Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стен дам для исследования процессов трения и износа в узлах двигателя внутраннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в машиностроении для оценки прирабатываемости и износостойкости новых или восстановленных изношенных деталей и сопряжений ДВС

Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузоч)1ое устройство, основание, две пары стоек, раму, причем стойки размещены на основании, нагрузочное устройство балансирно размещено на паре опор ll .

.В таких стендах электрическая машина выполнена балансирной и представляет собой усложненную модификацию машин общепромышленного типа. Мощность двигателя внутреннего сгорания определяется на таких стендах на основании измерений крутящего момента и скорости с помощью весового м.еханизма и датчика скорости.

Однако на. известных стендах системы привода с водяными и проволочными реостатами не позволяют имитировать высокодинамичны режимы мы нагружения,соответствующие реальным напряженным условиям эксплуатации, что снижает эффективность испытаний.

Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, подвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и датчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки размещены на оснований, подвеска расположена на одной паре стоек, а нагрузочное устройство - балансирно на другой паре.

Такие стенды могут содержать вибровозбудитель., регулятор режимов которого взаимодействует с элементом управления ЗД .

Однако испытания на стенде, оснащенном вибровозбудителем, не вполне соответствуют наиболее тяжелым эксплуатационным условиям работы двгателя. При движении транспортного средства по неровной дороге на износ и надежность сопряженных деталей наряду с вибрациями еще в большей мере влияет переменный крутящий момент. Вибровозбудитель вызывает преимущественно вибрацию двигателя в вертикальной плоскости и не спосоствует созданию переменных крутящих моментов. Зависимость частоты колебаний вибровозбудителя-от положения рейки топливного насоса также не соответствует реальным условиям paботы. Собственная частота колебаний двигателя определяется движением

поршней и зависит от скорости вращения коленчатого/вала.Скорость вращения вала определяется как расходом топлива (положением рейки топливного насоса) , так и величиной

приложенного момента сопротивления.

На таких стендах не предусмотрена возможность разборки и регулировки крИБОШипно-шатунного механизма без снятия двигателя со стенда, что усложняет исследование процессов трения и износа его элементов и повышает трудоемкость испытаний. Отсутствуют устройства для автоматизации измерений ирегистрации

результатов испытаний. Это также повышает трудоемкость испытаний.

Цель изобретения - сокращение трудоемкости и приближение условий испытаний к эксплуатационным, а следовательнО| повышение эффективности испытаний.

Указанная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, подвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и датчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки размещены на основании, подвеска расположена на одной паре стоек, а нагрузочное устройство - балансирно на другой паре, дополнительно содержит механизм качания подвески, и последняя размещена на стойках балансирно, причем ось качания подвески совпадает с осью коленчатого вала испытуемого двигателя,, вспомогательный двигатель связан с подвеской через механизм качания, а блок

управления через преобразователь со-. единен с датчиком частоты вращения. Кроме того, механизм качания подвески может быть выполнен в виде эксцентрикового механизма, содержащего

направляющий паз и эксцентрик, причем, последний связан со вспомогательгалм двигателем, а паз выполнен в раме подвески.

На фиг. 1 схематически изображен

предложенный стенд, общий вид4 на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. ij на фиг. 3 - функциональная схема стенда.

На основании 1 стенда установлены две пары стоек 2-5, на которых

с помощью подшипниковых узлов 6-9

балансирно подвешены нагрузочное устройство 10 в виде электрической .машины и подвеска 11. На раме подвески 11 с помощью лап 12 зфстко

закреплен испытуемый двигатель 13, соединенный с нагрузочным устройством 10 карданным валом 14. На основании 1 закреплены также вспомогательный электродвигатель 15 и датчик частоты вращения 16, электрически связанные между собой через преобразонательное устройство 17, Вал электродвигателя 15 снабжен эксцентриком 18, входящим в паз 19 опррной рамы подвески 11. Паз 19 и эксцентрик 18 образуют механизм качания подвески 11. Электродвигатель 15 выполнен с возможностью перемещения по о.снованию 1-стенда. Датчик частоты вращения 16 клиноременной передачей связан с валом.нагрузочного устройства 10. .Стенд снабжен датчиком момента сопротивления 20, расхода топлива 21, датчиками температуры и дав ления 22, подключенными через коммутатор 23 к регистрирунмцему прибору 24. . . Стенд работает следующим образом После пуска и.спытуемогр двигателя 13 его коленчатый вал нагружают моментом: сопротивления посредством нагрузочного устройства 10, погло.щающего мощность двигателя. Затем включают вспомогательный электродвигатель 15, вращающий эксцентрик 18. Вращаясь, эксцентрик 18 сообщает подвеске 11 колебательные движения относительно горизонтальной оси подвеса, имитирующие динамические режимы нагружения. Амплитуду колебаний подвески 11 регулируют, перемещая эксцентрик 18 вдоль паза 19 опорной рамы подвески 11. Колебания подвески складываются с собственными колебани ями двигателя 13 и обеспечивают полу чение высокодинамических режимов нагружения, подобно экcплyaтaциoннБIM что вызывает интенсивный износ и приработку его деталей. Сигнал от датчика частоты вращения 16 через преобразовательное устройство 17 автоматически устанавливает частоту вращения эксцентрика 18, равной или кратной собств йнрй частоте двигателя 13. Сигналы датчиков давления, тем- / пературы 22, частоты вращения 16, расхода топлива 21, момента сопротивления 20, через коммутатор 23 последовательно, с определенной периодичностью, подключаются к регистрирующему устройству 24. Процесс измерения и записи информации автоматизирован. Разборку и. регулировку кривошипно-шатунного механизма двигателя, необходимую для определения процессов трения и изнашивания его злов и деталей, можно проводить, не снимая его со стенда. Для этого, перемещая электродвигатель 15 по основанию 1, освобождают опорную раму , подвески от эксцентрика 18 и поворачивают ее вокруг горизонтальной оси на угол +90, что.обеспечивает свободный доступ к указанным узлам трения. . Таким образом, предлагаемый стенд позволяет приблизить стендовые испытания двигателя к наиболее тяжелым эксплуатационным и сократить время испытаний за счет сообщения двигателю сложных колебательных движений, что вызывает интенсивный износ и приработку узлов и деталей и снижает циклы нагружения до наступления усталостных разрушений. Для различных режимов нагружения интенсивность .изнашивания сопряжений цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма ДВС предлагаемого стенда увеличивается за 6 ч испытаний на 10-30% по сравнению с испытаниями на известном Ьтенде, что позволяет на 10-30% сократить время испытаний, а их условия приблизить к эксплуатационным. Разработанный стенд может быть использован для обкатки.и исследо;вания способов ускоренных испытаний,, приближенных к эксплуатационным..

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, лодвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и ддтчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки размецены на основании. подвеска расположена - на одной паре стоек, а нагрузочное устройство - балансир но на другой паре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем приближения условий испытания к эксплуатационным, стенд дополнительно содержит механизм качания подвески, и последняя размещена на стойках балансирно, причем ось качания noipBecки совпадает с осью коленчатого ва ла испытуемого двигателя, вспомогательный двигатель связан с подвеской через механизм качания-, а блок управления через преобразователь соединен с датчиком частоты вращения. 2. Стенд по п. 1, отлича- у ю щ и и с я тем, что механизм ка(Л чания подвески выполнен в виде эксцентрикового, механизма,содержащегчэ наС правлякндий паз и эксцентрик, причем последний связан со вспомогательным (двигателему а паз выполнен в раме подвески. S Я-

Ш

13

15

Т7

w

21

10

Фиг.З