Стенд для испытания блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК G01M13/00 

. Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и предназначено для испытания на усталостную прочность блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания от действия циклических нагрузокi аналогичных создаваемым силами давления газов. Цель изобретения - повьшение достоверности испытаний путем максимального приближения нагрузок к реальным. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого йтенда; на фиг. 2 схема генератора импульсов произвольной формы; на фиг. 3 - временная диаг рамма работы генератора импульсов произвольной формы; на фиг. 4 - вре менная диаграмма работы согласующего устройства и распределителя импульсов; на фиг. 5 - временная диаграмма импульсов управления для восьмицилиндрового двигателя. Стенд содержит установленные в испытываемом блоке цилиндров 1 технологические гильзы 2, крышки блока 3 и поршни 4 с штоками 5, жестко связанными с технологическим валом которые образуют замкнутые полости 7. Длины штоков 5 задают положение поршней 4,-соответствующее моменту достижения максимального давления в каждом цилиндре при работе двигателя. Каждая замкнутая полость 7 связана с выходным каналом соответствующего формирователя импульсов дав ления, выполненного в виде электро гидравлического преобразователя 8, входные каналы которого соединены с напорной 9 и сливной 10 магистг ралями насосной станции. 11, В электрогидравлическом преобразователе 8, в качестве которого может использоваться вьтускаемый промьшшенностью преобразователь типа ПЭГ-ПМ, положение распределительного золотника управляется электрическим сигналом, подаваемым на обмотку управления. Перемещение золотника пропорционально величине и знаку сигнала управления, подаваемого с выхода электронного усилителя 12 в виде разности между сигналами с задающего устройства 13 ьдатчика нагрузки 1Д, связанного с усилителем 15, 262 Задающее устройство 13 включает в себя генератор тактовых импульсов 16, представляющий собой генератор импульсов прямоугольной формы с регулируемой частотой, который связан с генер.атором импульсов произвольной формы 17 v; через согласующее устройство 18 с распределителем импульсов 19, выходы которого, в свою очередь, управляют электронными ключами 20. Входы последних.объединены и связаны с генератором импульсов произвольной формы 17, а выходы соединены с коммутатором 21. Генератор импульсов произвольной формы 17, выполненный на основе кусочно-ступенчатого функционального преобразователя информации, позволяет получить на выходе точное аналоговое воспроизведение любой кривой, т.е. сформировать импульс напряжения требуемой формы. Пример выполнения генератора импульсов произвольной формы показан на фиг.2. Он включает в себя связанные между собой преобразователь 22 и блок памяти 23. Выход преобразователя 22 соединен с аналого-цифровым преобразователем 24, а блок памяти 23 - с задатчиком 25. Согласующее устройство 18, представляющее собой счетчик тактовых импульсов с перестраиваемым коэффициентом пересчета, позволяет согласовать длительности и фазы импульсов на входе в распределитель импульсов 19 и на выходе генератора импульсов произвольной формы 7. Распределитель импульсов 19 позволяет равномерно распределять подаваемые на вход импульсы по нескольким выходам, количество которых N регулируется. Электронный ключ 20 обеспечивает соединение своих входной и выходной цепей под действием электрического сигнала, подаваемого в цепь управления . Коммутатор 2IJ представляющий собой набор переключателей, позволяет соединить цепь управления по каждому каналу нагружения соответствующего цилиндра блока l,2,...i,.,.N с любым выходом U1, U2,...UN электронных ключей 20. Датчик нагрузки 14, представляющий собой датчик давления, совместно с усилителем 15 позволяют получить электрический .сигнап, пропорционал ный величине давления в замкнутой полости 7. Выход усилителя 15 соединяется с вторым, инвертирующим , входом электронного усилителя 12 и с регистрирующим прибором 26, Стенд работает следующим образом. Тактовые импульсы с генератора 16 подаются на вход генератора импульсов произвольной формы 17, блок-схема которого приведена на фиг.2. Тактовые импульсы поступают одновременно на преобразователь 22 и блок памяти 23. Преобразователь 2.2 представляет собой цифровое устройство, на выходах которого образуется цифровая комбинация в двоичном коде, определяемая серией тактовых импульсов на входе. С приходом каждого следующего тактового импульса цифровая комбинация на вы ходах преобразователя изменяется. Характер изменения цифровой комбинации определяется блоком памяти 23 который задает программу обработки, тактовых импульсов. Аналого-цифровой преобразователь 24 позволяет получить на выходе электрическое напряжение tJgj,;, , вели чина которого определяется цифровой комбинацией на входе. При поступ лении каждого следующего тактового импульса на вход генератора импульсов произвольной формы происходит ступенчатое изменение выходного электрического напряжения U, U, и,, и, ... (см. временную Диаграмму на фиг.З). Огибающая ступенчато изменяющего ся напряжения и есть кривая требуе мой формы. Задавая с помощью задатчика 25 определенную программу обработки тактовых импульсов, можно легко изменять форму импульса напря жения на выходе генератора импульсов произвольной формы. Число тактовых импульсов п, формирующих выходной сигнап, задается из условия обеспечения необходимой точности воспроизведения требуемой формы импульса напряжения, а программа обработки тактовых импульсов задает форму импульса в соответствии с индикаторной диаграммой испытываемого типа двигателя, С приходом п-го импульса генератор импуль264сов произвольной формы переводится в исходное состояние и цикл повторяется. Следовательно, на выходе генератора импульсов произвольной формы задается серия импульсов требуемой формы, длительность которых равна: t п, п. Ф где Т - длительность импульса произвольной формь ; t - длительность тактового импульса. Одновременно тактовые импульсы подаются на согласующее устройство 18, счетчик которого настраивается на коэффициент пересчета, равный числу п (числу тактовых импульсов, Iформирующих сигнал на выходе генератора импульсов производьной формы) В результате на выходе соглйс тощего устройства 18 формируются импульсы (см. временную диаграмму на фиг.4), длительность которых равна t п, где Т - длительность импульсов на выходе согласующего устройства. Импульсы, полученные на выходе согласующего устройства 18, равномерно распределяются по N выходам распределителя импульсов 19, как показано на фиг.4. После появления импульса на N-M выходе распределитель импульсов возвращается в исходное состояние и цикл повторяется. Количество выходов N распределителя импульсов 19 задается равным количеству цилиндров испытываемого блока. При подаче импульсов с выхода распределителя импульсов 19 в цепи управления электронных ключей 20 происходит поочередное срабатывание последних. Вследствие совпадения дпительностей и фаз импульсов, получаемых на выходах распределителя импульсов и генератора импульсов произвольной формы, в выходньк каналах электронных ключей 20 поочередно появляются сигналы в виде импульсов заданной формы. Коммутатор 2I, соединяя данный канал нагружения с выходом любого электронного ключа, позволяет задавать последовательность импульсов управления по различным каналам нагружения l,2,3,...i,...N, аналогичную последовательности работы цштиндров испытываемого типа двигателя.

