本實用新型涉及氣門與氣門座圈磨損試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置。

背景技術(shù)：

在發(fā)動機配氣機構(gòu)中，氣門與氣門座圈的工作條件相當惡劣，不僅承受來自氣門彈簧和高溫燃氣的沖擊力，而且受到具有腐蝕性的高溫燃氣的沖刷，特別是排氣門和排氣門座圈，氣門在潤滑條件極差的情況下以很高的速度持續(xù)沖擊氣門座圈，易發(fā)生磨損。氣門表面產(chǎn)生磨損會導致氣門下沉、氣缸漏氣，缸壓過低等嚴重后果，增加燃料消耗，降低發(fā)動機的功率，因而在發(fā)動機中，氣門—氣門座圈摩擦副的磨損狀況直接影響發(fā)動機的工作效率，燃料利用率及使用壽命等。

為了更好地掌握氣門、氣門座圈的磨損特性，國內(nèi)外進行了大量試驗研究，多采用發(fā)動機整機試驗，操作繁瑣，所耗時間長?，F(xiàn)階段已有的氣門座圈磨損臺架試驗裝置，多采用液壓加載，或是依靠電磁裝置加載，來模擬氣門在工作中所受的壓力。液壓加載裝置能量損耗大，維護嚴格，易產(chǎn)生泄漏，難以維修，而電磁裝置產(chǎn)生的力過小，電磁銜鐵發(fā)熱嚴重，使用壽命不長，且未考慮高溫燃氣的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，更好地研究氣門和氣門座圈的磨損特 性，本實用新型結(jié)合氣門-氣門座圈摩擦副的實際工況，提供了一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置。既可以實現(xiàn)氣門在開閉過程中，氣門旋轉(zhuǎn)與氣門不旋轉(zhuǎn)兩種不同工況下的試驗，也可以模擬在有無燃燒氣氛的兩種不同工況下，氣門與氣門座圈的磨損情況對比試驗，氣門座圈拆裝方便，同時可以吸收和處理排出的尾氣，保護環(huán)境。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置，包括基臺1、安裝在基臺1下方的燃燒室38、給燃燒室38提供燃氣的高溫燃氣供給系統(tǒng)、設(shè)置在基臺1上的氣門導向套4-1、設(shè)置在氣門導向套4-1上方的氣門夾持套5、設(shè)置在氣門夾持套5內(nèi)的用于夾持氣門4氣門桿尾部的夾持桿6、設(shè)置在氣門導向套4-1一側(cè)的螺桿33的螺桿導向套34、設(shè)置在基臺1上的支撐架1-1、安裝在支撐架1-1上的由伺服電機20驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)的凸輪軸15；

所述氣門4的氣門頭4-2置于燃燒室38內(nèi)，在氣門導向套4-1與氣門頭4-2后端面之間的通路上開設(shè)有一尾氣排氣腔2-1，尾氣排氣腔2-1通過排氣管3連接尾氣收集箱2；所述氣門頭4-2后端面還設(shè)有一氣門座圈夾具45，氣門座圈44過盈配合設(shè)置在其內(nèi)；當氣門頭4-2后端面與氣門座圈44相抵時，燃燒室38與尾氣排氣腔2-1之間的通路切斷，當氣門頭4-2后端面與氣門座圈44分離時，燃燒室38與尾氣排氣腔2-1之間的通路連通；

