连杆屈曲点试验装置及使用其测试连杆屈曲点的方法

摘要

本发明公开了一种连杆屈曲点试验装置及使用其测试连杆屈曲点的方法，属于汽车发动机领域。该连杆屈曲点试验装置包括：压力机，该压力机包括压力机压盘和压力机底盘；第一模拟轴，该第一模拟轴插入到连杆第一端第一连杆孔内；两个销座垫片设置在第一模拟轴两端处；第二模拟轴，该第二模拟轴插入到连杆第二端的第二连杆孔内，其中第二端和第一端为连杆相对两个末端；第一V型块和第二V型块分别支撑第二模拟轴两端且分别固定在压力机底盘上。通过本发明模拟发动机缸压将压力传递给连杆并模拟曲轴承压，通过模拟和定位设计避免了试验过程中人员操作安全问题，并且通过连杆屈曲点试验装置的精确配合避免了在连杆屈曲点试验过程中产生的系统误差。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域，特别涉及连杆屈曲点试验装置及使用其测试 连杆屈曲点的方法。

背景技术

在发动机的曲柄连杆机构中，连杆的功用是将活塞承受的压力传递给曲轴， 同时将活塞往复运动转化为曲轴的旋转运动。而发动机在某些情况下输出的压 力会超过设计值几倍，这时连杆就会发生屈曲，进而对曲柄连杆机构工作产生 很大的影响。

因此，确有必要提供一种用于测试连杆屈曲点的连杆屈曲点试验装置及使 用其测试连杆屈曲点的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供 了一种连杆屈曲点试验装置及使用其测试连杆屈曲点的方法。所述技术方案如 下：

本发明的一个目的是提供了一种连杆屈曲点试验装置。

本发明的还一目的是提供了一种使用连杆屈曲点试验装置测试连杆屈服点 的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种连杆压弯装置，该连杆屈曲点试验装 置，包括：

压力机，所述压力机包括用于施加压力的压力机压盘和用于承受压力的压 力机底盘；

第一模拟轴，所述第一模拟轴插入到连杆的第一端的第一连杆孔内；

两个销座垫片，所述两个销座垫片设置在所述第一模拟轴的两端处；

第二模拟轴，所述第二模拟轴插入到所述连杆的第二端的第二连杆孔内， 其中所述第二端和第一端为所述连杆的相对的两个末端；

第一V型块和第二V型块，所述第一V型块和第二V型块分别支撑所述第 二模拟轴的两端，且所述第一V型块和第二V型块分别固定在所述压力机底盘 上。

进一步地，所述连杆屈曲点试验装置还包括用于将第一V型块和第二V型 块固定在所述压力机底盘上的固定板和支撑垫板。

进一步地，所述第二模拟轴配合在所述第一V型块的V型槽和第二V型块 的V型槽中，所述支撑垫板中的内卡槽分别设置在所述第一V型块和第二V型 块的外侧且分别容纳所述第一V型块和第二V型块，两个所述固定板的内卡槽 分别在第一V型块和第二V型块的中间槽处容纳第一V型块和第二V型块，并 且所述两个固定板中的每一个在两端处分别设置在所述两个支撑垫板上。

进一步地，在所述压力机底盘的上表面上沿长度方向设置有彼此平行的第 一凹槽和第二凹槽，

在所述支撑垫板和固定板上分别设置有螺栓孔，所述支撑垫板与所述固定 板通过螺栓插入到彼此对应的螺栓孔中而彼此连接，并且通过设置在所述第一 凹槽或第二凹槽内的螺帽而相应地固定在所述第一凹槽或第二凹槽内。

进一步地，第一模拟轴的长度大于两个销座垫片与所述第一模拟轴连接的 连杆的第一端的厚度之和；

第二模拟轴的直径与在所述连杆装配有连杆瓦时的第二连杆孔的内径相同；

所述固定板的内卡槽的长度大于所述第一V型模块的长度、第二V型模块 的长度与所述第二模拟轴连接的连杆的第二端的厚度的总和，

所述支撑垫板的内卡槽宽度与所述第一V型块和第二V型块的下端的宽度 相等。

进一步地，所述连杆屈曲点试验装置还包括千分表，所述千分表在测试时 设置在连杆前端或后端杆身中间区域，用于判定所述连杆的屈曲发生点。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种使用上述的连杆屈曲点试验 装置测试连杆屈曲点的方法，所述方法包括下列步骤：

