УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ БЛОКА, ОБРАЗОВАННОГО АВТОМОБИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СВЯЗАННОЙ С НИМ ВЫХЛОПНОЙ СИСТЕМОЙ Российский патент 1994 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к устройству для испытания блока, образованного автомобильным двигателем внутреннего сгорания и связанной с ним выхлопной системой, в частности, для определения усталостной прочности выхлопных труб автомобильных двигателей внутреннего сгорания посредством моделирования фактических условий эксплуатации таковых.

Известны устройства для испытаний, в частности, выхлопных труб, автомобилей, например, устройство [1], включающее опорное средство для упругой подвески двигателя внутреннего сгорания и выхлопной системы, которое подвергается воздействию вибрации и дополнительно содержит систему радиационого возбуждения, содержащую электродвигатель и передающее средство, приводимое в действие электродвигателем.

Известное устройство является слишком громоздким и сложным. В дополнение к недостаткам, представляемым размером и сложной конструкцией таких установок, известным испытательным устройствам не удается обеспечивать моделирование (имитацию) нагрузки, прилагаемой к трубе при фактических рабочих условиях, главным образом вследствие невозможности испытания трубы, когда она находится в горячем состоянии. Также не представляется возможным, по практическим причинам, подвергать трубу стендовым испытаниям при работающем двигателе.

Целью изобретения является разработка устройства для испытания, в частности, выхлопных труб автомобильных двигателей внутреннего сгорания, имеющего в качестве характерной особенности компактную систему ротационного возбуждения простой конструкции, и обеспечивающего возможность для трубы подвергаться испытаниям, когда таковая находится в горячем состоянии и возможно также соединенной с неприводимым в действие двигателем.

Это обеспечивается устройством для испытания блока, образованного автомобильным двигателем внутреннего сгорания и связанной с ним выхлопной системой, содержащем основание, установленные на нем средства для упругой подвески испытываемого блока, включающие электродвигатель и связанное с ним передающее средство с гибким валом, при этом система возбуждения колебаний испытываемого блока содержит вибровозбудитель, выполненный в виде корпуса с непроницаемой для жидкости внутренней камерой и парой подающих штуцеров и сливным штуцером, установленного с возможностью вращения в опорах во внутренней камере барабана с хвостовиком на одном из его концов, выступающим из корпуса с обеспечением непроницаемости для жидкости и связанным с гибким валом передающего средства, связанного другим концом с выхлопным валом электродвигателя, закрепленного на барабане в определенном угловом положении дебаланса, и систему подачи и рециркуляции масла для смазки внутренней камеры корпуса, а устройство для испытания блока снабжено установленной на основании системой подачи горячего газа или воздуха в выхлопную систему.

На фиг. 1 показано испытательное устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.3 и 4 - сечения А-А и Б-Б соответственно на фиг.2.

Устройство 1 для испытаний, например, выхлопной трубы 2 известного типа автомобильного двигателя 3 внутреннего сгорания обеспечивает проведение испытания трубы при рабочих условиях, т.е. когда она находится в горячем состоянии, соединенной с двигателем в комплекте с глушителем 4, однако при выключенном двигателе.

Устройство 1 содержит систему подвески 5 для компонентов 2, 3, и 4, состоящую из станины 6 и вертикальных стоек 7; вибровозбудитель 8 с высокооборотным двигателем 9, с которым он соединяется через гибкий карданный вал 10; и известную систему или устройство 11 для подачи и рециркуляции масляного тумана, соединенного гидравлически последовательно с внутренней полостью вибровозбудителя 8 через трубопроводы 12.

Вибровозбудитель 8 содержит корпус 13 с внутренней камерой 14, уплотненной снаружи, чтобы обеспечивать непроницаемость для жидкости, и сконструированной таким образом, чтобы соответствовать по меньшей мере одному из испытываемых компонентов; вращающийся барабан 15, расположенный внутри камеры 14 и оканчивающийся хвостовиком 16, выступающим с обеспечением непроницаемости для жидкости из корпуса 13 и представляющий средство для соединения с гибким валом 10; и противовес 17, закрепленный эксцентрично к барабану 15 внутри камеры 14.

