本发明专利技术提供一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置及方法，该种试验装置包括步进电机、传动机构、程控炉和单片机，程控炉为试验提供模拟环境；单片机控制试验装置的运行状态，并调节控制装置的模拟环境与试验喷嘴环的运动状态；本发明专利技术能够根据喷嘴环实际工作要求编程控制喷嘴环叶片运动速度与试验时间，可编程控制调节试验温度，可更换实验炉内部环境气体，能够最大程度模拟喷嘴环实际工作状态，实现其可靠性试验考核，从而满足高性能、高可靠性喷嘴环的生产技术要求，也为研发质量和性能更加优越的喷嘴环奠定坚实基础。同时该种试验装置可推广用于各种可变几何涡轮增压器实验台架以及相关用途的实验测试设备中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种试验装置及方法，尤其涉及一种。
技术介绍
涡轮增压是内燃机强化、节能、环保的最重要技术措施之一。与自然进气内燃机相t匕，采用先进的可变几何润轮增压器，Variable Geometry Turbocharger,简称VGT,尤其是其主要形式的可变喷嘴环润轮增压器，Variable Nozzle Turbocharger,简称VNT,可以进一步提高性能，可实现节能汽油机10%?20%和柴油机20%?40%的目标，配合其他技术手段可达到欧IV、欧V和欧VI的排放水平。与混合动力和电动汽车技术相比，涡轮增压技术成本优势明显。随着国IV以上汽车排放标准的实施，第一代普通涡轮增压器、第二代旁通放气涡轮增压器将逐步退出汽车市场，第三代可变喷嘴环涡轮增压器应用将日益广泛。喷嘴环是可变喷嘴环涡轮增压器的核心部件，其气动热力性能对可变喷嘴环涡轮增压器涡轮级性能有重要影响，其可靠性基本上决定着可变喷嘴环涡轮增压器的寿命。喷嘴环的工作环境与航空燃气涡轮发动机的涡轮叶片相似，即在高温、高压、高速且具有一定腐蚀性的燃气中工作，但其工况变化频繁、工作温度较低，目前最高温度一般小于1050°C，叶片绕自己的旋转轴旋转摆动。喷嘴环恶劣的工作环境与较高的制造精度要求，对其材料品质、加工工艺、试验检测提出了很高的要求。目前一般采用高温静态试验方法进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据。此外，目前车用涡轮增压器的可靠性试验一般在专用试验台上按照有关标准进行，也可以安装在发动机上与发动机一起进行可靠性试验。由于国内刚刚开始研发可变几何涡轮增压器，缺乏相关的可靠性试验装置，严重影响了可变几何涡轮增压器产品的开发与应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决现有技术中存在的采用高温静态进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据的问题。本专利技术的技术解决方案是: 一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，包括步进电机、传动机构、程控炉和单片机，所述单片机连接所述步进电机，所述步进电机连接所述传动机构，步进电机:作为动力源，通过带动传动机构为试验模拟实境中的运动状态提供动力； 传动机构:通过带动连接的夹具，使夹具夹持的试验喷嘴环运动，为试验提供模拟实境的运动状态； 程控炉:通过调节程控炉内的温度、压力、气体组成，包括注入气体、烟尘或悬浮颗粒，为试验提供模拟环境； 单片机:控制试验装置的运行状态，并调节控制装置的模拟环境与试验喷嘴环的运动状态。进一步改进在于:所述传动机构为偏心轮滑块机构，所述传动机构包括曲柄、连杆和滑块，所述步进电机连接所述连杆的一端，所述连杆的另一端连接有夹具，所述夹具设于所述程控炉内。进一步改进在于:所述步进电机通过联轴器连接所述连杆。进一步改进在于:所述传动机构设有速度传感器、力传感器和位移传感器。进一步改进在于:所述程控炉内设有温度传感器和压力传感器。进一步改进在于:所述速度传感器、力传感器、位移传感器、温度传感器和压力传感器均连接所述单片机。进一步改进在于:所述程控炉设有进气接口和排气接口，所述进气接口设有单向阀，所述排气接口设有溢流阀。一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，能够根据涡轮增压器喷嘴环实际工作载荷谱，即速度谱或设计技术要求模拟喷嘴环实际工作环境状态，即模拟汽车排放高温、高压气体环境下，使喷嘴环叶片绕其旋转中心做往复旋转摆动。从而更加真实、准确的测试和反映出喷嘴环质量和性能的可靠性，为研发和制造质量更加可靠、性能更加优越的新型喷嘴环奠定了坚实的基础。一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，使用步进电机作为动力源，用单片机作为程序载体，编写程序自由控制步进电机运动的速度以及时间，通过偏心轮滑块机构传递力和速度，使用夹具来固定待测喷嘴环，采用程控炉作为控温装置，且炉盖以及连杆通过处均装有高压密封圈，此外增加单向阀、溢流阀等装置，使其具有可靠的注气和排气接口，并且在传动机构的连杆处、终端，即涡轮增压器喷嘴环，安装了应变式力传感器，可以在试验全程实时获得负载和行程的具体数据。本专利技术的传动机构通过极位夹角和行程速度变化系数参数值来控制，没有急回特性，这保证了速度的均匀变化，为了保证传动时轻便省力，效率高，本专利技术采用了较小的压力角和较大的传动角，为了减小摩擦阻力，本专利技术的滑块部分采用铜和铝为材料，经过机加工后抛光制成，因此保证了较小的摩擦系数。