一种气门磨损测试装置.pdf

本发明公开了一种气门磨损测试装置，包括机架、气门座圈、座圈冲击杆以及驱动装置，所述机架上具有模拟燃烧室，所述气门座圈设置于所述模拟燃烧室的壁面上，所述驱动装置驱动所述座圈冲击杆向所述气门座圈往复冲击。本发明既解决了发动机整机试验和实际发动机综合考察周期冗长以及复杂的问题，又弥补了液压加载易产生泄漏等缺点，能实现在极短试验周期内完成气门的磨损特性评估，给实际生产提供可靠依据。本发明设计合理，结构简单，既能为试验提供合适的温度和气氛环境，又能有效直接地实现冲击力的加载。

权利要求书
1.  一种气门磨损测试装置，其特征在于：包括机架、气门座圈、座圈冲击杆以及驱动装置，所述机架上具有模拟燃烧室，所述气门座圈设置于所述模拟燃烧室的壁面上，所述驱动装置驱动所述座圈冲击杆向所述气门座圈往复冲击。

2.  根据权利要求1所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述座圈冲击杆包括气门和冲击加载杆，气门的气门阀面端与冲击加载杆的冲击端相接触，工作时，所述驱动装置同时驱动所述气门和冲击加载杆往复运动使气门的气门阀面冲击所述气门座圈。

3.  根据权利要求2所述的气门磨损测试装置，其特征在于：还包括气门辅助闭合单元，所述气门辅助闭合单元包括顶推片以及气门闭合弹簧，所述顶推片固定于气门的气门杆上，所述气门闭合弹簧一端与顶推片连接，另一端与模拟燃烧室连接。

4.  根据权利要求3所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述机架位于模拟燃烧室上方设置有闭合弹簧支承板，所述闭合弹簧支承板上具有气门顶推导筒，所述顶推片滑动连接于所述顶推导筒中。

5.  根据权利要求2或3所述的气门磨损测试装置，其特征在于：还包括气门加强冲击单元，所述气门加强冲击单元包括由所述驱动装置驱动的冲击拨块以及冲击弹簧，冲击拨块上伸出有载杆套筒，所述冲击加载杆的推动端伸入所述载杆套筒中，所述冲击加载杆上具有顶推环，所述冲击弹簧一端与所述顶推环连接，另一端与所述冲击拨块连接。

6.  根据权利要求5所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述机架位于模拟燃烧室下方设置有冲击弹簧支承板，所述冲击弹簧支承板上设有冲击导筒，所述冲击拨块滑动连接于所述冲击导筒中。

7.  根据权利要求5所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述冲击弹簧包括推动所述冲击加载杆进行冲击的冲击段和缓冲行程 与气门下移距离相适应的缓冲段。

8.  根据权利要求2所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述驱动装置包括电机、气门凸轮轴、冲击凸轮轴、主动轮、从动轮以及链条，所述电机与主动轮连接，所述主动轮通过所述链条与从动轮连接，所述气门凸轮轴与主动轮相连接，所述从动轮与冲击凸轮轴连接，气门凸轮轴的凸轮驱动所述气门打开，所述冲击凸轮轴的凸轮驱动所述冲击加载杆向气门座圈移动。

9.  根据权利要求1所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述模拟燃烧室包括实验腔、燃烧器以及进气管，所述气门座圈设置于所述实验腔中，燃烧器通过所述进气管与所述实验腔连接，还包括尾气处理器以及排气管，所述排气管与实验腔相连通，所述尾气处理器与排气管相连接。

10.  根据权利要求1所述的气门磨损测试装置，其特征在于：所述机架包括箱体以及由上往下依次安装在所述箱体中的闭合弹簧支承板、上燃烧室壁板、下燃烧室壁板以及冲击弹簧支承板，所述箱体中对应闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板的安装位置设置有槽型嵌入口，闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板通过所述槽型嵌入口连接在箱体中，其中上燃烧室壁板和下燃烧室壁板之间形成所述模拟燃烧室。

