活塞打靶試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)論文

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1試驗(yàn)臺(tái)的工作原理

1.1噴嘴快速定位系

統(tǒng)在活塞打靶試驗(yàn)中，噴油嘴出油口與活塞進(jìn)油口之間的同軸精度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大。因此噴嘴的快速定位系統(tǒng)應(yīng)保證噴嘴的上述要求及重復(fù)定位精度，同時(shí)兼顧多型號(hào)噴嘴的快速裝夾。基于以上，試驗(yàn)臺(tái)采用自制的雙軸精密工作平臺(tái)，并配以自行開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。噴嘴固定到工作臺(tái)上，由數(shù)控系統(tǒng)控制工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)完成噴嘴的快速精確定位。

1.2噴嘴的供油系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻過(guò)程中，潤(rùn)滑油由噴嘴進(jìn)入活塞進(jìn)油口，經(jīng)活塞內(nèi)冷油腔從出油口流出，完成活塞的冷卻過(guò)程。未進(jìn)入活塞的潤(rùn)滑油不參與活塞冷卻。為模擬潤(rùn)滑油的流動(dòng)過(guò)程，試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程。但為滿足噴嘴開(kāi)啟試驗(yàn)和多型號(hào)噴嘴的要求，液壓系統(tǒng)的溫度和壓力均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1活塞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

模擬活塞豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)較適宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)行可靠。但滑塊行程難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，不能滿足多型活塞的行程。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)采用雙排直線方形導(dǎo)軌和短節(jié)矩滾子鏈組成的豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并應(yīng)用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。方形導(dǎo)軌可實(shí)現(xiàn)活塞在豎直方向的精密導(dǎo)向，并且滑塊與導(dǎo)軌間的滾動(dòng)摩擦使活塞移動(dòng)的阻力較小。在活塞正弦運(yùn)動(dòng)下，活塞的加速度一直在變化。故應(yīng)用雙排短節(jié)矩鏈既可承受變化的載荷，又能運(yùn)行平穩(wěn)。由上述公式（3）可知，一種型號(hào)的活塞在試驗(yàn)工況下，R和ω均為常數(shù)。活塞瞬時(shí)速度公式（3）簡(jiǎn)化為：V≈C×sinβ其中C為常數(shù)。由自行開(kāi)發(fā)的控制程序?qū)崿F(xiàn)伺服電機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)活塞的正弦運(yùn)動(dòng)要求。本系統(tǒng)滿足了活塞沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)要求。

2.2噴嘴快速定位

雙軸精密工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)了在其平面行程內(nèi)任意點(diǎn)的噴嘴定位。每個(gè)移動(dòng)方向都應(yīng)用雙排方形導(dǎo)軌導(dǎo)向和滾珠絲杠傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并配以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。自行開(kāi)發(fā)的數(shù)控程序可較好的實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)運(yùn)行速度調(diào)節(jié)與噴嘴精確定位。經(jīng)過(guò)工作臺(tái)反復(fù)的運(yùn)行實(shí)踐，工作臺(tái)有較好的重復(fù)性。

2.3液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由液壓泵，節(jié)流閥，冷卻器和加熱器等組成。主要由恒溫管路和試驗(yàn)管路兩部分。其恒溫管路包括循環(huán)加熱和循環(huán)冷卻，滿足試驗(yàn)對(duì)潤(rùn)滑油的溫度要求。試驗(yàn)管路模擬了活塞冷卻的整個(gè)循環(huán)過(guò)程，并對(duì)試驗(yàn)所需參數(shù)完成測(cè)量。本液壓系統(tǒng)還較好的實(shí)現(xiàn)了全量程內(nèi)自動(dòng)調(diào)壓（0-1MPa）以及試驗(yàn)對(duì)壓力波動(dòng)的要求（≤10KPa）。

3結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)多種型號(hào)的活塞與噴嘴的試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程更加精確反應(yīng)活塞冷卻的實(shí)際工況。同時(shí)試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)了在活塞正弦運(yùn)動(dòng)下的打靶試驗(yàn)，進(jìn)一步貼近實(shí)際工況，對(duì)油嘴及活塞的研發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。

作者：賈延濤 王凱 耿昕 孫海鵬 鄒化強(qiáng) 單位：山東省內(nèi)燃機(jī)研究所