在燃燒室38內(nèi)、氣門頭4-2前端面下方還設(shè)有一用于模擬氣門4在發(fā)動機中所受氣體壓力的氣門瞬間沖擊機構(gòu)；

所述螺桿33的上端部伸出螺桿導向套34，并在其上安裝有大齒輪19；所述夾持桿6的上端部伸出氣門夾持套5，并在其上安裝有與大齒輪19嚙合的小齒輪10；

在螺桿33和夾持桿6的上部及中部分別安裝有向心推力軸承22、25、9、12，向心推力軸承9的內(nèi)圈下端面設(shè)有與其相抵的頂蓋8；在各上部的向心推 力軸承上方分別設(shè)有一傳動頂圈13、16，在傳動頂圈13、16上安裝有一傳動板14，傳動板14的上表面與凸輪軸15的凸輪接觸，當凸輪軸15轉(zhuǎn)動時，凸輪往復下壓傳動板14，并通過傳動頂圈13、16將往復下壓力矩同步傳遞給螺桿33和夾持桿6，使大齒輪19和小齒輪10跟隨螺桿33及夾持桿6同步上下往復運動，在上下往復運動的同時，螺桿33(為非自鎖螺桿)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，在旋轉(zhuǎn)力的作用下大齒輪19跟隨其旋轉(zhuǎn)，并將旋轉(zhuǎn)力傳遞給小齒輪10，小齒輪10帶動夾持桿6旋轉(zhuǎn)的同時使氣門4的氣門頭部在燃燒室38內(nèi)以旋轉(zhuǎn)的方式上下往復運動。

所述螺桿導向套34內(nèi)設(shè)有螺桿復位彈簧32，用于給螺桿33提供一個向上的推力；所述氣門夾持套5內(nèi)設(shè)有夾持桿復位彈簧7，用于給夾持桿6提供一個向上的推力。

所述的螺桿33的螺旋角λ大于摩擦角ρ，為非自鎖螺桿，所述大齒輪19與螺桿33之間安裝有滾珠螺母24，大齒輪19上端面的螺桿上安裝一個支承套23，向心推力軸承安裝在大齒輪19的下端的螺桿上，所述向心推力軸承內(nèi)圈與螺桿33的頂蓋26相接觸，螺桿33上端的套筒21安裝在支承套23內(nèi)，螺桿33頂部穿過套筒21，向心推力軸承內(nèi)圈下端面與支承套23肩部端面相接觸，向心推力軸承外圈上端面與傳動套筒17相接觸，傳動頂圈安裝在傳動套筒17上端面。

所述大齒輪19與小齒輪10之間傳動比i＝4:1；所述燃燒室38的內(nèi)壁設(shè)有電阻絲43，電阻絲43連接外部電源；所述氣門座圈夾具45與基臺1之間為可拆卸式固定連接；燃燒室38通過螺栓與基臺1固定。

所述螺桿33與夾持桿6之間設(shè)有一固定支架18，固定支架18用于對螺桿33和夾持桿6進行定位；夾持桿6與固定支架18設(shè)有套筒11。

所述氣門瞬間沖擊機構(gòu)包括套筒、頂桿39、推桿40、推桿馬達41；所述頂桿39的下端部置于套筒內(nèi)上端部伸出套筒并與氣門頭4-2前端面相抵；所 述推桿40安裝在套筒內(nèi)，其上端部對應(yīng)于頂桿39的下端部，并在頂桿39的下端部上套設(shè)有緩沖彈簧42；推桿40的下端部伸出套筒底部并連接推桿馬達41。

所述高溫燃氣供給系統(tǒng)包括油箱29、給油箱增壓的增壓泵27、鼓風機48、控制開關(guān)47、脈沖點火器36、噴嘴35、燃燒管37；

所述鼓風機48通過帶有一氣體緩沖過濾管49的進氣管道50連接燃燒室38輸入端燃燒管37的側(cè)壁；

所述油箱29通過一帶有伺服閥28的輸油管道31連接噴嘴35，噴嘴35噴射部置于燃燒管37內(nèi)；脈沖點火器36設(shè)置在燃燒管37的側(cè)壁上；控制開關(guān)47連接控制伺服閥28和脈沖點火器36，控制它們的開/關(guān)；所述油箱29內(nèi)有一塊滑動隔板30，將油箱29分為兩個互不相通腔室，上腔室裝空氣，下腔室裝燃料。

