轴瓦疲劳强度测试装置及测试方法与流程

1.本技术涉及柴油机零部件技术领域，特别是涉及轴瓦疲劳强度测试装置及测试方法。


背景技术：

2.随着柴油机零部件技术的发展，主轴瓦作为柴油机的关键旋转摩擦副，其摩擦损失占到整个柴油机摩擦损失的20％以上，而轴瓦结构设计上缺陷也会导致设备在运行过程中产生振动、局部油膜压力升高、摩擦力升高、润滑油闪蒸等问题，对柴油机的安全运行有着很大影响。
3.为了适应更严苛的油耗和排放标准，采用高爆压和低黏油的技术路线将广泛应用于全新的高性能柴油机，一方面，高爆压将导致主轴瓦的工作载荷增大、油膜厚度降低，另一方面，低黏油将导致轴瓦润滑油膜厚度进一步降低，这两方面因素都给轴瓦的可靠性带来了重大挑战，因此有必要在柴油机的研发设计阶段通过开展轴瓦疲劳试验评估轴瓦的疲劳性能。
4.然而，传统的疲劳强度测试装置在对轴瓦进行测试时的试验用时较长。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对传统的疲劳强度测试装置在对轴瓦进行测试时的试验用时较长的问题，提供一种轴瓦疲劳强度测试装置及测试方法。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种轴瓦疲劳强度测试装置，包括测试基座、轴瓦限位组件、载荷加载组件和传感器，其中，轴瓦限位组件包括设于测试基座的轴瓦支撑件，以及沿第一方向穿设于轴瓦支撑件的轴体代替件，且轴体代替件穿设于轴瓦支撑件的部分与轴瓦支撑件之间界定出用于容纳轴瓦的限位空间，载荷加载组件包括电磁作动器，电磁作动器沿第二方向连接于轴体代替件穿出轴瓦支撑件的部分，以对轴体代替件产生沿第二方向的激振力，传感器连接于轴瓦，用于检测轴瓦的频率，其中，第一方向和第二方向彼此垂直。
7.在其中一个实施例中，轴瓦支撑件包括连接于测试基座的轴瓦下夹持座，以及沿第二方向与轴瓦下夹持座相对设置的轴瓦上夹持盖，轴体代替件沿第一方向穿设于轴瓦上夹持盖和轴瓦下夹持座之间，且轴瓦上夹持盖、轴瓦下夹持座和轴瓦支撑件穿设于轴瓦支撑件的部分界定出限位空间。
8.在其中一个实施例中，轴瓦下夹持座和轴瓦上夹持盖被配置为能够调节彼此在第二方向上的间距。
9.在其中一个实施例中，轴体代替件包括穿设于轴瓦支撑件的第一承接部，以及穿出轴瓦支撑件的第二承接部，第一承接部和第二承接部彼此沿第一方向彼此相连，限位空间形成于第一承接部和轴瓦支撑件之间，电磁作动器沿第二方向连接于第二承接部。
10.在其中一个实施例中，第二承接部具有承接平面，载荷加载组件还包括载荷加载
臂，载荷加载臂的一端连接于承接平面，另一端连接电磁作动器。
11.在其中一个实施例中，轴瓦疲劳强度测试装置还包括机油供油组件，第一承接部朝向轴瓦的一侧面上设有绕平行于第一方向的轴线设置的油槽，机油供油组件用于给油槽供油。
12.在其中一个实施例中，第一承接部的径向方向上设有连通油槽的第一内油道，第二承接部设有沿第一方向贯穿第二承接部并延伸至与第一内油道连通的第二内油道，第二内油道的另一端连通机油供油组件。
13.在其中一个实施例中，供油组件包括油箱、可调油泵和油管，可调油泵设于油箱，油管包括连通于第二内油道和可调油泵的供油管，以及连通于测试基座和油箱的收油管。
14.在其中一个实施例中，载荷加载组件还包括与电磁作动器电连接的控制单元，以控制激振力。
15.根据本技术的另外一个方面，根据上述的轴瓦疲劳强度测试装置进行测试的方法，轴瓦疲劳强度测试方法包括启动电磁作动器；检测轴瓦的频率，当频率的降幅小于第一预设值时，则判定轴瓦失效。
