Стенд для исследования прочности головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытатеп ной технике, в частности к стендам для исспедования прочности и доводки гоповки иипинпрв двигателей внутреннего сгорания. Известны стенды для исспедования прочности гоповки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащие основание, плиту для закрепления испытуемой гоповки цилиндра, нагреватель, сиетему обдува нагревателя теплоносителем систему охлаждения головки, системы электропитания и управления и технопогические клапаны, причем нагреватель размещен в расточке плиты основания под огневым днищем гоповки цилиндра t,l Известные стенды не позволяют моделировать реальные рабочие условия нагружения головки цилиндра, т.е. одновременное воздействие тепловых нагрузок, обусловленных изменением теплового режима двигателя, и механических нагрузок определяемых успсжиями силового Kpeitления и циклическим воздействием давления газовых сия на огневое днише гоповки. В известных стендах воздух, обдувая нагреватель, окисляет его спирали и, нагретый, безвозвратно теряется, что снижает, надежность и эффективность работы нагревателя и искажает условия испытания. Цель изобретения - повышение эффективности испытаний головки цилиндра путем приближения условий ее испытаний к эксплуатационным. Указанная цепь достигается тем, что для исследования прочности головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание, плиту для закреплешга испытуемой головки цилиндра, нагреватель, систему обдува нагревателя теплоносителем, систему охлаждения головки, системы эпектропитания и управ ления и технологические клапаны, причем нагреватель размещен в расточке плиты основания под огЕвевым днищем головки цили1щра, дополнительно снабжен системой механическсиго нагружения, ш 1полненной в виде гидроцилиндров, неподвижных и подвижны порцией, траверсы, шарнирной и шаровой опор и упругих элементов, причем поршни размещены в- гидроцилиндрах, которые установлены на плите основа кия J концы траверсы через шарнирные опоры связаны с подвижными поршнями, а ее середина через Шаровую опору и упругие элементы соединена со стержнями технологических 1спапанов, которые выполнены с каналами для прохода теплоносителя. Система обдува нагревателя теплонос телем выполнена замкнутой. На фиг. 1 представлен стенд, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Стенд содержит основание, плита 1 которого установлен на раму 2. Испытуемая головка 3 цилинд эа закреплена на плите 1 шпильками 4 и гайками 5. Головка 3 имеет седла 6, в которых установлены клапаны 7 с удлиненными стержнями. Для нагрева головки 3 при испытаниях стенд имеет электрический нагреватель 8 (фиг. 2), который расположен в расточке плиты 1 основания под огне№1м днищем исследуемой головки 3. Нагреватель 8 представляет собой керамическое основание, на которое уложена спираль, питаемая электроэнергией через штанги 9 от силового кабеля. Нагреватель 8 установлен йа диске 10. Керамическое основание а диск Ю имеют отверстия, а в клапанах 7 выполнены прорези для прохода теплоносителя. Расстояние между огневым днищем 1-чэловкИ 3 и нагревателем 8 регулируется винтсы 11, который ввинчен в кожух 12, прикрепленный снизу к плите 1 основания. Стенд имеет систему обдува нагревателя, повышающую эффективность и долговечность его работы.. Система выполнена замкнутой, вентиляторы 13 которой закреплены на кожухе 12 и соединены рукавами 14 с выпускным и впускным коллекторами головки 3. Система заполнена теплоносителем - воздухом. Как вариант в качестве теплоносителя может быть использован инертный газ, Теплоноситель в системе находится под давленнем выше атмосферного. Стенки между плитой 1, кожухом 12, вентиляторами 13, рукавами 14 и Головкой. 3 уплотнены. . Стенд снабжен системой нагружевяя, выполненной в виде гидроцилиндров 15 и траверсы 16. Гидроцилиндрм 15 установлены на плите 1 основания, внутри которых размешены неподвижный 17 и подвижный 18 поршни. Гидроцилинд{ял 15 соединены маслопроводами высокого давления с гидропульсатором (не показаны), подающим масло в полость между поршнями 17 и 18. На подвижные Йоршни 18 через шарог вой шарнир сухарей 19 и 20 шарнирно оперты концы траверсы 16. Середина трарерсы 16 соединена через шаровой шарнир сухарей 21 и 22 и упругий элемент 23 в виде пакета тарельчатых пружин со стержнями клапанов 7. Как вариант упругий элемент 23 может быть выпопнев в виае витой пружины. Стенд имеет системы электропитания, охлаждения испытуемой головки и управ пения, элементы которых на чертежах не показаны. Система электропитания преоназначена дпя питания эпектросиповых элемент стенда и включает силовые кабели, пуокатепи, обеспечивающие запуск и отклю чение гидропульсатора, эпектропривоа водяного насоса, электрический нагреватепь 8, индуктивное сопротивление, включенное в цепь нагревателя, с помощью которого регулируется мощность нагревателя, а также контрольно-измерительные приборы сигнализирующие о режиме работы усройств стенда. Система охлаждения стенда предназначена для охлаждения испытуемой головки и является замкнутой. Система включает бак, водяной насос, рукава, соединяющие водяной насос с плитой 1, в которой №iполнены каналы для подвода воды в гоповку 3, а также патрубки, соединяющие головку 3 с бакся. Система управления предназначена для управления стендом в ручном и автоматическом режимах. Система имеет блок управления золотниками гидропупьсатора, позволяющего регулировать частоту нагружения и режим работы системы нагружения; блокуправления нагревателем, позвол$иощий изменять ток в цепи нагревателя, отключать и выключать его через заданный промежуток времени или при достижении заданного уровня температуры в исследуемой точке; головки цилиндра 3; пупЬт управления, на котором раэмещены контрольно-измерительные приборы и пусковые кнопки для ручного упра пения стендов. . Стенд работает следующим образом. Исследуемую головку 3 устанавливают на основание плиты 1 и закрепляют нри помощи шпилек 4 и гаек 5 с заданвым усилием затяжки. Дпя создания механических нагрузок И8 испытуемую головку 3 в полость гидроцилинара 15 между неподвижными 17 и подвижными 18 поршнями гидропульсатором подают масло, пульсация которого вызывает повторяющиеся изменения давпетш. 10 66 При поа 1шении давления мае па подвиж ные поршни 18, двигаясь вверх, воздействуют через сухари 19 и 2О шаровых шарниров йа траверсу 16, которая пере- дает усилие через сухари 21 и 22 шарового шарнира клапаном 7, сжимая пакет тарельчатых пружин 23 упругого элемента. Клапаны 7, воздействуя на седла 6 испытуемой гопсдаки 3, создают механ№ческие нагрузки и вызывают дефо( днища головки 3. При уменьшении давления .маспа в по лости гидроципиндра 15, усилие, с которым подвижные поршнв 18 воздействуют через шаровые шарниры, траверсу 16, пакет тарельчатых пружин 23 и клапаны 7 на седла 6 испытуемой гоповки 3, падает, что снижает механические нагруэки и уменьшает деформацию днища гоповки 3. Периодически увеличив 1Я и уменьшая давление масла в полости (гидроцнНиндров 15, подбиракэт частоту изменения этого давления близкой к частоте собственных колебаний упругого элемента системы нагружен. При этом элементы системы нагружения будут совертиать колебания в зоне реаонанса, увеличивая амплитуду дефс)Маа11й испытуемой головки 3. Частоту собственны к колебаний системы нагружения задают подбором жесткости пружий 23 упругого элемента. Величину и характер изменения даапения масла в гидроцилиндре 15 и величину деформаций головки 3, создаваемых системой нагружения стенда, задают вз условия соответствия их давлен1Ш} газйв в цилиндре и механическим нагрузкам головки при работе двигателя.: Одновременно с механическими нагруакамн на головку 3 действуют тепловые нагрузки., Для создания тепловых нагрузок включают нагреватель 8, мощность которого регулируется индуктивными сопротивлениями системы электропитания стенда. Одновременно включают систему обдува нагреватета 8. Создают в системе повышенное давление теплоносителя (шэздуха или инертного газа) и подают его вентипяторами 13 на кожух 12 через расточку в плите 1 основания и отверстия в диске 1О на нагреватель 8 и далее на огневое днище головки 3, интенсифицируя при этом теплоотдачу конвекцией. Нагрев головки 3 ведут до достижения максимальней температуры на огневом днище головки 3, после чего выключают нагреватепь 8 и охлаждают головку 3 до мйнимапыюв температуры,

