发明专利技术还公开了一种气缸盖疲劳试验方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机生产设备
，特别是用于对发动机气缸盖的疲劳寿命进行考核的试验装置。本专利技术还涉及气缸盖疲劳试验方法。
技术介绍
气缸盖是发动机的关键部件之一，为结构复杂的箱型零件，与缸套、活塞顶等构成燃烧室，疲劳失效是气缸盖的主要失效模式，通常以出现裂纹或者微裂纹扩展导致断裂为准，因此疲劳寿命是ー项重要的试验考核内容。发动机工作时,燃气燃烧使燃气瞬间迅速膨胀,产生极大的爆发压力，该爆发压カ同时作用在气缸盖、气缸套及活塞顶部，使气缸盖及气缸套产生变形，使活塞沿气缸套直线运动从而转化为曲轴的旋转运动。 气缸盖工作时受カ复杂，受到诸如螺栓预紧力、燃烧爆发压カ以及高温燃气与冷却水(风)的热负荷等联合作用，因此其疲劳寿命的考核需要全面考虑其所受的各种载荷。由于气缸盖受热面(火力面)的温度高达30(T50(TC，高温燃气对气缸盖的爆发压カ高达14 20MPa，爆发频率高达15 20Hz，在如此苛刻的环境下，同时实现对高温热应力、螺栓预紧力及燃气爆发冲击カ的模拟极其困难。目前发动机气缸盖疲劳试验采取的主要方法有火焰加热法、电阻加热法、感应加热法、激光加热法等热疲劳试验方法和惰性气体加压、液力加压等机械疲劳方法，在产品方面，还没有任何能够实现热-机械耦合的疲劳试验产品，在技术和方法方面，申请公布号为CN101793606A的专利技术专利申请公开了一种技术方案，“通过高压气体模拟发动机缸内爆发压カ的作用，高压气瓶内的高压气体减压至爆发压力，经过管道和电磁阀进入缸盖下面的高压气体作用腔，模拟发动机燃烧室，然后由连接管道和电磁阀经排气稳压腔排出”。该专利申请虽然可以实现热-机械耦合疲劳考核，但由于其机械加载方式采用高压气体的冲放，气体加压方法的最大问题是响应太慢，加载频率较低，不能真实模拟气缸盖的受载频率，而且频率太低将导致考核时间的急剧延长；同时高压气体加载对密封的要求极高，成本相对也较大，考核ー个气缸盖需要消耗大量的高压气体。因此，如何简便可行的实现对气缸盖的热-机械耦合疲劳试验考核，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供ー种气缸盖疲劳试验装置。该装置利用等效变形对气缸盖进行疲劳试验，使气缸盖的复杂受力状态可以得到简单有效的模拟，从而实现对气缸盖疲劳寿命的全面有效考核。本专利技术的第二目的是提供ー种气缸盖疲劳试验方法。为了实现上述第一目的，本专利技术提供ー种气缸盖疲劳试验装置，包括加热装置、カロ载部件和机械カ高频加载源，所述加载部件设有加载面以及对应于气缸盖加载位置的加载柱，所述机械力高频加载源输出的等效变形集中载荷作用于所述加载部件的加载面，并通过所述加载柱作用于所述气缸盖的加载位置。优选地，所述加载柱的位置和数量对应于气缸盖的气门，并垂直于所述加载部件的加载面，所述机械力高频加载源输出的等效变形集中载荷的方向平行于所述加载柱。优选地，进ー步包括螺栓预紧装置，所述螺栓预紧装置包括基座以及用于将气缸盖固定于所述基座的螺栓。优选地，进ー步包括用于冷却气缸盖的冷却装置。优选地，所述冷却装置为水冷装置或风冷装置。优选地，所述机械力高频加载源具体为作动器或其他能够产生脉动冲击的设备。优选地，所述加热装置为电磁感应加热装置。 为实现上述第二目的，本专利技术提供ー种气缸盖疲劳试验方法，利用上述任ー项所述的气缸盖疲劳试验装置进行疲劳试验，包括以下步骤步骤I :根据气缸盖的结构，通过计算获得气缸盖疲劳试验等效变形所需的外加载荷的加载位置、加载大小及方向，并根据气缸盖的エ况以及试验需要确定加载频率；步骤2 :在气缸盖上安装所述气缸盖疲劳试验装置，使其加载柱支撑于在步骤(I)中确定的加载位置；步骤3 :启动所述气缸盖疲劳试验装置的机械カ高频加载源，其输出的等效变形集中载荷作用于所述加载部件的加载面，并通过所述加载柱按照步骤(I)确定的方向作用于所述气缸盖的加载位置，实现对气缸盖的机械カ加载，从而引起气缸盖产生机械变形；步骤4:控制所述等效变形集中载荷的大小和频率，使气缸盖加载位置的受载效果与实际エ况相一致；步骤5 :在执行步骤(4)的同时，启动加热装置对气缸盖进行加热，实现对气缸盖的热-机械耦合疲劳试验。