(1)将连杆固定连接到压力机上；

(2)通过压力机轻微施加压力，使得压力机压盘刚好接触所述至少两个销 座垫片，并且所述至少两个销座垫片都与压力机压盘均匀接触；

(3)逐渐施加压力，在压力机上随时间进给位移，并且时刻观察千分表并 同时记录千分表的转动现象；

(4)在千分表指针突然加快时，立即记录压力机上的压力数值。

具体地，在步骤(4)中记录的压力数值为所述连杆发生屈曲时的压力数值。

进一步地，所述方法还包括拆卸并更换另一根连杆重复上述的步骤(1)- (4)，以获得所述另一根连杆的屈曲时压力机上的压力数值。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过本发明提供的连杆屈曲点试验 装置及使用其测试连杆屈曲点的方法模拟了发动机的缸压将压力传递给连杆， 并模拟了曲轴的承压，通过这样的模拟和定位设计避免了试验过程中的人员操 作的安全问题，并且通过连杆屈曲点试验装置的精确配合避免了在连杆屈曲点 试验过程中产生的系统误差。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的连杆屈曲点试验装置的立体结构示意图；

图2是图1所示的连杆屈曲点试验装置的后视图；

图3是图2所示的连杆的立体结构示意图；

图4a是图1所示的第一V型模块或者第二V型模块的立体结构示意图；

图4b是图4a所示的第一V型模块或者第二V型模块的正视图；

图5是图1所示的支撑垫板的结构示意图；

图6是图1所示的固定板的结构示意图；

图7是图1所示的压力机底盘的结构示意图，

图8是使用连杆屈曲点试验装置测试连杆屈曲点的方法的流程图。

其中，100连杆屈曲点试验装置，11压力机压盘，12压力机底盘，20连杆， 21第一连杆孔，22第二连杆孔，23千分表，30第一模拟轴，40销座垫片，41 第一销座垫片，42第二销座垫片，50第二模拟周，61第一V型模块，611第一 V型槽，612第一中间槽，613第二中间槽，62第二V型模块，621第二V型槽， 622第三中间槽，623第四中间槽，70固定板，71第一固定板，72第二固定板， 73固定板的内卡槽，80支撑垫板，81第一支撑垫板，82第二支撑垫板，83支 撑垫板的内卡槽，90螺栓孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的连杆屈曲点试验装置100。 结合图2所示，连杆屈曲点试验装置100包括：压力机(未示出)、第一模拟轴 30、销座垫片40、第二模拟轴50、第一V型模块61和第二V型模块62。具体 地，压力机包括用于施加压力的压力机压盘11和用于承受压力的压力机底盘12。 结合图3所示，第一模拟轴30插入到连杆20的第一端的第一连杆孔21内，第 二模拟轴50插入到连杆20的第二端的第二连杆孔22内，在第一模拟轴30的 两端分别有两个销座垫片41、42，第二模拟轴50的两端分别通过第一V型块 61和第二V型块62支撑，且第一V型块61和第二V型块62分别固定在压力 机底盘12上。在此需要说明的是，第一端和第二端为连杆的两个相对的末端， 即如图3所示的上端和下端。

在本发明的一个示例中，销座垫片40的上端面设置为平面，且销座垫片40 的厚度和活塞销座承压区厚度名义值一致。

在本发明的另一个示例中，第一模拟轴30的直径保持和活塞销的直径一致， 且要与第一连杆孔21有0.01～0.02mm的间隙，这样可以避免试验过程中装配困 难。由于在试验时试验方案可能存在偏心压弯试验，因此可以使第一模拟轴30 的长度大于第一销座垫片41、第二销座垫片42与第一模拟轴30连接的连杆20 的第一端的厚度之和。

为了保证试验和发动机运行情况一致，在试验时还可以在连杆20的第二连 杆孔22内装配连杆瓦。此时，第二模拟轴50的直径需要与第二连杆孔22带连 杆瓦后的内孔直径相同，并且还需要保证配瓦间隙，这样可以有效防止试验过 程中装配困难。在试验时，还可以在第二模拟轴50的表面涂抹润滑油，这样能 够更好地模拟汽车的曲轴在发动机内的工作情况。

参见图4a和图4b，第一V型模块61包括第一V型槽611、第一中间槽612 和第二中间槽613，第一V型槽611在第一V型模块61的中间，第一中间槽612 和第二中间槽613沿长度方向分别设置在第一V型模块61相对的两个侧面上。 需要说明的是，如图4a所示x为第一V型模块或第二V型模块的宽度方向，图 中y为第一V型模块或第二V型模块的长度方向，因此沿长度方向即为沿图4a 示的y的方向。

在本发明的一个示例中，第二V型模块62的结构和第一V型模块61的结 构完全相同，因此第二V型模块62的结构在此不再赘述。由此，第二V型模 块62同样具有第二V型槽621、第三中间槽622和第四中间槽623，第二V型 槽621在第二V型模块62的中间，第三中间槽622和第四中间槽623沿长度方 向分别设置在第二V型模块62相对的两个侧面上。需要说明的是，沿长度方向 即沿如图4a所示y方向。