一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗方法如下：

步驟一：模擬燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗步驟：伺服電機20帶動凸輪軸15轉(zhuǎn)動，凸輪與傳動板14相接觸，傳動板14安裝在傳動頂圈13、16上，將運動傳遞至大齒輪19和氣門4，氣門4開啟，螺桿復位彈簧32和夾持桿復位彈簧7同時被壓縮，大齒輪19在受力向下運動的同時，也受到來自螺桿33旋轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，從而帶動小齒輪10轉(zhuǎn)動，使氣門4在開啟過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；凸輪軸15回程過程中，氣門4和大齒輪19分別在螺桿復位彈簧32和夾持桿復位彈簧7的作用下上升，大齒輪19同樣受到來自螺桿33的旋轉(zhuǎn)力而轉(zhuǎn)動，從而使得氣門4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；在氣門4閉合和開啟整個過程中，大齒輪19和小齒輪10始終保持上下同步運動，防止兩個它們在豎直方向上產(chǎn)生相對運動，以避免產(chǎn)生豎直方向上的摩擦力對齒輪轉(zhuǎn)動造成的不良影響；在氣門4落座瞬間，推桿馬達41驅(qū)動推桿40 向上運動，使頂桿39(以一定大小的力)向上沖擊氣門4并將沖擊壓力保持至下一次氣門開啟瞬間，以此來模擬氣門4在發(fā)動機中所受的氣體壓力，在氣門4開啟瞬間，推桿馬達41驅(qū)動推桿40向下運動，將沖擊壓力撤銷，與此同時，增壓泵27持續(xù)向油箱29上腔室中壓入空氣，增大油箱29中的壓力，鼓風機48通過進氣管道50向燃燒管37中輸入空氣，在氣門4落座瞬間，控制開關(guān)47控制伺服閥28開啟，燃料在空氣壓力下進入輸油管道31，并從噴嘴35中噴出，與進氣管道50中輸入的空氣混合，同時，控制開關(guān)47控制脈沖點火器36點燃燃料，產(chǎn)生高溫燃氣輸入至燃燒室38中，模擬氣門4和氣門座圈44受高溫燃氣的沖刷與腐蝕過程；

在氣門4開啟瞬間，控制開關(guān)47控制伺服閥28和脈沖點火器36關(guān)閉；燃燒室38產(chǎn)生的尾氣依次經(jīng)過尾氣排氣腔2-1、排氣管3進入尾氣收集箱2內(nèi)；完成模擬燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬無燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗步驟：氣門運動過程與步驟一相同；關(guān)閉增壓泵27、伺服閥28以及脈沖點火器36；將供熱源由原來的燃氣改成電阻絲43加熱，即可完成無燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬有燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損的試驗步驟：燃氣供應(yīng)控制過程與步驟一相同；取下大齒輪19，即可完成氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬無燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損的試驗：關(guān)閉增壓泵27、伺服閥28和點火開關(guān)36；取下大齒輪19，將供熱源由原來的燃氣改成電阻絲43加熱，即可完成無燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

本實用新型包括基臺、安裝在基臺下方的燃燒室、給燃燒室提供燃氣的 高溫燃氣供給系統(tǒng)、設(shè)置在基臺上的氣門導向套、設(shè)置在氣門導向套上方的氣門夾持套、設(shè)置在氣門夾持套內(nèi)的用于夾持氣門氣門桿尾部的夾持桿、設(shè)置在氣門導向套一側(cè)的螺桿的螺桿導向套、設(shè)置在基臺上的支撐架、安裝在支撐架上的由服電機驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)的凸輪軸，以及用于模擬氣門在發(fā)動機中所受氣體壓力的氣門瞬間沖擊機構(gòu)等結(jié)構(gòu)組合。可以在有高溫燃氣沖刷和電阻絲加熱兩種不同工況下進行氣門與氣門座圈的對比試驗，能模擬高溫燃氣對氣門與氣門座圈的沖刷與腐蝕，更符合氣門與氣門座圈摩擦副的實際工況，提高了氣門和氣門座圈磨損特性研究試驗的可靠性，同時極大縮短完成氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗的時間。

本實用新型可以實現(xiàn)氣門在開閉過程中，氣門旋轉(zhuǎn)與氣門不旋轉(zhuǎn)兩種不同工況下的磨損試驗。采用推桿馬達進行加載，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于控制等優(yōu)點。

本實用新型座圈夾具與基臺之間為可拆卸式固定連接，拆裝方便?？梢允占懦龅奈矚猓Ｗo環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置平面結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖2為本實用新型氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置平面結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖3為圖2中的A局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖2中的B局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖2中的C局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為氣門座圈夾具45的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為固定支架18的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1至8所示。本實用新型公開了一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗裝置，包括基臺1、安裝在基臺1下方的燃燒室38、給燃燒室38提供燃氣的高溫燃氣供給系統(tǒng)、設(shè)置在基臺1上的氣門導向套4-1、設(shè)置在氣門導向套4-1上方的氣門夾持套5、設(shè)置在氣門夾持套5內(nèi)的用于夾持氣門4氣門桿尾部的夾持桿6、設(shè)置在氣門導向套4-1一側(cè)的螺桿33的螺桿導向套34、設(shè)置在基臺1上的支撐架1-1、安裝在支撐架1-1上的由伺服電機20驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)的凸輪軸15；