优选地，所述气缸盖的加载位置为气门的位置。优选地，在所述步骤(2)至步骤(5)中，所述气缸盖疲劳试验装置的加载柱始終与气缸盖的加载位置保持接触。本专利技术所提供的气缸盖疲劳试验装置和实验方法，利用等效变形原理对发动机气缸盖的受カ变形进行疲劳试验，将复杂的燃气爆发产生的对气缸盖的均布载荷(冲击力)转换为外加机械力作用在气缸盖上的几个集中载荷(冲击力)，简化了机械加载过程，避免了气体(液体)加压的难密封、成本高及气体无法实现高频加载等问题。由于采用直接外加的集中载荷，避免了采用气体或液体时加载介质与加热装置的干渉，可以很方便的实现加热与机械加载的同步进行，从而真正简便可行的实现对气缸盖的热-机械耦合疲劳试验考核。在一种优选方案中，进ー步包括螺栓预紧装置和冷却装置。如此，通过螺栓紧固的方式可模拟螺栓预紧力；通过等效变形的机械冲击法可模拟燃烧爆发压カ；采用加热和通冷却水(风)的方法模拟热负荷，从而实现对气缸盖疲劳寿命的全面有效考核。附图说明图I为气缸盖的加载位置示意图2为本专利技术所提供气缸盖疲劳试验装置对图I所示气缸盖进行疲劳试验时的结构示意图；图3为本专利技术所利用的等效变形原理图，其中(a)为エ件未承受载荷时的示意图，(b)为エ件承受均匀载荷F时的示意图，(c)为エ件承受集中载荷F丨时的示意图。图中I.加热装置 2.加载部件 2-1.加载柱 3.气缸盖 3_1.气门4.基座5.螺栓6.鼻梁区具体实施例方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步的详细说明。 请參考图I、图2，图I为气缸盖的加载位置示意图；图2为本专利技术所提供气缸盖疲劳试验装置对图I所示气缸盖进行疲劳试验时的结构示意图。在ー种具体实施方式中，本专利技术所提供的气缸盖疲劳试验装置，主要由加热装置I、加载部件2和机械カ高频加载源(图中未示出)等部分组成，用于对WP12. 336E30柴油机气缸盖3进行疲劳试验。加热装置I为电磁感应加热装置，也可以采用激光加热器等其他加热装置，机械力高频加载源可采用作动器或其他能够产生脉动冲击的设备，对此，本专利技术不做绝对的限定。加载部件2的主体部分呈正方形，其顶部为加载面，底部设有四根对应于气缸盖加载位置的加载柱2-1，工作时，机械カ高频加载源输出的等效变形集中载荷作用于加载部件2的加载面，并通过加载柱2-1作用于气缸盖3的加载位置。加载柱2-1的位置和数量对应于气缸盖3的四个气门3-1，并垂直于加载部件2的加载面，机械カ高频加载源输出的等效变形集中载荷的方向平行于加载柱2-1。本专利技术针对发动机气缸盖在高温高压及高频作用下，其爆压所产生的机械カ极难模拟的问题，将发动机气缸盖在热-机械耦合作用时，其疲劳失效的主要机理确定为热应力与机械变形应カ的耦合，而机械变形可以采用等效变形实现，即保持气缸盖的变形相同，而将气体爆压所产生的均匀载荷F用外加集中载荷F '代替，由于外加集中载荷可以采用作动器等高频加载源，从而有效避免了气体加载方法加载频率太低及气体浪费的问题，等效变形的原理如图3所示。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气缸盖疲劳试验装置，其特征在于，包括加热装置、加载部件和机械力高频加载源，所述加载部件设有加载面以及对应于气缸盖加载位置的加载柱，所述机械力高频加载源输出的等效变形集中载荷作用于所述加载部件的加载面，并通过所述加载柱作用于所述气缸盖的加载位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马兴伟，魏涛，王洋，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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