16.在本技术的技术方案中，测试基座为装置中的其它零部件提供了稳固的支撑，轴体代替件穿设于轴瓦支撑件的部分与轴瓦支撑件之间界定出用于容纳轴瓦的限位空间，在轴瓦放入限位空间后轴瓦的内侧能够与轴体代替件相互接触，而轴瓦的外侧能够与轴体支撑件相互接触，载荷加载组件中的电磁作动器沿第二方向连接于轴体代替件穿出轴瓦支撑件的部分，由于电磁作动器能够产生同步同相的激振力，因此激振力在传递至轴体代替件后形成了作用在轴瓦上的高频循环拉压载荷，以此模拟发动机的爆发力，并能够对轴瓦所受的载荷进行高频加载，有效缩短了轴瓦疲劳强度试验的时长，实现了轴瓦疲劳强度的快速高效测试。
附图说明
17.图1为本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置的整体结构示意图。
18.图2为本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的限位空间以及内油道位置的结构简图。
19.图3为本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴瓦支撑件的爆炸图。
20.图4为本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴瓦限位组件与载荷加载臂的装配结构示意图。
21.图5为本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴体代替件的结构示意图。
22.附图标记：
23.轴瓦疲劳强度测试装置1000；
24.测试基座100；
25.轴瓦限位组件200；
26.轴瓦支撑件21；轴瓦下夹持座211；轴瓦上夹持盖212；调整垫片213；
27.轴体代替件22；第一承接部221；第一内油道2211；油槽2212；第二承接部222；承接平面2221；第二内油道2222；
28.限位空间23；
29.载荷加载组件300；
30.电磁作动器31；载荷加载臂32；固定架33；第一加载臂321；第二加载臂322；承载座323；
31.机油供油组件400；
32.油槽41；油箱42；可调油泵43；油管44；供油管441；收油管442；
33.轴瓦5；传感器6；控制单元7；
34.第一方向f1；第二方向f2。
具体实施方式
35.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
36.在本技术的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
37.此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
41.结合参阅图1和图2，图1示出了本技术一实施例中的轴瓦疲劳强度测试装置的整体结构示意图，图2示出了本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的限位空间以及内油道位置的结构简图。
42.本技术一实施例提供的轴瓦疲劳强度测试装置1000包括测试基座100、轴瓦限位组件200、载荷加载组件300和传感器6，其中，轴瓦限位组件200包括设于测试基座100的轴瓦支撑件21，以及沿第一方向f1穿设于轴瓦支撑件21的轴体代替件22，且轴体代替件22穿设于轴瓦支撑件21的部分与轴瓦支撑件21之间界定出用于容纳轴瓦5的限位空间23，载荷加载组件300包括电磁作动器31，电磁作动器31沿第二方向f2连接于轴体代替件22穿出轴瓦支撑件21的部分，以对轴体代替件22产生沿第二方向f2的激振力，传感器6连接于轴瓦5，用于检测轴瓦5的频率，其中，第一方向f1和第二方向f2彼此垂直。
43.可以理解的是，测试基座100为装置中的其它零部件提供了稳固的支撑，轴体代替件22穿设于轴瓦支撑件21的部分与轴瓦支撑件21之间界定出用于容纳轴瓦5的限位空间23，也就是说，该限位空间23呈环形，在轴瓦5放入环形的限位空间后轴瓦5的内侧能够与轴体代替件22相互接触，而轴瓦5的外侧能够与轴体支撑件相互接触，载荷加载组件300中的电磁作动器31沿第二方向f2连接于轴体代替件22穿出轴瓦支撑件21的部分，由于电磁作动器31能够产生同步同相的激振力，因此激振力在传递至轴体代替件22后形成了作用在轴瓦5上的高频循环拉压载荷，以此模拟发动机的爆发力，并能够对轴瓦5所受的载荷进行高频加载，有效缩短了轴瓦5疲劳强度试验的试验用时，实现了轴瓦5疲劳强度的快速高效测试。
