气缸盖快速热疲劳试验机由四部分组成:高频加热电源,工作台,冷却气路,温度采集和控制系统。
(l)高频电源是能量输出装置,将38 0V的工频交流电升压到6一13.5k V的工频高压,经高压整。
(2)工作台是气缸盖的工作场所,结构为卧式,具备以下功能:变压器水平,L下位置及角度可调,缸盖前后位置可调,缸盖横向位置可调,位置调节方式为手动缸盖横向移动采用滚珠丝杠螺母,滑轨与直线轴承配合的方式,满足高精度要求试验机工作台如图l所示。
(3)气路部分,试验采用强制风冷,采用两个大流量的离心风机,通过缸盖水道对缸盖鼻梁区四周进行气冷,同时冷却速度的快慢可以进行调下。
(4)温度采集和控制系统,要求抗干扰性能好,软件系统采用了气缸盖快速热疲劳试验机专用控制软件,操作简单,界面友好,试验过程实时显示及控制,可实现试验过程的无人值守。
以下,正航仪器为您介绍其中气缸盖热疲劳试验方法:
发动机基本运行过程可以抽象地描述为/起动一运行一停车0三种状态的循环往复,将此反映到气缸盖上就是/加热一保温一冷却的循环过程,这个过程是气缸盖热应力变化最大的"本文研究的试验方法就是模拟发动机在该种低频率热应力循环工作状态下进行试验气缸盖热疲劳试验循环过程如图3所示。
气缸盖热疲劳试验主要分为以下四个步骤:在发动机台架试验中测试出触火面的温度场;在热疲劳试验机上模拟出缸盖触火面的温度场;设定试验参数;开始循环试验。
1.在台架试验中测试触火面的温度场在发动机上台架试验前,预先在气缸盖燃烧室区装上硬度塞,台架试验结束后,取下装在气缸盖上的硬度塞,通过硬度塞反推的方式得出各点达到的最高温度,将各测点温度汇总后得出气缸盖燃烧室区的温度场分布情况,气缸盖燃烧室区温度场测量点的分布情况。
2.在热疲劳试验机上模拟触火面的温度场目前,实际应用的加热方法有感应加热,电加热,火焰加热和红外加热等,本文中的气缸盖快速热疲劳试验采用高频感应加热的方式,高频感应加热具有温度调节控制方便可靠,精度高成本低等优点,先要进行气缸盖温度场模拟与测试,在缸盖火力面上布置最多达20个热电偶,与/温度场模拟测试系统0软件的20个温度测量点对应,通过不断调整加热感应线圈和加热工艺参数,使触火面温度分逐步逼近缸盖台架试验温度场,达到的目标是确保几个关键点的温度差值控制在士10 e以内"温度场模拟完成后记录各点的温度参数,其中控制点和观测点的数据将用于热疲劳试验的控制,气缸盖触火面温度场测试用的热电偶布置如图5所示,调试达到要求后各点的试验温度与台架测试温度数值对比见表2。
3.设定试验参数
(l)确定温度控制点和观测点对选定要试验的气缸盖触火面,要钻孔并埋设3个测温热电偶,其中一个点为控制点,另两个点作为观测点,选定12号点为温度控制点,9号点为1净观测点,18号点为2#观测点。
(2)加热速度的确定加热速度和最高温度是决定缸盖热疲劳寿命的两个最主要因素,加热速度的确定要以保证零件寿命不能过低,否则疲劳寿命分散度和误差较大,经试验研究,加热时间控制在s一105比较合适。
(3)保温时间的确定经试验研究,保温305左右,气缸盖温度场即可基本稳定"保温时间过长,将影响试验效率。
(4)最低温度的确定当零件各部位温度均匀时,其热应力近似为零,试验过程中发现,当缸盖控制点温度冷却到120 e时,通过其他观测点发现,整个缸盖的受热区的温差已经很小,所以将120 e定为循环试验的最低温度点和加热起点。
(5)冷却时间的确定采用鼓风机从气道口
吹风冷却的方式冷却鼻梁区,从试验对比得出,从最高温度冷却到最低温度,要求冷却时间在80一1405之间即可,冷却速度不宜过快或过慢。http://www.zhushanzz.com