СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G01M15/05 G01M15/02 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания на стенде, в частности в малогабаритных многоцелевых двигателях, работающих при знакопеременных нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство амортизирующей знакопеременной передачи, соединяющее выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным стендом через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, включающее контроль осевого перемещения выходного вала (патент РФ на изобретение №2367806, МПК F02B 79/00).

Недостатками известного устройства является то, что происходят поломки выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, а работоспособность передачи проверяется только при остановленном двигателе. Кроме этого в результате повышенной вибрации при обкатке возникает поломка двигателя и амортизирующей передачи.

Известен способ испытания двигателя, включающий контроль диагностических параметров выходного вала двигателя до и после испытания (патент РФ на изобретение №2150592, МПК F02B 79/00, G01M 15/00).

Недостатками известного способа являются:

- недостаточная достоверность замера осевого перемещения выходного вала двигателя, так как он производится при неработающем и не нагруженном двигателе;

- отсутствие непрерывного контроля работоспособности амортизирующей передачи;

- увеличенное время проведения испытания;

- увеличенный расход электроэнергии топлива и смазочных масел из-за анализа результатов после испытаний, при отрицательных показаниях параметров испытания не прерываются;

- влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков за счет того, что в стенде для испытаний ДВС, содержащего амортизирующую знакопеременную передачу, соединяющую выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, дополнительно установлены излучатель света и фотоприемник, а на присоединительные фланцы закреплены диски с отверстиями соосно к диску, закрепленному на присоединительном фланце выходного вала двигателя, при этом за отверстием присоединен под углом 45° отражатель с возможностью прохождения луча от излучателя света через отверстия и отражатель на фотоприемник. Диаметр отверстия на диске, закрепленном через присоединительный фланец к нагрузочному устройству, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту фланцев относительно друг друга, длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения выходного вала. Излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вращения выходного вала двигателя. В стенд дополнительно введены вибродатчик и вычитатель. Вибродатчик установлен на двигателе и выходом соединен с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника.

Поставленные задачи по способу испытаний двигателя внутреннего сгорания заявленным стендом решаются тем, что перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение. На отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема проведения испытания двигателя, на фиг.2 изображен стенд с кронштейном, где кронштейн, источник света и фотоприемник условно повернуты на 90°, на фиг.3 показана электросхема конкретного выполнения стенда, на фиг.4 - стенд с диафрагмой. На фиг.1, 3, 4 луч света условно изображен пунктирной линией.

Стенд для испытания ДВС, состоит из испытываемого двигателя 1, соединенного выходным валом 2 через амортизирующую передачу 3 с нагрузочным устройством 4. Амортизирующая передача 3 включает в себя установленные на шлицевом валу присоединительные фланцы 5, 6 с резиновыми вкладышами. На фланцы установлены диски 7, 8 с отверстиями 9, 10 соосно друг другу и параллельно оси вращения двигателя 1. Диаметр отверстия 9 на присоединительном фланце 5, соединяющем нагрузочное устройство 4 с амортизирующей передачей 3, равен диаметру луча излучателя света 11, установленного стационарно. Радиус отверстия 10 на присоединительном фланце 6, соединяющем выходной вал 2 с амортизирующей передачей 3, равен максимально допустимому повороту фланцев 5, 6, возникающему при изменении нагрузки на выходном валу 2. На присоединительном фланце 6, соединяющем испытываемый двигатель с амортизирующей передачей 3, сзади отверстия 10 под углом 45° установлен отражатель 12. Над отражателем стационарно установлен фотоприемник 13. Размеры фотоприемника больше допустимых величин осевого перемещения выходного вала 2. Один выход фотоприемника 13 соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а другой - с входом вычитателя 15. На двигателе 1 установлен вибродатчик 16, который одним выходом соединен с блоком анализа работоспособности и контроля 14, а другим - с входом вычитателя 15. Выход вычитателя соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а выход блока анализа работоспособности и контроля соединен с входами сигнального 17 и печатающего 18 устройств. Излучатель света 11 и фотоприемник 13 установлены на кронштейне 19 с возможностью поворота и установки в разных точках вокруг оси вращения двигателя 1. Кронштейн устанавливается в положение, при котором помехи от вибрации работающего двигателя минимальны.

Стенд работает следующим образом.

Нагрузочное устройство 4 раскручивает двигатель 1, затем создает нагрузочный момент в соответствии с условиями работы в агрегате, для которого двигатель предназначен. При знакопеременном нагружении присоединительные фланцы 5, 6 перемещаются относительно друг друга, устраняя ударные нагрузки. При обкатке луч, на каждом обороте двигателя, проходит от излучателя света 11 через отверстия 9, 10 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Каждое отклонение луча от центра фиксируется в блоке анализа работоспособности и контроля 14. В случае непопадания луча на фотоприемник 13 блок анализа работоспособности и контроля 14 подает сигнал на сигнальное устройство 17 о поломке амортизирующей передачи 3.