44.需要说明的是，载荷加载组件300还包括连接在测试基座100上的固定架33，固定架33用于将电磁作动器31沿第二方向f2固定起来。
45.参阅图3，图3示出了本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴瓦支撑件的爆炸图。
46.轴瓦支撑件21包括连接于测试基座100的轴瓦下夹持座211，以及沿第二方向f2与轴瓦下夹持座211相对设置的轴瓦上夹持盖212，轴体代替件22沿第一方向f1穿设于轴瓦上夹持盖212和轴瓦下夹持座211之间，且轴瓦上夹持盖212、轴瓦下夹持座211和轴瓦支撑件21穿设于轴瓦支撑件21的部分界定出限位空间23。如此，将轴瓦支撑件21设置为可拆卸式结构，轴瓦上夹持盖212用于模拟实际场景中的主轴承盖、轴瓦下夹持座211用于模拟实际场景中的缸体，能够稳定且方便地对轴瓦5进行夹持。
47.可选地，轴瓦5可为整体式轴瓦或者剖分式轴瓦，当为剖分式轴瓦时，上瓦放置于轴瓦上夹持盖212，下瓦放置于轴瓦下夹持座211。
48.可选地，轴瓦上夹持盖212和轴瓦下夹持座211可通过压紧螺栓连接，压紧螺栓用于模拟主轴承盖螺栓，从而使轴瓦上夹持盖212和轴瓦下夹持座211形成稳固的连接，保证了试验进行时限位空间23的稳定。
49.一些实施例中，作为一种优选的实施方式，轴瓦下夹持座211和轴瓦上夹持盖212被配置为能够调节彼此在第二方向f2上的间距，从而排除轴瓦5制造公差的影响，防止轴瓦5与轴瓦下夹持座211、轴瓦上夹持盖212形成过盈配合或过渡配合，保证轴瓦5在限位空间23中能够正常起振。
50.可选地，可通过在轴瓦上夹持盖212与轴瓦下夹持座211之间增设不同厚度的调整垫片213，从而调节两者在第二方向f2上的间距，调节方法简便易行，同时也能够防止压紧
螺栓旋转过度时对轴瓦上夹持盖212与轴瓦下夹持座211的接触面造成的损伤。
51.结合参阅图4和图5，图4示出了本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴瓦限位组件与载荷加载臂的装配结构示意图，图5示出了本技术一实施例的轴瓦疲劳强度测试装置中的轴体代替件的结构示意图。
52.在一些实施例中，轴体代替件22包括穿设于轴瓦支撑件21的第一承接部221，以及穿出轴瓦支撑件21的第二承接部222，第一承接部221和第二承接部222彼此沿第一方向f1彼此相连，限位空间23形成于第一承接部221和轴瓦支撑件21之间，电磁作动器31沿第二方向f2连接于第二承接部222，也就是说，轴体代替件22一方面通过第一承接部221支撑轴瓦5内侧，并与轴体支撑件21协作以实现对轴瓦5的限位，另一方面则通过第二承接部222接收并传递来自电磁作动器31的激振力。
53.进一步地，第二承接部222具有承接平面2221，载荷加载组件300还包括载荷加载臂32，载荷加载臂32的一端连接于承接平面2221，另一端连接电磁作动器31，具体到如图4所示的实施例中，载荷加载臂32包括承载座323和沿第一方向f1相对间隔地设于承载座323上的第一加载臂321和第二加载臂322，承载座323沿第二方向f2与电磁作动器31连接，第一加载臂321和第二加载臂322则沿第二方向f2跨设于轴瓦上夹持盖212，并分别与轴体代替件22的两个承接平面2221连接，如此，一方面可以使电磁作动器31产生的激振力能够均匀地施加在轴体代替件22上，有助于对轴瓦5施加稳定的循环拉压载荷，另一方面，在调整轴瓦上夹持盖212与轴瓦下夹持座211之间相对距离的过程中，轴瓦上夹持盖212能够在第一加载臂321和第二加载臂322之间所形成的空隙自由地上下移动，减少了装置的空间占用体积，结构设计精巧。