所述氣門4的氣門頭4-2置于燃燒室38內(nèi)，在氣門導向套4-1與氣門頭4-2后端面之間的通路上開設(shè)有一尾氣排氣腔2-1，尾氣排氣腔2-1通過排氣管3連接尾氣收集箱2；所述氣門頭4-2后端面還設(shè)有一氣門座圈夾具45，氣門座圈44過盈配合設(shè)置在其內(nèi)；當氣門頭4-2后端面與氣門座圈44相抵時，燃燒室38與尾氣排氣腔2-1之間的通路切斷，當氣門頭4-2后端面與氣門座圈44分離時，燃燒室38與尾氣排氣腔2-1之間的通路連通；

在燃燒室38內(nèi)、氣門頭4-2前端面下方還設(shè)有一用于模擬氣門4在發(fā)動機中所受氣體壓力的氣門瞬間沖擊機構(gòu)；

所述螺桿33的上端部伸出螺桿導向套34，并在其上安裝有大齒輪19；所述夾持桿6的上端部伸出氣門夾持套5，并在其上安裝有與大齒輪19嚙合的小齒輪10；

在螺桿33和夾持桿6的上部及中部分別安裝有向心推力軸承22、25、9、12，并在各上部的向心推力軸承上方分別設(shè)有一傳動頂圈13、16，在傳動頂圈13、16上安裝有一傳動板14，傳動板14的上表面與凸輪軸15的凸輪接觸，當凸輪軸15轉(zhuǎn)動時，凸輪往復下壓傳動板14，并通過傳動頂圈13、16將往復下壓力矩同步傳遞給螺桿33和夾持桿6，使大齒輪19和小齒輪10跟隨螺 桿33及夾持桿6同步上下往復運動，在上下往復運動的同時，螺桿33(為非自鎖螺桿)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，在旋轉(zhuǎn)力的作用下大齒輪19跟隨其旋轉(zhuǎn)，并將旋轉(zhuǎn)力傳遞給小齒輪10，小齒輪10帶動夾持桿6旋轉(zhuǎn)的同時使氣門4的氣門頭部在燃燒室38內(nèi)以旋轉(zhuǎn)的方式上下往復運動。

所述螺桿導向套34內(nèi)設(shè)有螺桿復位彈簧32，用于給螺桿33提供一個向上的推力；所述氣門夾持套5內(nèi)設(shè)有夾持桿復位彈簧7，用于給夾持桿6提供一個向上的推力。

所述的螺桿33的螺旋角λ大于摩擦角ρ，為非自鎖螺桿，所述大齒輪19與螺桿33之間安裝有滾珠螺母24，大齒輪19上端面的螺桿上安裝一個支承套23，向心推力軸承安裝在大齒輪19的下端的螺桿上，所述向心推力軸承內(nèi)圈與螺桿33的頂蓋26相接觸，螺桿33上端的套筒21安裝在支承套23內(nèi)，螺桿33頂部穿過套筒21，向心推力軸承內(nèi)圈下端面與支承套23肩部端面相接觸，向心推力軸承外圈上端面與傳動套筒17相接觸，傳動頂圈安裝在傳動套筒17上端面。

所述大齒輪19與小齒輪10之間傳動比i＝4:1；所述燃燒室38的內(nèi)壁設(shè)有電阻絲43，電阻絲43連接外部電源；所述氣門座圈夾具45與基臺1之間為可拆卸式固定連接，例如可通過多個螺栓46在氣門座圈夾具45的徑向方向，將其固定在基臺1上；燃燒室38通過螺栓與基臺1固定。

所述螺桿33與夾持桿6之間設(shè)有一固定支架18，固定支架18用于對螺桿33和夾持桿6進行定位；夾持桿6與固定支架18設(shè)有套筒11。

所述氣門瞬間沖擊機構(gòu)包括套筒、頂桿39、推桿40、推桿馬達41；所述頂桿39的下端部置于套筒內(nèi)上端部伸出套筒并與氣門頭4-2前端面相抵；所述推桿40安裝在套筒內(nèi)，其上端部對應(yīng)于頂桿39的下端部，并在頂桿39的下端部上套設(shè)有緩沖彈簧42；推桿40的下端部伸出套筒底部并連接推桿馬達41。