说明书一种气门磨损测试装置
技术领域
本发明涉及气门磨损测试领域，特别涉及一种气门磨损测试装置。
背景技术
在发动机中，气门-气门座圈摩擦副工作于高应力、高温度和腐蚀性的恶劣环境中，易发生磨损，同时气门的装配误差以及开闭时的转动又加剧了这种磨损。气门的磨损可造成气门下沉、气门间隙消失、燃气泄漏等严重后果，不仅降低了发动机的功率，而且提升了燃油消耗率。因此，气门的磨损性能深刻影响着发动机的输出功率、燃烧性能以及使用寿命。
国内外气门磨损研究主要集中在气门选材、气门材料磨损和气门磨损试验方面，其中气门材料磨损研究通常使用传统的材料磨损试验机进行，只针对材料本身的特性，并未充分考虑到气门的实际磨损形式；而气门磨损试验通常实行发动机整机试验，周期冗长而且试验过程复杂。
国内已有采用液压加载的气门试验装置，但液压加载系统在工作过程中存在较多的能量损耗，对温度的变化比较敏感，易产生泄漏，同时故障难以诊断，不易于维修。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能模拟在发动机工作环境下对气门座圈进行测试的气门磨损测试装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种气门磨损测试装置， 包括机架、气门座圈、座圈冲击杆以及驱动装置，所述机架上具有模拟燃烧室，所述气门座圈设置于所述模拟燃烧室的壁面上，所述驱动装置驱动所述座圈冲击杆向所述气门座圈往复冲击。
优选的，所述座圈冲击杆包括气门和冲击加载杆，气门的气门阀面端与冲击加载杆的冲击端相接触，工作时，所述驱动装置同时驱动所述气门和冲击加载杆往复运动使气门的气门阀面冲击所述气门座圈。
优选的，还包括气门辅助闭合单元，所述气门辅助闭合单元包括顶推片以及气门闭合弹簧，所述顶推片固定于气门的气门杆上，所述气门闭合弹簧一端与顶推片连接，另一端与模拟燃烧室连接。
优选的，所述机架位于模拟燃烧室上方设置有闭合弹簧支承板，所述闭合弹簧支承板上具有气门顶推导筒，所述顶推片滑动连接于所述顶推导筒中。
优选的，还包括气门加强冲击单元，所述气门加强冲击单元包括由所述驱动装置驱动的冲击拨块以及冲击弹簧，冲击拨块上伸出有载杆套筒，所述冲击加载杆的推动端伸入所述载杆套筒中，所述冲击加载杆上具有顶推环，所述冲击弹簧一端与所述顶推环连接，另一端与所述冲击拨块连接。
优选的，所述机架位于模拟燃烧室下方设置有冲击弹簧支承板，所述冲击弹簧支承板上设有冲击导筒，所述冲击拨块滑动连接于所述冲击导筒中。
优选的，所述冲击弹簧包括推动所述冲击加载杆进行冲击的冲击段和缓冲行程与气门下移距离相适应的缓冲段。
优选的，所述驱动装置包括电机、气门凸轮轴、冲击凸轮轴、主动轮、从动轮以及链条，所述电机与主动轮连接，所述主动轮通过所述链条与从动轮连接，所述气门凸轮轴与主动轮相连接，所述从动轮与冲击凸轮轴连接，气门凸轮轴的凸轮驱动所述气门打开，所述冲击凸轮轴的凸轮驱动所述冲击加载杆向气门座圈移动。
优选的，所述模拟燃烧室包括实验腔、燃烧器以及进气管，所 述气门座圈设置于所述实验腔中，燃烧器通过所述进气管与所述实验腔连接，还包括尾气处理器以及排气管，所述排气管与实验腔相连通，所述尾气处理器与排气管相连接。
优选的，所述机架包括箱体以及由上往下依次安装在所述箱体中的闭合弹簧支承板、上燃烧室壁板、下燃烧室壁板以及冲击弹簧支承板，所述箱体中对应闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板的安装位置设置有槽型嵌入口，闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板通过所述槽型嵌入口连接在箱体中，其中上燃烧室壁板和下燃烧室壁板之间形成所述模拟燃烧室。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明既解决了发动机整机试验和实际发动机综合考察周期冗长以及复杂的问题，又弥补了液压加载易产生泄漏等缺点，能实现在极短试验周期内完成气门的磨损特性评估，给实际生产提供可靠依据。本发明设计合理，结构简单，既能为试验提供合适的温度和气氛环境，又能有效直接地实现冲击力的加载。
2、本发明设有燃烧器及尾气处理器，并分别与实验腔连接，其中燃烧器为气门试验提供适当的工作温度以及化学气氛，尾气处理器则对实验腔中排出的工作废气进行处理，避免污染环境。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A部的放大图。
图3是图1中B部的放大图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
一种气门磨损测试装置，包括机架1、气门座圈2、座圈冲击杆以及驱动装置，所述机架上具有模拟燃烧室，所述气门座圈设置于所述模拟燃烧室的壁面上，所述驱动装置驱动所述座圈冲击杆向所述气门座圈往复冲击。
