ZGP型缸体疲劳试验机的研制

　　1　前　言

　　缸体是发动机的基础部件,运行中主要承受气体爆发压力和连杆曲轴运动系统对其施加的载荷。因此,在发动机设计中,不仅要求缸体具有足够的刚度和强度,而且为了保证缸体的使用寿命,对疲劳强度也有较高的要求,对缸体必须进行常规的机械性能检验和疲劳性能试验。

　　常规的机械性能检验很容易实现;疲劳性能试验则需要模拟实际工况,才能获得可靠的数据。为了评定缸体在发动机工作状况下的可靠性,需要模拟实际工况对缸体施加一定的脉动载荷进行缸体疲劳试验。缸体疲劳试验机就是实现该功能的设备,通过液压伺服技术实现实际工况的模拟,能够完成发动机缸体、缸盖的疲劳试验。

　　2　疲劳试验机简介

　　目前国内还没有专门生产缸体疲劳试验设备的厂家。相关的试验设备就功能而言基本上都是简单模拟工况,达不到预期的效果。图1为长春机械院最新研发的ZGP型缸体疲劳试验机,能够方便地实现模拟实际工况、测试缸体、缸盖疲劳强度。该试验机主要由主机、液压站、电控系统等组成。缸体安装于工作台上。为防止缸体、缸盖断裂液压油溢出,在主机外围安装防护罩,防护罩可由按钮控制自动升降。另外,溢出的液压油通过循环泵自动抽回油箱。计算机软件可实时监测试验状态,对数据进行自动处理,并输出试验结果,打印试验报告。

　　2.1　缸体疲劳试验机性能参数

　　试验通道:6路,可用于6缸以下发动机缸体;

　　脉动压力:低压型:0~22MPa;高压型:0~32MPa;

　　工作频率:1~5Hz;

　　油源压力:低压型:28MPa,高压型:45MPa;

　　油源流量:120L/min;

　　油源功率:60kW;

　　试验机油压控制精度:±2%试验值;

　　残余压力:小于4%试验压力;

　　计算机软件:WINDOWS软件平台,实时显示压力时间动态曲线、自动数据处理、打印报告。

　　2.2　缸体疲劳试验机组成

　　2.2.1　主机

　　如图2所示。主机最核心的技术难点在于转阀的设计。转阀采用静压支撑技术,活塞(转阀体)整体悬浮于缸桶内。转阀采用6路输出,考虑到发动机实际工作过程中各缸点火顺序不同,转阀在转动过程中也按一定顺序输出压力,更接近发动机缸体实际工况。转阀的旋转速度通过电控单元的变频器进行控制。通过改变转速来模拟实际缸体不同工况。防护罩用来防止缸体、缸盖断裂液压油溢出。防护罩升降机构用来自动升降防护罩,便于装卸试件。操作台用来承载试件,并且其外围布置集油箱,用来收集从溢流阀或缸体、缸盖断裂时溢出的油,并通过循环泵自动抽回油箱。在缸体各路压力油入口安装溢流阀,用于防止压力过高损坏缸体。