Система 11 подачи масляного тумана гидравлически соединяется последовательно с камерой 14 через трубопроводы 12 посредством пары подающих штуцеров 18, оканчивающихся у элементов 19, поддерживающих барабан 15, и посредством сливного штуцера 20 у противовеса 17.

Элементы 19, поддерживающие барабан 15, содержат, например, роликовые подшипники 21, заключенные внутри гнезд 22 в камере 14; и вкладыши 23, внутри которых образуются гнезда 22 и которые монтируются таким способом, чтобы обеспечивать непроницаемость для жидкости, например, посредством установки уплотнительных колец круглого сечения внутри соответствующих противоположных коаксиальных сквозных отверстий 24, образованный в корпусе 13.

Вкладыши 23 уплотняются так, чтобы обеспечить непроницаемость для жидкости снаружи корпуса 13 крышками 25, одна из которых представляет втулку 26 с хвостовиком 16, которая обеспечивается уплотнением 27. Подшипники 21 содержат внутренние 28 и внешние 29 кольца, фиксируемые в осевом направлении посредством соединительной муфты, снабженной резьбой, между неподвижным и регулируемым буртиками.

Кольца 28 фиксируются в осевом направлении между неподвижным буртиком, определенным центральной цилиндрической поверхностью 34 более крупного диаметра барабана 15, и регулируемым буртиком, определенным соответствующими буртиковыми кольцами 31 и 32, закрепленными соответственно против колец 28 кольцевой гайкой с вырезами 33 и винтом 34, навинчиваемыми на противоположные торцы 35 барабана 15.

Кольца 29 захватываются между фиксированным буртиком, определенным кромкой торца 36 каждого вкладыша 23, и регулируемым буртиком, определенным цилиндрической поверхностью 37 каждой крышки 25, которая крепится к корпусу 13 посредством винтов 38. Штуцеры 18 образуются внутри крышек 25 и через поверхности 37 обеспечивают подачу масляного тумана, образованного системой 11, непосредственно в гнезде 22 для смазки подшипников 21. Благодаря вращению барабана 15 масляный туман с вращением по спирали вводится в камеру 14 и попадает к центральной поверхности 30 барабана, откуда от выпускается через штуцер 20.

Испытательное устройство также содержит систему 41 для подачи горячего газа непосредственно в испытываемые компоненты, в частности в выпускной коллектор (выхлопной патрубок) 42 двигателя 3, таким образом обеспечивая возможность для трубы 2 приводиться к нормальной рабочей температуре даже при выключенном двигателе 3, подачей горячего газа от коллектора 42 в трубу 2 и из нее - в глушитель 4. Чтобы обеспечивать возможность работы в состоянии контакта с горячим объектом, корпус 13 вибровозбудителя 8 содержит прямоугольную соединительную пластину 43, соединяемую с двигателем 3 через отверстия 44; и жидкостную систему охлаждения 45, содержащую штуцер 46 подачи и сливной штуцер 47 для охлаждающей жидкости, например воды; решетчатую сеть сообщающихся глухих отверстий 48, образованных внутри пластины 43; кольцеобразные выточки 49 и 50, образованные внутри корпуса 12 на боковой стенке сквозных отверстий 24; и средства для последовательного гидравлического соединения штуцеров при обеспечении непроницаемости для жидкости через выточки 49 и 50 и отверстия 48. В частности, штуцер подачи 46 соединяется с кольцеобразной выточкой 49 первого из отверстий 24 посредством наклонного радиального отверстия 51, а второе наклонное отверстие 52, симметричное с отверстием 51, соединяет выточку 49 с решетчатой сетью соединяющихся отверстий 48. У противоположного конца пластины 43, решетчатая сеть 48 соединяется с выточкой 50, вторым наклонным отверстием 52, а выточка 50 - с штуцером 47 посредством второго наклонного отверстия 51.