因此，本专利技术的传动机构具有良好的传动性能和较高的传动效率。在试验中，经过高温和时间的共同作用，涡轮增压器喷嘴环各组件会发生形变，组件间的配合间隙也随之发生变化，因此试验过程中负载以及运动行程均会发生变化，为了实时检测负载以及行程具体数据，本专利技术在传动机构的连杆处和终端，即涡轮增压器喷嘴环，安装了应变式力传感器，可以在试验全程实时获得负载和行程的具体数据。本专利技术控制温度的部分采用程控炉，用于试验中加热时间和温度的自动控制，时间和温度控制准确，能克服测定中温度过冲现象，且炉内加高压密封圈和单向阀，保证炉内气体压强最大可达两个标准大气压，即2.02X 105 Pa，内壁采用防火材料，具有耐高温、耐压和耐腐蚀的优点。本专利技术设有轻触薄膜面板按键输入信息和数据，操作方便，可靠性高，是准确理想的测控仪器，控温准确，升温速度快，定时方便，操作简单，对时间和温度等参数可进行程序化控制。一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验方法，包括以下步骤: a.根据建立的数学模型编写动力源的控制程序，并依据试验参数对其进行调试，将调试完成的程序导入单片机； b.将待测喷嘴环通过夹具装卡和定位，然后关好程控炉的炉盖； c.通过注气接口给程控炉注入气体； d.电源开启，步进电机提供动力，传动机构带动夹具与喷嘴环在程控炉内运动； e.喷嘴环出现质量问题，则应关闭电源，通过排气接口回收混合气体，取出喷嘴环，试验结束；喷嘴环无质量问题，则到达预设时间，试验结束。进一步改进在于:所述程控炉内注入的气体包括一氧化碳、二氧化硫、甲醛、碳氢化合物、氮氧化合物。进一步改进在于:所述程控炉内还注入烟尘或悬浮颗粒。一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验方法，首先根据实际需要或设计要求建立数学模型，再根据数学模型编写程序，其中可以使用汇编语言或C语言进行编程。然后对编译的程序进行调试，将编译后的程序导入单片机系统，可以不装入待测工件进行试运行，其中主要针对速度、时间、温度等试验参数进行拷机。程序全部运行完后，如果有不符合实际需要或设计要求的地方，就重新建立数学模型，重新编写程序，或在已有程序的基础上进行修改，直到符合实际需要或设计要求为止；如果完全符合实际需要或设计要求，就可以进行下一步。如果程序没有问题，则将待测喷嘴环通过夹具装卡和定位，然后关好炉盖，确认炉盖关好后，就可以通过注气接口注入一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒、甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，其特征在于，包括步进电机（1）、传动机构（3）、程控炉（14）和单片机（2），所述单片机（2）连接所述步进电机（1），所述步进电机（1）连接所述传动机构（3），步进电机（1）：作为动力源，通过带动传动机构（3）为试验模拟实境中的运动状态提供动力；传动机构（3）：通过带动连接的夹具（9），使夹具（9）夹持的试验喷嘴环运动，为试验提供模拟实境的运动状态；程控炉（14）：通过调节程控炉（14）内的温度、压力、气体组成，包括注入气体、烟尘或悬浮颗粒，为试验提供模拟环境；单片机（2）：控制试验装置的运行状态，并调节控制装置的模拟环境与试验喷嘴环的运动状态。
【技术特征摘要】
1.一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，其特征在于，包括步进电机(I)、传动机构(3)、程控炉(14)和单片机(2)，所述单片机(2)连接所述步进电机(1)，所述步进电机(1)连接所述传动机构(3 )， 步进电机(1):作为动力源，通过带动传动机构(3)为试验模拟实境中的运动状态提供动力； 传动机构(3):通过带动连接的夹具(9)，使夹具(9)夹持的试验喷嘴环运动，为试验提供模拟实境的运动状态； 程控炉(14):通过调节程控炉(14)内的温度、压力、气体组成，包括注入气体、烟尘或悬浮颗粒，为试验提供模拟环境； 单片机(2):控制试验装置的运行状态，并调节控制装置的模拟环境与试验喷嘴环的运动状态。2.如权利要求1所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，其特征在于，所述传动机构(3 )为偏心轮滑块机构，所述传动机构(3 )包括曲柄(30 )、连杆(5 )和滑块(6 )，所述步进电机(1)连接所述连杆(5 )的一端，所述连杆(5 )的另一端连接有夹具(9 )，所述夹具(9)设于所述程控炉(14)内。3.如权利要求2所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，其特征在于，所述步进电机(1)通过联轴器(15)连接所述连杆(5 )。4.如权利要求1所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，其特征在于，所述传动机构(3 )设有速度传感器(4 )、力传感器(7 )和位移传感器(8 )。5.如权利要求4所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄若，张景辉，钟敏，
申请(专利权)人：常州诚欧动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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