活塞打靶试验台机械结构论文

1活塞打靶试验台的工作原理

1.1喷嘴快速定位系统

在活塞打靶试验中，喷油嘴出油口与活塞进油口之间的同轴精度对试验结果的影响较大。因此喷嘴的快速定位系统应保证喷嘴的上述要求及重复定位精度，同时兼顾多型号喷嘴的快速装夹。基于以上，活塞打靶试验台采用自制的双轴精密工作平台，并配以自行开发的数控系统。喷嘴固定到工作台上，由数控系统控制工作台的运动完成喷嘴的快速精确定位。

1.2喷嘴的供油系统

发动机冷却过程中，润滑油由喷嘴进入活塞进油口，经活塞内冷油腔从出油口流出，完成活塞的冷却过程。未进入活塞的润滑油不参与活塞冷却。为模拟润滑油的流动过程，活塞打靶试验台的液压系统运行过程。但为满足喷嘴开启试验和多型号喷嘴的要求，液压系统的温度和压力均实现自动调节。

2结构设计

2.1活塞运动机构

模拟活塞竖直方向的运动采用曲柄连杆机构较适宜，结构简单且运行可靠。但滑块行程难以实现自动调节，不能满足多型活塞的行程。结合以往经验，试验台采用双排直线方形导轨和短节矩滚子链组成的竖直移动机构，并应用伺服电机驱动。方形导轨可实现活塞在竖直方向的精密导向，并且滑块与导轨间的滚动摩擦使活塞移动的阻力较小。在活塞正弦运动下，活塞的加速度一直在变化。故应用双排短节矩链既可承受变化的载荷，又能运行平稳。由上述公式（3）可知，一种型号的活塞在试验工况下，R和ω均为常数。活塞瞬时速度公式（3）简化为：V≈C×sinβ其中C为常数。由自行开发的控制程序实现伺服电机精确转动以实现活塞的正弦运动要求。本系统满足了活塞沿竖直方向的运动要求。

2.2喷嘴快速定位

双轴精密工作台实现了在其平面行程内任意点的喷嘴定位。每个移动方向都应用双排方形导轨导向和滚珠丝杠传动的结构，并配以步进电机驱动。自行开发的数控程序可较好的实现工作台运行速度调节与喷嘴精确定位。经过工作台反复的运行实践，工作台有较好的重复性。

2.3液压系统

液压系统由液压泵，节流阀，冷却器和加热器等组成如图4。主要由恒温管路和试验管路两部分。其恒温管路包括循环加热和循环冷却，满足试验对润滑油的温度要求。试验管路模拟了活塞冷却的整个循环过程，并对试验所需参数完成测量。本液压系统还较好的实现了全量程内自动调压（0-1MPa）以及试验对压力波动的要求（≤10KPa）。

3结论

经过对多种型号的活塞与喷嘴的试验，试验过程更加精确反应活塞冷却的实际工况。同时试验台实现了在活塞正弦运动下的打靶试验，进一步贴近实际工况，对油嘴及活塞的研发具有现实意义。

作者：贾延涛 王凯 耿昕 孙海鹏 邹化强 单位：山东省内燃机研究所