[发明专利]基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统及其使用方法

权利要求书

1.一种基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统，其特征在于该系统包括用于活塞环-缸套固定并传热的缸套固定及传热装置、为系统提供恒温润滑油的恒温润滑油路和用于驱动曲柄连杆机构及活塞环-缸套部件的调速电动机；

所述缸套固定及传热装置包括纵向固定板、夹具、缸套电加热器、活塞环电加热器、缸套热电偶、活塞环热电偶和径向弹性固定环，在缸套的左右两侧分别对称设置有一个纵向固定板，每个纵向固定板的上下内表面之间固定缸套，纵向固定板的上下两端均安装有预紧螺栓，在纵向固定板与缸套接触的端面上均设有压力传感器；在缸套的外侧沿缸套高度方向均匀布置有若干数量的缸套电加热器，同时缸套的外侧安装有径向弹性固定环；在缸套的内部安装有若干数量的夹具，相邻两个夹具之间的空间用于安装活塞环电加热器和活塞环，活塞环电加热器紧挨活塞环的内壁；在活塞环内壁与活塞环电加热器之间安装有活塞环热电偶，在缸套内壁上安装有若干数量的缸套热电偶，所述缸套热电偶紧邻缸套电加热器的上下位置，且从缸套外侧沿径向至缸套壁厚中间，周向的两列相邻缸套热电偶之间的夹角相等；若干数量的夹具通过螺纹杆及螺母固定，最下方的夹具与曲柄连杆机构连接，曲柄连杆机构通过联轴器与位于油底壳外侧的调速电动机连接；

在油底壳的上部连接集油测温槽，所述集油测温槽和油底壳内均安装有液体测温热电偶(25、22)，在油底壳的回油口和进油口之间连接串联式润滑油路；串联式润滑油路包括节流阀、流量计、油泵、润滑油滤清器、润滑油冷却器和恒温油浴锅，油底壳的回油口依次经节流阀、流量计、润滑油冷却器、油泵及润滑油滤清器与恒温油浴锅的进口连接，恒温油浴锅的出口依次经润滑油滤清器、油泵、流量计、节流阀与油底壳的进油口连接。

2.根据权利要求1所述的基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统，其特征在于所述的缸套热电偶采用直径为0.1mm的J型热电偶；所述的活塞环热电偶为薄膜热电偶；所述液体测温热电偶(25、22)为插杆式J型热电偶。

3.根据权利要求1所述的基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统，其特征在于所述的缸套电加热器和活塞环电加热器均为环形电加热器，环形电加热器的外壳为绝缘材料；活塞环电加热器与活塞环的形状尺寸相匹配，且紧贴在活塞环内侧。

4.根据权利要求1所述的基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统，其特征在于所述夹具的数量为2-5，活塞环的数量为1-4。

5.一种权利要求1-4任一所述的基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统的使用方法，该方法的步骤是：

(1)将缸套放在纵向固定板中，缸套径向采用径向弹性固定环固定；在缸套上下端面均布置压力传感器，采用“浮动缸套法”测量摩擦力；

(2)检查各个部件管路是否正常，确认正常后控制调速电动机的转速，驱动曲柄连杆机构带动夹具、螺纹杆、螺母、活塞环电加热器、活塞环在缸套内做往复运动；

(3)在恒温油浴锅中加入适量润滑油，打开恒温油浴锅的开关，加热润滑油并控制恒温后经进油口进入油底壳中，同时油底壳底部的润滑油经回油口回到恒温油浴锅中加热，润滑油温度按实际需求通过控制油浴锅的加热温度实现；

(4)通过缸套电加热器和活塞环电加热器的加热量控制缸套和活塞环的温度场变化，缸套和活塞环的温度数值分别通过缸套热电偶和活塞环热电偶测得；摩擦力由压力传感器测出；通过调节恒温油浴锅的加热温度、缸套电加热器和活塞环电加热器的加热量，来相应地改变润滑油、缸套和活塞环的温度，并测得相应的摩擦力，结合活塞环运动速度计算出相应的摩擦功耗，找出最小摩擦功耗，并记录最小摩擦功耗下对应的润滑油、缸套和活塞环的温度。