Таким образом, задающее устрой ство 13 позволяет получить по вс«м каналам нагружения, количество которых задается равным количеству ци линдров испытываемого блока, элек трические сигналы управления в виде импульсов напряжения, форма которых аналогична индикаторной диаграмме, а последовательность по различным каналам соответствует порядку работы цилиндров испытываемого типа двига теля.

В качестве примера на фиг.5 приведена временная диаграмма задания импульсов управления по раличным каналам нагружения для вось; мицшшндрового V-образного Четырехтактного двигателя. Задав на выходе генератора импульсов произвольной формы 17 импульсы, аналогичные по форме индикаторной диаграмме данного двигателя, настраивают распределитель импульсов 19 на восемь выходных каналов (), С помощью коммутатора 21 каналы нагружения блока цилиндров 1 соединяются с выходами и, электронных ключей 20 в такой последовательности: U1 канал 1; U2 -г 5 канал; U3 - 4 канал U4 - 8 канал; U5 - 6 канал; U6 - 3 канал; U7 - 7 канал; U8 -2 канал. Этим обеспечивается последовательность задания импульсов управления по различным каналам нагружения аналогичная последовательности работы цилиндров на работающем двигателе.

Сигнал управления по каждому каналу нагружения, поступая на первый, прямой, вход электронного усилителя 12, усиливается и подается на обмотку управления электрогидравлического преоб)азователя 8. Распределительный золотник последнего коммутирует выходной канал с напорной или сливной магистралями соответственно знаку электрического сигнала. В.еличина открытия дроссельной щели, образованной рабочими кромками золотниковой пары, пропорцио-

нальна величине электрического сигнала. При этом в. выходном канапе электрогидравлического преобразователя, создается поток рабочей жидкости, пропорциональный по мощности

входному электрическому сигналу. Б результате в замкнутой полости А формируется импульс давления, форма которого задается электрическим сигналом управления.

На второй, инвертирующий, вход электронного усилителя 12 подается сигнал от датчика нагрузки 14, последовательно связанного с усилителем 15, На выходе электронного усилителя 12 образуется сигнал, пропорциональный разности входных сигналов -которьш представляет собой ошибку (отклонение ) действительной величины давления в замкнутой полости А от

величины, определяемой задаюшлм устройством. Таким образом, система на- гружения выполнена следящей с отри дательной обратной связью, что обеспечивает высокую точность формирования импульса давления в замкнутой по-лости в соответствии с требуемым законом.

Регистрирующий прибор, связанный с выходом усилителя 15, позволяет наблюдать и записывать нагрузку в замкнутых полостях в процессе проведения испытаний.

МгШ

ul

иг

/J

I га

,м

СТЕНД ДПЯ ИСПЫТАНИЯ БЛОКА ЦИПШДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий линии нагружения, состоящие из насосной станции и фор мирователей импульсов давления, связанных с последней, задающее устройство и блоки измерения, каждый из которых выполненв1 виде датчика нагрузки, усилителя и регистрирующего прибора, соединенных последовательно и установленных в каждом из каналов нагружения, причем задающее устройство связано с формирователем импульсов давления, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности испытаний путем приближения нагрузок к реальным, формирователи импульсов давления выполнены в виде электрогидравлнческих с обмотками управления преобразователей, количество которых равно количеству цилиндров испытываемого блока, а задающее устройство выполнено в виде электронного блока, включающер го генераторы тактовых импульсов и (О импульсов произвольной формы, согла(Л сующее устройство, распределитель импульсов, набор управляемых электс ронных ключей с цепями управления коммутатор и электронные усилители, Причем к выходу генератора тактовых импульсов непосредственно подключен .генератор импульсов произвольной формы, а через согласующее устройстсо to во - распределитель импульсов, к генератору импульсов произвольной форк мы параллельно подключены входы О5 электронных ключей, цепи управления которых подключены к выходам распределителя импульсов, а выходы - к коммутатору, выходы которого подключены к первым входам электронных усилителей, вторые входы которых подключены к усилителям, а выходы электронных усилителей связаны с обмотками управления электрогидравлических преобразователей.

Л

4

Г7

Фиг 2

fu.4