活塞打靶試驗臺機械結構論文

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1活塞打靶試驗臺的工作原理

1.1噴嘴快速定位系統

在活塞打靶試驗中，噴油嘴出油口與活塞進油口之間的同軸精度對試驗結果的影響較大。因此噴嘴的快速定位系統應保證噴嘴的上述要求及重復定位精度，同時兼顧多型號噴嘴的快速裝夾。基于以上，活塞打靶試驗臺采用自制的雙軸精密工作平臺，并配以自行開發的數控系統。噴嘴固定到工作臺上，由數控系統控制工作臺的運動完成噴嘴的快速精確定位。

1.2噴嘴的供油系統

發動機冷卻過程中，潤滑油由噴嘴進入活塞進油口，經活塞內冷油腔從出油口流出，完成活塞的冷卻過程。未進入活塞的潤滑油不參與活塞冷卻。為模擬潤滑油的流動過程，活塞打靶試驗臺的液壓系統運行過程。但為滿足噴嘴開啟試驗和多型號噴嘴的要求，液壓系統的溫度和壓力均實現自動調節。

2結構設計

2.1活塞運動機構

模擬活塞豎直方向的運動采用曲柄連桿機構較適宜，結構簡單且運行可靠。但滑塊行程難以實現自動調節，不能滿足多型活塞的行程。結合以往經驗，試驗臺采用雙排直線方形導軌和短節矩滾子鏈組成的豎直移動機構，并應用伺服電機驅動。方形導軌可實現活塞在豎直方向的精密導向，并且滑塊與導軌間的滾動摩擦使活塞移動的阻力較小。在活塞正弦運動下，活塞的加速度一直在變化。故應用雙排短節矩鏈既可承受變化的載荷，又能運行平穩。由上述公式（3）可知，一種型號的活塞在試驗工況下，R和ω均為常數。活塞瞬時速度公式（3）簡化為：V≈C×sinβ其中C為常數。由自行開發的控制程序實現伺服電機精確轉動以實現活塞的正弦運動要求。本系統滿足了活塞沿豎直方向的運動要求。

2.2噴嘴快速定位

雙軸精密工作臺實現了在其平面行程內任意點的噴嘴定位。每個移動方向都應用雙排方形導軌導向和滾珠絲杠傳動的結構，并配以步進電機驅動。自行開發的數控程序可較好的實現工作臺運行速度調節與噴嘴精確定位。經過工作臺反復的運行實踐，工作臺有較好的重復性。

2.3液壓系統

液壓系統由液壓泵，節流閥，冷卻器和加熱器等組成如圖4。主要由恒溫管路和試驗管路兩部分。其恒溫管路包括循環加熱和循環冷卻，滿足試驗對潤滑油的溫度要求。試驗管路模擬了活塞冷卻的整個循環過程，并對試驗所需參數完成測量。本液壓系統還較好的實現了全量程內自動調壓（0-1MPa）以及試驗對壓力波動的要求（≤10KPa）。

3結論

經過對多種型號的活塞與噴嘴的試驗，試驗過程更加精確反應活塞冷卻的實際工況。同時試驗臺實現了在活塞正弦運動下的打靶試驗，進一步貼近實際工況，對油嘴及活塞的研發具有現實意義。

作者：賈延濤 王凱 耿昕 孫海鵬 鄒化強 單位：山東省內燃機研究所