如图1所示，第一V型模块61和第二V型模块62沿长度方向固定在压力 机底盘12上，当第二模拟轴50装配在连杆20的第二连杆孔22内时，第二模 拟轴50的一端配合在第一V型槽611中，第二模拟轴50的另一端配合在第二 V型槽621中，且第一V型模块61、连杆20的下端和第二V型模块62彼此紧 密配合。需要说明的是，如图7所示a为压力机底盘的宽度方向，图中b为压 力机底盘的长度方向，因此沿长度方向即为沿图7所示的a方向。

结合图1和图2所示，为了能够准确的固定第一V型模块61和第二V型 模块62，在压力机底盘12上还设置有固定板70和支撑垫板80。支撑垫板80 包括第一支撑垫板81和第二支撑垫板82，第一支撑垫板81沿压力机底盘12的 宽度方向固定在压力机底盘12的一端，第二支撑垫板82沿压力机底盘12的宽 度方向固定在压力机底盘12的另一端，这样的设计可以防止在螺栓拧紧而导致 的变形。需要说明的是，如图7所示a为压力机底盘的宽度方向，图中b为压 力机底盘的长度方向，因此沿宽度方向即为沿图7所示的a方向。

具体参见图5，第一支撑垫板81和第二支撑垫板82的内侧均设置有内卡槽 83，第一支撑垫板81的内卡槽83和第二支撑垫板82的内卡槽83相对设置。 结合图1和图2所示，在装配时，第一V型模块61的外侧(即如图4a所示的 第一V型模块的宽度x方向)固定在第一支撑垫板81的内卡槽83内，第二V 型模块62的外侧(即如图4a所示的第二V型模块的宽度x方向)固定在第二 支撑垫板82的内卡槽83内。在本发明的一个示例中，支撑垫板80的内卡槽83 的宽度尽可能地与第一V型模块61和第二V型模块62的下端宽度一致，即第 一支撑垫板81的内卡槽83的宽度与第一V型模块61的下端宽度一致，第二支 撑垫板82的内卡槽83的宽度与第二V型模块62的下端宽度一致。

结合图1和图6所示，固定板70包括第一固定板71和第二固定板72，第 一固定板71和第二固定板72沿压力机底盘12的长度方向(如图7所示的b方 向)设置。在第一固定板71和第二固定板72上均设置有内卡槽73，第一固定 板71的一端固定在第一支撑垫板81上，另一端固定在同侧的第二支撑垫板82 上，且第一固定板71与第一V型模块61的第一中间卡槽612和第二V型模块 62的第三中间卡槽622相配合，使得第一固定板71的内卡槽73容纳并固定同 侧的第一V型模块61和第二V型模块62。

第二固定板72的一端固定在第一支撑垫板81上，另一端固定在同侧的第 二支撑垫板82上，此时第一固定板71的内卡槽73和第二固定板72的内卡槽 73相对设置。第二固定板72与第一V型模块61的第二中间卡槽613和第二V 型模块62的第四中间卡槽623相配合，使得第二固定板72的内卡槽73容纳并 固定同侧的第一V型模块61和第二V型模块62。由于固定板70卡在了第一V 型模块61和第二V型模块62的中间槽内，这样可以防止试验过程中第一V型 模块61和第二V型模块62发生位移，进而可以防止安全事故的发生。

在本发明的一个示例中，固定板70的内卡槽73的长度要大于第一V型模 块的长度、第二V型模块的长度与第二模拟轴50连接的连杆20的一端的厚度 的总和，这样的设计可以便于在固定时移动第一V型模块61和第二V型模块 62。

如图7所示，在本发明的另一个示例中，压力机底盘12的上表面上沿其长 度方向(如图7所示的b方向)设置有彼此平行的第一凹槽121和第二凹槽122。 在支撑垫板80和固定板70上分别设置有螺栓孔90，螺栓孔90可以设置为圆形、 椭圆形或者其他形状，可以设置为1个、2个、3个或者更多个，本领域技术人 员可以根据需要对螺栓孔的形状和/或数量进行相应地选择，而本示例仅是一种 示例性说明，不应当理解为对本发明的一种限制。支撑垫板80上设置有两个螺 栓孔90，且分别与第一凹槽121和第二凹槽122相对应，在固定板70的两端也 分别设置有螺栓孔90，同一固定板70的两端的螺栓孔90分别与第一凹槽121 或者第二凹槽122相对应，这样的设计使得在装配时，支撑垫板80和固定板70 可以通过螺栓插入到它们中对应的螺栓孔90中，进而彼此固定连接且固定到第 一凹槽或第二凹槽内。在本示例中，固定板70上的螺栓孔90设置为椭圆形， 这样可以避免在拧紧螺栓时由于第一V型模块和第二V型模块以及压力机底盘 非对称性结构而引起的螺栓安装困难。当然，本领域技术人员可以明白，压力 机底盘12、支撑垫板80和固定板70可以通过例如卡扣等方式连接，连接方式 不限于此，而本示例仅是一种示例性说明，不应当理解为对本发明的一种限制。