Вибровозбудитель 8 является легко приспосабливаемым для образования напряжения меняющихся интенсивности и частоты. Для этого, боковая поверхность центральной цилиндрической поверхности 30 возбудителя 8 представляет кольцеобразное гнездо 53 Т-образного сечения, зацепляемое Т-образным выступающим элементом 54 на противовесе 17, который монтируется так, чтобы скользить по цилиндрической поверхности 30. Противовес 17 является заменяемым и может устанавливаться на барабане 15 в любом угловом положении. Для этого противовес 17 состоит из пары обращенных друг к другу кулачков 55 и 56, подогнанных поперечно один внутри другого и установленных так, чтобы скользить независимо внутри Т-образного гнезда 53. Оба кулачка представляют средства для замыкания их в расположении под углом на барабане 15 и определяемые, например, шпилькой 57 и контршпилькой 58, запрессованными внутри канавки 59, образованной в нижней части гнезда Т-обрзного сечения 53; и взаимосоединяющие средства, определяемые, например, пластиной 59, закрепленной поперечно на кулачках 55, 56 посредством винтов 60. Этот винт 60 на кулачке 56 прижимается к контршпильке 58 для предохранения от случайного срабатывания.

Каждый кулачок 55, 56 определяет часть (приблизительно половину) Т-образного выступающего элемента 54 и поверхность 61 соприкосновения кулачков 55, 56 поднутряется, чтобы предупреждать их от вытягивания из гнезда элемента 54. Частям выступающего элемента 54, определяемым каждым кулачком, придаются такие размеры, чтобы обеспечивать возможность поперечного отсоединения и удаления кулачком из гнезда элемента 54, причем такое отсоединение делается удалением винтов 59 и пластины 60 и ослаблением шпилек 57, 58, так, чтобы обеспечивать возможность каждому кулачку скользить внутри элемента 54. На этой стадии один или оба кулачка 55, 56 поворачиваются в противоположных направлениях на барабане 15 до тех пор, пока они не будут более обращены друг к другу, обеспечивая таким образом возможность отделения поверхностей 61 смещением в осевом направлении кулачков 55, 56 относительно барабана 15 на достаточную величину расстояния, чтобы отсоединять от обратных тяг, определенных гнездом Т-образного сечения 53 и следовательно радиального извлечения из гнезд 53 для удаления барабана 15.

Для того, чтобы обеспечивать возможность проведения этой операции без разборки вибровозбудителя 8 корпус 13 выполняется с одним отверстием 62, обеспечивающим возможность доступа в камеру 14 с барабаном 15. Это отверстие уплотняется таким образом, чтобы обеспечивать непроницаемость для жидкости крышкой 63, снимаемой во внешнюю сторону, например, удалением винтов 64.

В варианте осуществления изобретения барабан 15 представляет пару расположенных рядом противовесов 17, состоящих из двух кулачков 55, 56, установленных зеркально-симметрично относительно оси гнезда 53.

Устройство работает следующим образом. После того как испытываемые компоненты монтируются в сборке на устройстве подвески 5 вибровозбудитель 8 приводится в соответствие с противовесами 17 правильных формы и размеров для приведения в напряженное состояние испытываемых компонентов. Вибровозбудитель 8 соединяется с двигателем 9 посредством хвостовика 16, снабженного соединительными средствами - выполненной с резьбой частью 65 и поперечным отверстием 66, и перемещается в направлении испытываемых компонентов с тем, чтобы передавать вибрацию. В частности вибровозбудитель 8 крепится пластиной 43 к блоку двигателя 3, горячий газ, например воздух, подается в коллектор 42 и двигатель 9 запускается либо одновременно, либо последующе. Это обеспечивает высокооборотное вращение барабана 15 и благодаря эксцентричным противовесам 17 - образование тяжелого режима вибрации. Однако интенсивность полученной вибрации не увеличивает износ вибровозбудителя 8 благодаря опорным подшипникам барабана 15, которые смазываются масляным туманом, образованным системой 11, и благодаря конструкции вибровозбудителя 8 перемещаются свободно и равномерно внутри камеры 14, выходят наружу через штуцер 20 и гарантируя таким образом непрерывную смазку всех частей на вибровозбудителе 8. Последний также не подвергается неблагоприятному воздействию горячего газа, образуемого системой 41, тепло от которого быстро рассеивается, и в наиболее критических точках в условиях работы вибровозбудителя 8, системой охлаждения 45, которая также обеспечивает предохранение опорных подшипников барабана 15 против воздействия тепла, образованного трением, таким образом предупреждая смазочный материал от испарения.