所述高溫燃氣供給系統(tǒng)包括油箱29、給油箱增壓的增壓泵27、鼓風機48、控制開關(guān)47、脈沖點火器36、噴嘴35、燃燒管37；

所述鼓風機48通過帶有一氣體緩沖過濾管49的進氣管道50連接燃燒室38輸入端燃燒管37的側(cè)壁；

所述油箱29通過一帶有伺服閥28的輸油管道31連接噴嘴35，噴嘴35噴射部置于燃燒管37內(nèi)；脈沖點火器36設(shè)置在燃燒管37的側(cè)壁上；控制開關(guān)47連接控制伺服閥28和脈沖點火器36，控制它們的開/關(guān)；所述油箱29內(nèi)有一塊滑動隔板30，將油箱29分為兩個互不相通腔室，上腔室裝空氣，下腔室裝燃料。

一種氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗方法如下：

步驟一：模擬燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗步驟：伺服電機20帶動凸輪軸15轉(zhuǎn)動，凸輪與傳動板14相接觸，傳動板14安裝在傳動頂圈13、16上，將運動傳遞至大齒輪19和氣門4，氣門4開啟，螺桿復位彈簧32和夾持桿復位彈簧7同時被壓縮，大齒輪19在受力向下運動的同時，也受到來自螺桿33旋轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，從而帶動小齒輪10轉(zhuǎn)動，使氣門4在開啟過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；凸輪軸15回程過程中，氣門4和大齒輪19分別在螺桿復位彈簧32和夾持桿復位彈簧7的作用下上升，大齒輪19同樣受到來自螺桿33的旋轉(zhuǎn)力而轉(zhuǎn)動，從而使得氣門4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；在氣門4閉合和開啟整個過程中，大齒輪19和小齒輪10始終保持上下同步運動，防止兩個它們在豎直方向上產(chǎn)生相對運動，以避免產(chǎn)生豎直方向上的摩擦力對齒輪轉(zhuǎn)動造成的不良影響；在氣門4落座瞬間，推桿馬達41驅(qū)動推桿40向上運動，使頂桿39(以一定大小的力)向上沖擊氣門4并將沖擊壓力保持至下一次氣門開啟瞬間，以此來模擬氣門4在發(fā)動機中所受的氣體壓力，在氣門4開啟瞬間，推桿馬達41驅(qū)動推桿40向下運動，將沖擊壓力撤銷，與 此同時，增壓泵27持續(xù)向油箱29上腔室中壓入空氣，增大油箱29中的壓力，鼓風機48通過進氣管道50向燃燒管37中輸入空氣，在氣門4落座瞬間，控制開關(guān)47控制伺服閥28開啟，燃料在空氣壓力下進入輸油管道31，并從噴嘴35中噴出，與進氣管道50中輸入的空氣混合，同時，控制開關(guān)47控制脈沖點火器36點燃燃料，產(chǎn)生高溫燃氣輸入至燃燒室38中，模擬氣門4和氣門座圈44受高溫燃氣的沖刷與腐蝕過程；

在氣門4開啟瞬間，控制開關(guān)47控制伺服閥28和脈沖點火器36關(guān)閉；燃燒室38產(chǎn)生的尾氣依次經(jīng)過尾氣排氣腔2-1、排氣管3進入尾氣收集箱2內(nèi)；完成模擬燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬無燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗步驟：氣門運動過程與步驟一相同；關(guān)閉增壓泵27、伺服閥28以及脈沖點火器36；將供熱源由原來的燃氣改成電阻絲43加熱，即可完成無燃燒氣氛、氣門旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬有燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損的試驗步驟：燃氣供應(yīng)控制過程與步驟一相同；取下大齒輪19，即可完成氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

模擬無燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損的試驗：關(guān)閉增壓泵27、伺服閥28和點火開關(guān)36；取下大齒輪19，將供熱源由原來的燃氣改成電阻絲43加熱，即可完成無燃燒氣氛、氣門不旋轉(zhuǎn)工況下氣門-氣門座圈摩擦副磨損試驗。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。

本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。