[发明专利]柴油机燃油系统凸轮驱动机构接触应力的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机燃油系统凸轮驱动机构的测试方法，特别是涉及一种柴油机燃油系统凸轮驱动机构中凸轮与挺杆接触应力的测试方法。

背景技术

柴油机燃油系统的凸轮驱动机构是机械式燃油系统的动力源，所述凸轮驱动机构的驱动部件各运动副处于高频、高应力、冲击负荷工作条件下，其接触应力大小影响着供油系统的可靠性。接触应力过大，使凸轮驱动机构的驱动部件寿命降低，容易出现过热、拉毛等机械故障。

所述凸轮驱动机构中凸轮与挺杆的接触应力最直接的获取方法就是通过测试的手段获得。运用测试结果可以判别仿真分析结果的合理性，指导仿真分析流程，同时可进行所述凸轮驱动机构驱动部件的强度评估和可靠性评估，指导驱动部件的结构设计和凸轮型线设计。

现阶段，对于大功率柴油机凸轮与挺杆接触应力的测试还是比较困难的，文献报道也是相对较为稀少的。常规的测试技术均是在小型的农业机械中采用。一般使用桥接法或半桥接法进行静态测试，但不对材料的本身特性径向测量，只是粗略的模拟构件的受力状况，测试结果也仅为接触内力，不能完全的反映接触应力细微的变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种柴油机燃油系统凸轮驱动机构接触应力的测试方法，能够准确测得接触应力，对凸轮驱动机构进行强度评估，指导凸轮和挺杆的结构设计，同时也可以判别仿真分析的结果，指导仿真分析。

为解决上述技术问题，本发明的柴油机燃油系统凸轮驱动机构接触应力的测试方法，采用动态测试和静态测试相结合的方式，对柴油机燃油系统凸轮驱动机构中凸轮与挺杆的接触应力进行测试；包括如下步骤：

步骤一、进行动态测试，测量柴油机实际工作状态下挺杆的动态应变值，然后计算出挺杆所承受的作用力大小；

步骤二、根据凸轮在受最大接触力作用时，凸轮接触力与挺杆轴向作用力之间的夹角，将挺杆轴向作用力换算成凸轮与滚轮之间的接触力；

步骤三、进行静态测试，以所述换算的接触力作为标定载荷，采用与所述凸轮相同曲率半径的圆柱替代凸轮，在所述圆柱与滚轮之间装入锡箔；万能试验机按照标定的载荷加载，作用于滚轮和圆柱之间，使锡箔记录下滚轮与圆柱之间的接触压痕；根据接触压痕的面积计算得到凸轮与挺杆的平均接触应力。

通过使用本发明的测试方法，可以准确的得到柴油机燃油系统凸轮驱动机构中凸轮与挺杆的接触应力，能够指导柴油机燃油系统凸轮驱动机构的设计和凸轮型线的设计，改进和优化所述凸轮驱动机构接触应力的计算方法，进而缩短设计周期，减少实验经费。也可以对所述凸轮驱动机构进行强度评估，判别仿真分析的结果，指导仿真分析。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是挺杆贴片示意图；

图2是应变变化规律；

图3是应变变化局部图(4～6s)；

图4是测点4～6的应变变化规律；

图5是应变花(即测点4～6)的最小主应变变化规律；

图6时应变花(即测点4～6)的最大主应变变化规律；

图7是弹性模量应力-应变曲线；

图8是多体动力学计算模型；

图9是挺杆轴向与竖直方向的夹角变化示意图；

图10是本发明的方法测试过程示意图。

具体实施方式

配气机构是负责内燃机换气过程的工作系统，实现内燃机进气过程和排气过程定时，直接影响着内燃机充量系数，是决定缸内燃烧性能的重要机构之一。对于四冲程内燃机广泛采用低置式凸轮轴气阀式配气机构。

低置式凸轮轴气阀式配气机构主要由三部分组成：气阀组(气阀、气阀导套、气阀弹簧、转阀机构等)，凸轮轴(轴、凸轮、紧固装置、传动齿轮等)和驱动机构(挺杆或摇杆、推杆、摇臂、摇臂座、阀桥等)。凸轮轴一般布置在曲轴箱或气缸体下方处，气阀组布置在顶部缸盖上，中间通过驱动机构把凸轮型线体现的一定的运动规律传递给气阀。

本发明的柴油机燃油系统凸轮驱动机构接触应力的测试方法，采用动态测试和静态测试相结合的方式，对柴油机燃油系统凸轮驱动机构中凸轮与挺杆的接触应力进行测试，使得测试结果更加合理可靠。

动态测试是在柴油机实际工作状态下，根据不同的工况测得挺杆的应变，并以此为标定载荷，施加到静态压痕试验中，作用于滚轮和凸轮(或替代圆柱)之间。

静态测试时，由于凸轮的偏心，加载时极易滚动，同时加载时力的作用线一定要通过凸轮转动轴的轴心，因此采用同曲率半径圆柱代替凸轮的方法，提高测试精度和准确性。