При отклонении присоединительных фланцев 5, 6 на большую величину из-за поломки амортизирующей передачи 3 происходит выдавливание резиновых вкладышей, поломка шлицевого соединения, скручивание вала. Испытания останавливают. Кроме этого блок анализа работоспособности и контроля 14 дополнительно подает сигнал на сигнальное устройство 17 об остановке испытаний в случае отклонения луча от центра фотоприемника 13 вдоль оси вращения на величину больше половины допуска на осевое перемещение выходного вала 2.

Кронштейн 20 в процессе испытания может быть перемещен в разные положения вокруг оси вращения двигателя 1 для точного замера осевого перемещения выходного вала 2. Вибродатчик 16 измеряет вибрацию двигателя и передает параметры вибрации в блок анализа работоспособности и контроля 14. В случае превышения вибрации допустимых значений блок анализа работоспособности и контроля подает сигнал на сигнальное устройство 17 и выводит на печатающем устройстве 18 протокол испытаний с указанием причин отказа. Для исключения остановки испытаний от допустимой вибрации двигателя 1 другой выход вибродатчика 17 передает величину вибросмещения на вычитатель 15, который, в свою очередь, передает разность величин вибросмещения двигателя и перемещений выходного вала 2.

Заявленный способ испытания ДВС стендом реализуется следующим образом.

Перед испытанием осевое перемещение выходного вала 2 устанавливают в среднее положение при помощи измерительного индикатора. На отверстие 10 в присоединительном фланце 6, закрепленном на выходном валу 2 двигателя 1, присоединяется диафрагма 20 с отверстием 21, равным отверстию 9 на диске 7. Отверстия 9, 10 и 21 выставляются соосно за счет перемещения диска 8. Луч от излучателя света 11 пропускается через отверстия 7, 21 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после этого диафрагму 20 снимают.

Заявленный способ применялся для испытания дизельных двигателей ТМЗ450Д и ТМЗ520Д, предназначенных для разного типа исполнительных механизмов. Большая достоверность испытаний достигалась тем, что на стенд двигатель ставился на те амортизаторы, на которых он будет работать с данным исполнительным механизмом. Знакопеременная нагрузка программировалась на выходном валу в соответствии с нагрузкой от конкретного исполнительного механизма, а осевое перемещение выходного вала проверялись во время динамических нагрузок.

Нагрузочное устройство 4 представляет собой нагрузочный стенд марки 1DS546V. Излучатель света 11 представляет собой ПЗС матрицу типа S2311, блок анализа работоспособности и контроля 14 состоит из порогового блока (операционный усилитель 14УД6) и микропроцессора. Вычитатель 15 представляет собой разностный сумматор на базе операционного усилителя К140УД7, вибродатчик 16 представляет собой пьезоэлектрический преобразователь ДН-3, сигнальное устройство 17 представляет собой лампу накаливания, печатающее устройство 18 - принтер.

Использование предлагаемой конструкции стенда и способа испытаний ДВС позволяют:

- проводить достоверный замер осевого перемещения выходного вала двигателя при нагрузочном знакопеременном моменте таком, каким будет нагружен двигатель, соединенный с исполнительным механизмом;

- уменьшить время проведения испытаний, так как при превышении допустимых параметров испытания останавливаются;

- уменьшить расход электроэнергии, топлива и смазочных масел;

- исключить влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний, так как замеры проверяются автоматически;

- избежать поломок выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, так как ее работоспособность проверяется при проведении испытания;

- избежать поломок двигателя и амортизирующей передачи в результате повышенной вибрации, так как уровень вибрации контролируется в процессе испытания.

Изобретение может быть использовано при испытаниях малогабаритных многоцелевых двигателей (Д), работающих при знакопеременных нагрузках. Стенд содержит амортизирующую знакопеременную передачу (АЗП), соединяющую выходной вал испытываемого Д с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы (ПФ) АЗП. Стенд снабжен излучателем света, отражателем и фотоприемником, а на присоединительных фланцах АЗП закреплены диски с отверстиями. Отражатель закреплен на ПФ выходного вала Д под углом 45° к оси вала, а излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вала. Диаметр отверстия на диске, прикрепленном к ПФ нагрузочного устройства, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту ПФ относительно друг друга. Длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения. На Д установлен вибродатчик, выход которого связан с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника. Перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение, а на отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске, а центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают. Технический результат заключается в повышении работоспособности стенда и расширении его функциональных возможностей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Стенд для испытаний двигателя внутреннего сгорания, содержащий амортизирующую знакопеременную передачу, соединяющую выходной вал испытываемого двигателя с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, отличающийся тем, что на стенде дополнительно установлены излучатель света и фотоприемник, а на присоединительные фланцы закреплены диски с отверстиями соосно к диску, закрепленному на присоединительном фланце выходного вала двигателя, при этом за отверстием присоединен под углом 45° отражатель с возможностью прохождения луча от излучателя света через отверстия и отражатель на фотоприемник, причем диаметр отверстия на диске, закрепленном через присоединительный фланец к нагрузочному устройству, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту фланцев относительно друг друга, длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вращения выходного вала двигателя.

3. Стенд по п.2, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вибродатчик и вычитатель, при этом вибродатчик установлен на двигателе и выходом соединен с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника.

4. Способ испытаний двигателя внутреннего сгорания стендом по п.3, заключающийся в том, что перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение, а на отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске, а центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают.