活塞打靶試驗臺機械結(jié)構(gòu)論文
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1.1噴嘴快速定位系統(tǒng)
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(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(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。噴嘴固定到工作臺上，由數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)
發(fā)動機冷卻過程中，潤滑油由噴嘴進入活塞進油口，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(tǒng)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(tǒng)的溫度和壓力均實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1活塞運動機構(gòu)
模擬活塞豎直方向的運動采用曲柄連桿機構(gòu)較適宜，結(jié)構(gòu)簡單且運行可靠。但滑塊行程難以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，不能滿足多型活塞的行程。結(jié)合以往經(jīng)驗，試驗臺采用雙排直線方形導軌和短節(jié)矩滾子鏈組成的豎直移動機構(gòu)，并應(yīng)用伺服電機驅(qū)動。方形導軌可實現(xiàn)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(yīng)用雙排短節(jié)矩鏈既可承受變化的載荷，又能運行平穩(wěn)。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(shù)。活塞瞬時速度公式（3）簡化為：V≈C×sinβ其中C為常數(shù)。由自行開發(fā)的控制程序?qū)崿F(xiàn)伺服電機精確轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)活塞的正弦運動要求。本系統(tǒng)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(xiàn)了在其平面行程內(nèi)任意點的噴嘴定位。每個移動方向都應(yīng)用雙排方形導軌導向和滾珠絲杠傳動的結(jié)構(gòu)，并配以步進電機驅(qū)動。自行開發(fā)的數(shù)控程序可較好的實現(xiàn)工作臺運行速度調(diào)節(jié)與噴嘴精確定位。經(jīng)過工作臺反復(fù)的運行實踐，工作臺有較好的重復(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(huán)加熱和循環(huán)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(huán)過程，并對試驗所需參數(shù)完成測量。本液壓系統(tǒng)還較好的實現(xiàn)了全量程內(nèi)自動調(diào)壓（0-1MPa）以及試驗對壓力波動的要求（≤10KPa）。
3結(jié)論
經(jīng)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(yīng)活塞冷卻的實際工況。同時試驗臺實現(xiàn)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(fā)具有現(xiàn)實意義。
作者：賈延濤 王凱 耿昕 孫海鵬 鄒化強 單位：山東省內(nèi)燃機研究所