54.结合参阅图1、图2和图5，在一些实施例中，轴瓦疲劳强度测试装置1000还包括机油供油组件400，第一承接部221朝向轴瓦5的一侧面上设有绕平行于第一方向f1的轴线设置的油槽41，机油供油组件400用于给油槽41供油，这样，当机油进入油槽41后，就能够对轴瓦5的内侧进行进行润滑和冷却，从而更为真实地模拟实际工作条件，保证了轴瓦5疲劳强度试验结果的可信度。
55.一些实施例中，应当理解的是，第一承接部221的径向方向上设有连通油槽41的第一内油道2211，第二承接部222设有沿第一方向f1贯穿第二承接部222并延伸至与第一内油道2211连通的第二内油道2222，第二内油道2222的另一端连通机油供油组件400，这样，通过在轴体代替件22内部设置油道的方式，机油可以依次通过第二内油道2222、第一内油道2211到达油槽41位置，实现了对轴瓦5内侧的稳定供油。
56.可选地，第一内油道2211可设为十字交叉油道，使得第一承接部221各位置处的机油出油量相对均匀，有助于在轴瓦5内侧形成厚度相对均匀的油膜。
57.在一些实施例中，供油组件包括油箱42、可调油泵43和油管44，可调油泵43设于油箱42，油管44包括连通于第二内油道2222和可调油泵43的供油管441，以及连通于测试基座100和油箱42的收油管442，这样，可调油泵43先将油箱42中的机油通过供油管441输送到油槽41内，测试基座100能够汇聚使用后的机油，并通过收油管442将其回收至油箱42内。
58.进一步地，供油组件还包括设于油箱42上的散热器，从而对机油进行冷却以便循环利用。
59.在一些实施例中，载荷加载组件300还包括与电磁作动器31电连接的控制单元7，
控制单元7用于控制激振力的频率和幅值，从而适用于不同的轴瓦5样件。
60.根据本技术的另外一个方面，根据上述的轴瓦疲劳强度测试装置1000进行测试的方法，轴瓦疲劳强度测试方法包括：开启可调油泵43，形成稳定的供油回路，对轴瓦5内侧进行润滑和冷却；开启电磁作动器31对轴瓦5加载高频循环拉压载荷，若无法起振则需替换调整垫片213直至轴瓦5能够正常起振，若能够正常起振则监测轴瓦5的频率信号；当频率降幅达到设置的阀值时，则认为轴瓦5可能已失效，拆检轴瓦5进行检查，确认失效后，更换新轴瓦5样件，改变载荷水平，进行下一轮试验。对于不同尺寸的轴瓦5，可以更换对应尺寸的轴瓦支撑件21和轴体代替件22开展疲劳试验。
61.本技术所提供的轴瓦疲劳强度测试装置1000，一方面通过电磁作动器31所产生的激振力对限位空间23内的轴瓦5加载高频的循环拉压载荷，另一方面通过轴体代替件22的内油道以及油槽41，结合机油供油组件400对轴瓦5内侧进行润滑冷却，从而更好地对轴瓦5的实际工作场景进行了模拟，同时也有效缩短了轴瓦疲劳强度测试的时长，实现了轴瓦疲劳强度的快速高效测试。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述轴瓦疲劳强度测试装置用于测试轴瓦的疲劳强度，包括：测试基座；轴瓦限位组件，包括设于所述测试基座的轴瓦支撑件，以及沿第一方向穿设于所述轴瓦支撑件的轴体代替件，且所述轴体代替件穿设于所述轴瓦支撑件的部分与所述轴瓦支撑件之间界定出用于容纳所述轴瓦的限位空间；以及载荷加载组件，包括电磁作动器，所述电磁作动器沿第二方向连接于所述轴体代替件穿出所述轴瓦支撑件的部分，以对所述轴体代替件产生沿所述第二方向的激振力；传感器，连接于所述轴瓦，用于检测所述轴瓦的频率；其中，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。2.