Подбирая интенсивность излучения нагррвагепя 8 с помощью индуктивных сопротивпений системы электропитания ста да при заданном расходе и температуре воды ка входе в гоповку 3, моде пируют ее температурное попе.

При работе стенда испь1туем)по гоповку 3 охпаждают водой, которая циркупирует в замкнутой системе охлаждения. Воду вэ бака подают насосом по трубопроводам и каналам в ппите 1 основания К гоповке 3, после охлаждения которой вода спивается обратно в бак. Темпера-

тура на входе в гоповку и выходе из вве контропируется термометрами.

Цикп нагрева и охпажденвя гоповки в нагружения ее механическими нагрузками повторяют до разгруженвя гоповки.

Повышение эффективности испытаний гоповки ципиндра путем приближения условий ее испытаний к реальным за счет использования систем нагружения и обдува нагревателя теплоносителем позволяет сократить сроки испытаний головки цилиндров, повысить эффективность и надежность работы нагревателя.

4-jf

f гг

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СЮРАНИЯ, содержаишй основание, ппиту апя закре1ьпения испытуемой гоповки цилиндра, нагреватель, систему обдува нагревателя теппоноситеяем, систему охлаждения гоповки, системы электропитания и управления и технологические клапаны, причем нагреватель размешен в расточке плиты основания под огневым днищем голсшки цилиндра, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффек-ч тивности путем приближения условий . испытаний к эксплуатационным, дополнительно снабжен системой механического . нагружения, выполненной в виде гидроцилиндров, неподвижных и подвижных поршней, траверсы, шарнирной и шаровой опор и упругих элементов, причем поршЩ1 paз eIцeны. в гидроцилиндрах, и послед няе установлены на плите основания, концы траверсы через шарнирные связаны с подвижными поршнями, а ее середина через шаровую опору и упругие элементы соединена со стержнями технологических клапанов, которые выполнены с каналами для прохода теплоносителя. 2. Стенд по п. -1, о т л и ч а JO ,щ и и с я тем, что система обдува нагревателя теплоносителем выполнена замкнутой.