Для образования вибрации меняющихся частот, вместо расположения рядом там, чтобы определять один большой противовес, противовесы 17 могут устанавливаться в меняющихся угловых положениях. Однако независимо от того, какое расположение выбирается, эта взаимозаменяемая конструкция противовесов 17 означает, что один вибровозбудитель 8 может использоваться для испытаний механических компонентов всех, даже сильно отличающихся типов.

Использование: для определения усталостной прочности выхлопных труб автомобильных двигателей внутреннего сгорания посредством моделирования фактических условий эксплуатации. Сущность: устройство 1 для испытания, например, выхлопной трубы 2 известного типа автомобильного двигателя внутреннего сгорания 3 обеспечивает проведение испытания при рабочих условиях, в горячем состоянии, соединенной с двигателем 3 в комплекте с глушителем 4, но при выключенном двигателе. На основании 6 посредством упругой подвески 7 установлены указанные элементы 2, 3 и 4. Вибровозбудитель 8 приводится в действие высокооборотным двигателем 9, с которым вибровозбудитель 8 соединяется гибким валом 10 передающего средства. Устройство содержит систему 11 подачи и рециркуляции масла и систему 41 подачи горячего газа или воздуха в выхлопную систему. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ БЛОКА, ОБРАЗОВАННОГО АВТОМОБИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СВЯЗАННОЙ С НИМ ВЫХЛОПНОЙ СИСТЕМОЙ, содержащее основание, установленные на нем средства для упругой подвески испытываемого блока, включающую электродвигатель и связанное с ним передающее средство с гибким валом, отличающееся тем, что, с целью упрощения, система возбуждения колебаний испытываемого блока содержит вибровозбудитель, выполненный в виде корпуса с не проницаемой для жидкости внутренней камерой и парой подающих штуцеров и сливным штуцером, установленного с возможностью вращения в опорах во внутренней камере барабана с хвостовиком на одном из его концов, выступающим из корпуса с обеспечением непроницаемости для жидкости и связанным с гибким валом передающего средства, связанного другим концом с выходным валом электродвигателя, закрепленного на барабане в определенном угловом положении дебаланса, и системы подачи и рециркуляции масла для смазки внутренней камеры корпуса, а устройство для испытания блока снабжено установленной на основании системой подачи горячего газа или воздуха в выхлопную систему. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сливной штуцер расположен во внутренней камере напротив дебаланса. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что опоры состоят из установленных в выполненных во внутренней камере гнездах подшипников качения, содержащих каждый внутреннее и внешнее кольца, фиксированные в осевом направлении подвижным и неподвижным буртиками. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено вкладышами, герметично установленными в гнездах. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен с пластиной для соединения с испытываемым блоком, а система подачи и рециркуляции масла состоит из решетчатой сети сообщающихся глухих отверстий, выполненных в пластине, и связанных с ними и штуцерами кольцеобразных выточек, выполненных каждая соответственно на внутренней поверхности гнезд. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что барабан выполнен цилиндрическим с кольцеобразным пазом Т-образного сечения для установки с возможностью перемещения по нему и фиксации в определенном угловом положении дебаланса. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дебаланс выполнен в виде двух кулачков со ступенчатым соединением по торцевой поверхности, установленных каждый с возможностью независимого перемещения, ширина кольцеобразного паза Т-образного сечения выбирается такой, чтобы обеспечить поперечное смещение и съем каждого из кулачков, а корпус выполнен с отверстием во внутренней камере для доступа к барабану с дебалансом и герметично установленной в отверстии крышкой, снимающейся во внешнюю сторону.