根据权利要求1所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述轴瓦支撑件包括连接于所述测试基座的轴瓦下夹持座，以及沿所述第二方向与所述轴瓦下夹持座相对设置的轴瓦上夹持盖，所述轴体代替件沿所述第一方向穿设于所述轴瓦上夹持盖和所述轴瓦下夹持座之间，且所述轴瓦上夹持盖、所述轴瓦下夹持座和所述轴瓦支撑件穿设于所述轴瓦支撑件的部分界定出所述限位空间。3.根据权利要求2所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述轴瓦下夹持座和所述轴瓦上夹持盖被配置为能够调节彼此在所述第二方向上的间距。4.根据权利要求1所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述轴体代替件包括穿设于所述轴瓦支撑件的第一承接部，以及穿出所述轴瓦支撑件的第二承接部，所述第一承接部和第二承接部彼此沿所述第一方向彼此相连；所述限位空间形成于所述第一承接部和所述轴瓦支撑件之间；所述电磁作动器沿第二方向连接于所述第二承接部。5.根据权利要求4所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述第二承接部具有承接平面；所述载荷加载组件还包括载荷加载臂，所述载荷加载臂的一端连接于所述承接平面，另一端连接所述电磁作动器。6.根据权利要求4所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述轴瓦疲劳强度测试装置还包括机油供油组件；所述第一承接部朝向所述轴瓦的一侧面上设有绕平行于所述第一方向的轴线设置的油槽，所述机油供油组件用于给所述油槽供油。7.根据权利要求6所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述第一承接部的径向方向上设有连通所述油槽的第一内油道；所述第二承接部设有沿所述第一方向贯穿所述第二承接部并延伸至与所述第一内油道连通的第二内油道，所述第二内油道的另一端连通所述机油供油组件。8.根据权利要求7所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述供油组件包括：油箱；可调油泵，设于所述油箱；油管，包括连通于所述第二内油道和可调油泵的供油管，以及连通于测试基座和所述油箱的收油管。
9.根据权利要求1所述的轴瓦疲劳强度测试装置，其特征在于，所述载荷加载组件还包括与所述电磁作动器电连接的控制单元，以控制所述激振力。10.一种轴瓦疲劳强度测试方法，其特征在于，根据权利要求1-9中任一项所述的轴瓦疲劳强度测试装置进行测试的方法，所述轴瓦疲劳强度测试方法包括：启动所述电磁作动器；检测所述轴瓦的频率，当所述频率的降幅小于所述第一预设值时，则判定轴瓦失效。

技术总结
本申请涉及一种轴瓦疲劳强度测试装置，轴瓦限位组件包括设于测试基座的轴瓦支撑件，以及沿第一方向穿设于轴瓦支撑件的轴体代替件，且轴体代替件穿设于轴瓦支撑件的部分与轴瓦支撑件之间界定出用于容纳轴瓦的限位空间，载荷加载组件包括电磁作动器，电磁作动器沿第二方向连接于轴体代替件穿出轴瓦支撑件的部分，以对轴体代替件产生沿第二方向的激振力，传感器用于检测轴瓦的频率，在本申请中，轴瓦内侧能够与轴体代替件接触，轴瓦外侧能够与轴体支撑件接触，由于电磁作动器能够产生同步同相的激振力，因此激振力在传递至轴体代替件后形成了作用在轴瓦上的高频循环拉压载荷，有效缩短了轴瓦疲劳强度试验的时长，实现了轴瓦疲劳强度的快速高效测试。度的快速高效测试。度的快速高效测试。


技术研发人员：翟黎明 饶聪 梁福祥 董政 韩旭东 王鑫 刘桂玲
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/23