优选的，所述座圈冲击杆包括气门3和冲击加载杆4，气门的气门阀面端5与冲击加载杆的冲击端6相接触，工作时，所述驱动装置同时驱动所述气门和冲击加载杆往复运动使气门的气门阀面冲击所述气门座圈。优选的，冲击加载杆的冲击端设置有冲击盘7，冲击盘可加大冲击加载杆的冲击端与气门的气门阀面端的接触面积。
优选的，还包括气门辅助闭合单元，所述气门辅助闭合单元包括顶推片8以及气门闭合弹簧9，所述顶推片固定于气门的气门杆上，所述气门闭合弹簧一端与顶推片连接，另一端与模拟燃烧室连接。
优选的，所述机架位于模拟燃烧室上方设置有闭合弹簧支承板10，所述闭合弹簧支承板上具有气门顶推导筒11，所述顶推片滑动连接于所述顶推导筒中，借助于气门顶推导筒可使气门顺畅移动和移动到位，使试验过程更稳定。
优选的，还包括气门加强冲击单元，所述气门加强冲击单元包括由所述驱动装置驱动的冲击拨块12以及冲击弹簧13，冲击拨块上伸出有载杆套筒14，所述冲击加载杆的推动端伸入所述载杆套筒中，所述冲击加载杆上具有顶推环15，所述冲击弹簧一端与所述顶推环连接，另一端与所述冲击拨块连接。
优选的，所述机架位于模拟燃烧室下方设置有冲击弹簧支承板16，所述冲击弹簧支承板上设有冲击导筒17，所述冲击拨块滑动连接于所述冲击导筒中，借助于冲击导筒可使冲击加载杆顺畅移动和移动到位，使试验过程更稳定。
优选的，所述冲击弹簧包括推动所述冲击加载杆进行冲击的冲击段和适应气门下移时收缩的缓冲段，所述缓冲段设置于所述冲击段下方，其中冲击段的弹性系数高且较长，而缓冲段的弹性系数低， 缓冲段的缓冲行程与气门下移行程距离相适应，这样可以方便气门的下移，同时还能保证具有足够的弹力。
优选的，所述驱动装置包括电机18、气门凸轮轴19、冲击凸轮轴20、主动轮、从动轮以及链条21，所述电机与主动轮连接，所述主动轮通过所述链条与从动轮连接，所述气门凸轮轴与主动轮相连接，所述从动轮与冲击凸轮轴连接，气门凸轮轴的凸轮驱动所述气门打开，所述冲击凸轮轴的凸轮驱动所述冲击加载杆向气门座圈移动。
优选的，所述模拟燃烧室包括实验腔22、燃烧器23以及进气管24，所述气门座圈设置于所述实验腔中，燃烧器通过所述进气管与所述实验腔连接。
优选的，还包括尾气处理器25以及排气管26，所述排气管与实验腔相连通，所述尾气处理器与排气管相连接。
优选的，所述燃烧器和尾气处理器设置于所述机架外侧。
为使本发明更易于制造和拆装，优选的，所述机架包括箱体、上燃烧室壁板27和下燃烧室壁板28，所述闭合弹簧支承板、上燃烧室壁板、下燃烧室壁板以及冲击弹簧支承板由上往下依次安装在所述箱体中，所述箱体中对应闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板的安装位置设置有槽型嵌入口29，闭合弹簧支承板、冲击弹簧支承板、上燃烧室壁板和下燃烧室壁板通过所述槽型嵌入口连接在箱体中，其中上燃烧室壁板和下燃烧室壁板之间形成所述模拟燃烧室。
本发明的工作过程及工作原理：试验过程中由电机通过链条同时驱动主动轮和从动轮使气门凸轮轴和冲击凸轮轴同时工作，其中由于气门凸轮轴和冲击凸轮轴具有相反的工作相位，即气门凸轮轴的凸轮和冲击凸轮轴的凸轮在工作中指向一致，从而使气门和冲击加载杆能紧密配合对气门座圈进行冲击。
气门凸轮轴的凸轮向下转动推动气门打开，即气门向下移动， 当气门凸轮轴的凸轮向上转动时，在气门闭合弹簧的作用下，气门自动复位闭合，即气门向上移动使气门与气门座圈相接触。
冲击凸轮轴的凸轮向上转动推动冲击加载杆向上移动为气门加载冲击力，此外需要说明的是由于气门凸轮轴和冲击凸轮轴具有相反的工作相位，所以在气门打开向下移动时，冲击凸轮轴的凸轮位于下位，因此，当冲击加载杆受气门的推动可以向下移动，而当冲击凸轮轴的凸轮推动冲击加载杆向上移动时，气门凸轮轴的凸轮则处于上方即气门处于关闭状态或关闭过程中，因此，冲击加载杆能顺利实现冲击力的加载，从而研究气门的冲击对气门-气门座圈摩擦副的磨损影响。
而为进一步加强冲击，本发明设置了冲击弹簧，其原理是当冲击凸轮轴的凸轮由下位转向上位时，由于其速度较快，因此冲击弹簧会收缩而并不是直接由冲击凸轮轴的凸轮推动冲击加载杆上升，冲击弹簧收缩后会瞬间张开通过冲击拨块将冲击加载杆推向气门，从而模仿发动机中爆燃瞬间推动气门冲向气门座圈的过程使测试与实际环境更贴近。
试验进行时，燃烧器将排气排到实验腔中同时还使实验腔温度上升，从而模拟发动机内部工作环境，使测试与实际工作过程更贴近，使测试结果更准确，也避免需在发动机内进行测试，使试验过程更简便和易于操作。
尾气处理器收集由实验腔排出的工作废气并进行处理，避免污染环境。
本发明通过将模拟燃烧室设置成实验腔和燃烧器并通过进气管连接，避免在机架内进行燃烧提高安全性同时可方便更换不同的燃烧器进试验。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方 式，都包含在本发明的保护范围之内。