Стенд для исследования теплонапряженного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M13/00 

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержиттележку с роликами, причем плита крепления поршня размещена на тележке, а ролики - на раме, и механизм перемещения выполнен в виде

пневмоцилиндра, связанного с тележкой.

3, Стенд по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что стенд снабжен блоком управления, cfBHванным с пневмоцилиндром.

1.СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий раму, нагреватель с зоной нагрева, систему охлаждения и плиту крепления поршня, причем нагреватель выполнен в виде экрана и набора галогенных ламп, установленных на экране против днища поршня, отличающийся тем, что, с целью приближения условий исследования к реальным, стенд снабжен механизмом перемещения плиты крепления поршня из зоны нагрева в зону охлаждения и обратно. ю о о СП)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению (две), и может быть исполь зовано для оценки термопрочности поршней. Известны стенды для исследования теплонапряженного состояния поршня дви-гателя внутреннего сгорания, содержащие раму, нагреватель с зоной нагрева, систему охлаждения и плиту крепления поршня, причем нагреватель выполнен в виде экрайа и набора гало генных Лс1мп, установленных на экране против днища поршня. В таких стендах с целью приближения условий теплового нагружения поршня к реальным нагреватель снабжен перераспределителем лучистого потока, выполненным в виде стального лист-а и размещенным между экраном и нижней плоскостью нагревателя. На таком стенде можно создать рабочее температурное состояние порш ня и оценить его теплонапряженность при имитации установившегося режима работы двигателя fl.. Однако попытка воспроизвести теплонапряженное состояние поршня на резко меняющихся режимсос ведет к необходимости частого включения и выключения галогенных ламп. При этом учитывая тепловую инерционность стал ного диска ламп при выключении, а . также время выхода ламп на стационарный режим после включения на таком стенде невозможно получить необходимые скорости изменения температур поршня при имитации резкого сбро са нагрузки. Проведение на указанном стенде исследований по сравнительной оценке поршней на термоциклическую стойкость затруднено по следующи причинам: одновременно испытывается только один поршень, следовательно Увеличивается погрешность при сравнительной оценке; наличие стального диска между Лёи4Пс1МИ и днищем поршня увеличивает расстояние от источника излучения к объекту испытаний, в результате чего снижается интенсивность теплового потока в поршне; при имитации с помощью перераспределителя мгновенных значений нестационарных температур рабочего цикла двигателя значительно снижается интенсивность теплового потока, что приводит к увеличению времени нагре,ва поршня. Целью изобретения является приближение условий исследования к реальным и ускорение процесса исследования объектов при имитации резко меняющихся режимов работы двигателя (максимальная мощность - сброс нагрузки - максимальная мощность). Поставленная цель достигается тем, что стенд для исследования теплонапряженного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий раму, нагреватель с зоной нагрева, систему охлаждения и плиту крепления поршня, причем нагреватель выполнен в виде экрана и набора гаJ loгeнныx ламп, установленных на экране против днища поршня, стенд снабжен механизмом перемещения плиты крепле.шя поршня из зоны нагрева в зону охлаждения и обратно. Кроме того, стенд дополнительно содержит тележку с роликами, причем плита крепления поршня размещена иа тележке, а ролики - на раме, и механизм перемещения выполнен в виде пневмоцилиндра, связанного с тележкой . Стенд снабжен блоком управления, связанным с пневмоцилиндром. На фиг.1 изображен предлагаелий стенд, общий вид; на фиг.2 - кривые изменения температуры нагрева и охлаждения поршней по времени при резко меняющемся режиме (максимальная мощность - сброс нагрузки - максимальная мощность), причем кривая Т показывает изменение температуры поршня на предлагаемом стенде, а кривая II - на работающем двигателе. Стенд (фиг.1) содержит основание 1, раму 2, тележку 3, ролики 4, размещенные на раме 2. В цилиндре 5 размещен и закреплен шпилькой 6 испытуемый поршень 7. Плита 8 размещена в тележке 3 и несет испытуемый, поршень 7. На стойке 9 размещен экран 10 с галогенными лампами 11, которые образуют в целом нагреватель 12.. Стенд имеет зону нагрева А и зону охлаждения Б , а привод тележки 3 .осуществляется пневмоцилиндром 13.

Стенд включает в себя также систему водяного охлаждения и систему автоматического управления. Нагрузочный режим на стенде регулируется тремя способами: изменением подаваемого напряжения к галогенным лампам; изменением расстояния между источником, и злучения и днищем поршня, а также с помощью локального и полного зачернения днища поршня.

Система автоматического управления и контроля состоит из блока управления теплосменами, приборов контроля числа циклов и записи истории термовагружения.

При работе стенда один ряд поршней находится в зоне нагрева А , а второй ряд - в зоне охлаждения 6 . При этом ведется запись теплонапряженного состояния об1,е1ктов исследований регистрирующими приборги ш.- Время нагрева и охлаждения задается программой испытаний с помощью реле вре;мени Перемещение тележки 3 на роли ках 4 по раме 2 организуется сжатым воздухом,подаваем:1М в пневмоцилиндр 13-. Регулировка зазора между верхней

плоскостью нагревателя 12 и днищем поршня 7 осуществляется с помощью шпильки 6 с гайкой. Пренебрегая изменением температуры поршня за промежуток времени , соответствующий рабочему циклу двигателя и максимально приближая- его к источнику нагрева, можно достигнуть быстрого роста температуры поршня/ что позволяет проводить ускоренные термоциклические

0 испытания. .

На фиг.2 в качестве сравнения принята кривая IГизменения температуры поршня на работающем двигателе, так как на стенде-прототипе цикл t ° f(Т) еще более растянут по вре5мени. Сравнение кривых докаэ12вает высокую эффективность предложенного стенда.

Предлагаемый стенд может быть использован в автотракторостррении для

0 : исследования теплонапряженного сос тояния поршней двигателей внутренне- , го сгорания, а. также для пррвёдейия ускоренных тёрмоцикличерких испытаний поршней двигателей внутреннего

5 сгоранияi

ее т. т260

(ffi о 10 W 30 W S& 60 70 80 90 Ш tfff fZff ГЭ0 f fSffffffff fffffff Tffj