在本发明的还一示例中，在第一凹槽121和第二凹槽122中，装配有方块 螺帽，这样可以更好地使支撑垫板80和固定板70通过螺栓固定到第一凹槽121 和第二凹槽122中。

在本发明的再一示例中，在连杆20的前端或者后端杆身中间区域设置有千 分表23，千分表可以用于判断连杆的屈曲发生点。由于连杆发生屈曲的方向是 随机的，因此需要保持千分表指针有0.1～0.3mm的度数。

下面通过详细描述连杆屈服点试验装置的工作原理来进一步说明连杆屈服 点试验装置的具体结构。

为了在设计时合理定义连杆的安全系数，所以需要找到连杆发生屈曲的屈 曲点，并且这样还能保证连杆的工作强度并可以最大限度的优化连杆的杆身重 量，由此本发明提供的连杆屈曲点试验装置通过模拟发动机运行时的工作情况 来测试连杆的屈曲点。

具体地，压力机用于模拟汽车发动机的压力工况；销座垫片40用于模拟汽 车发动机中活塞销并接受压力机的压力，将所接受的压力传递给第一模拟轴30； 第一模拟轴30用于模拟汽车发动机中的活塞销，并且模拟接受活塞销座传力， 将所接受的力传递给连杆20；第二模拟轴50用于模拟汽车发动机中的曲轴销， 并承受连杆20传递的压力和第一V型模块61与第二V型模块62的支撑力； 第一V型模块61和第二V型模块62用于模拟汽车发动机中的轴承座。

在试验时，将连杆20固定在压力机上，通过压力机施加压力到销座垫片40 上，销座垫片40将压力传递到第一模拟轴30上，之后通过第一模拟轴30将压 力传递到连杆20上，通过观察装配在连杆20上的千分表23的变化，以判定连 杆发生屈曲的屈曲点，即当千分表23的指针突然加快时，记录千分表数据和压 力机上的压力数值，从而确定连杆发生屈曲的屈曲点。

参见图8，其示出了使用根据本发明的一个实施例的连杆屈曲点试验装置测 试连杆屈曲点的方法的流程图。该方法包括下列步骤：

(1)将连杆固定连接到压力机上；

(2)通过压力机轻微施加压力，使得压力机压盘刚好接触销座垫片，并且 两个销座垫片都与压力机压盘均匀接触；

(3)逐渐施加压力，在压力机上随时间进给位移，并且时刻观察千分表并 同时记录千分表的转动现象；

(4)在千分表指针突然加快时，立即记录压力机上的压力数值。

在本发明的一个示例中，在装配时需要通过千分表的测试，使第二模拟轴 50的两端误差小于3μm，以保证第二模拟轴的轴线水平，防止连杆在试验一开 始已经受到一个偏心载荷。同时在装配时需要使连杆的杆身垂直，例如对连杆 采用铅垂线吊中，当然本领域的技术人员可以明白，使连杆垂直还以采用其他 方式替代，而本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本发明的一种限制。

在本发明的另一个示例中，在步骤(3)中，在压力机逐渐增大所施加的压 力时，该压力所达到的最大压力值为预设定的连杆抗拉强度，且压力机在每根 连杆上施加压力的时间约为10～15min。

在步骤(4)中记录的压力数值为所述连杆发生屈曲时的压力数值，即该连 杆的屈曲点。

本发明提供的方法还可以重复测试不同的连杆发生屈曲的屈曲点，在需要 测试其它连杆的屈曲点时，首先需要拆卸并更换另一根连杆，然后重复上述的 步骤(1)-(4)，这样就可以获得另一根连杆的屈曲时压力机上的压力数值。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过本发明提供的连杆屈曲点试验 装置及使用其测试连杆屈曲点的方法模拟了发动机的缸压将压力传递给连杆， 并模拟了曲轴的承压，通过这样的模拟和定位设计避免了试验过程中的人员操 作的安全问题，并且通过连杆屈曲点试验装置的精确配合避免了在连杆屈曲点 试验过程中产生的系统误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。