Стенд для испытания подшипников Советский патент 1985 года по МПК G01M13/04 

2. Стенд прп.1, отл ичающ и и с я тем, что он снабжен размещенным между рабочим валом и исполнительным органом возвратным механизмом, выполненным в виде размещенных на станине направляющих втулок с шарнирными опорами и упру

1190228

гой балки, концы которой установлены в шарнирных опорах с возможностью перемещения вдоль направляющих втулок , А 3 средней части балки размещена с возможностью поворота вокруг своей оси разъемная втулка.

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОЩЙЩНИКОВ, содержащий станину, рабочий Вал с устройством для креп ления ис11Ь1ТЫваемого подшипника, привод с кулачковым приводным вало и устройство, для создания динамиче кой нагрузки, гидравлически связан ное с исполнительным органом и содержащее плунжерный узел, состоящий из корпуса, .втулки с каналами и плунжера, от ли-чающийся тем, 4TOj с целью повышения достоверности испытаний подшипников двигателей внутреннего сгорания, плунжерный узел снабжен регулятором, дозатором, установленным на плунжере и выполненньм в виде втулки, кинематически связанной с регулятором и имеющей возможность перемещения вдоль оси плунжера, и роликом, контактирующим с кулачком приводного вала плунжера, кинематически соединенного с рабочим валом, причем плунжерный узел вьтолнен с системой каналов, обеспечивающих возможность соединения надплунжерной полости с исполнительным органом и атмосферой.

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стендам для испытания подшипников коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания ..

Цель изобретения - повышение достоверности испытаний подшипников двигателей внутреннего сгорания.

На фиг.1 представлен стенд, общий вид на фиг.2 - вчц А на фиг.1; на фнг.З - нагрузочное устройство в момент нагружения} на фиг.4 - пример конкретного выполнения плунжерной пары, .на фиг.5 осциллограмма нагружения подшипникового узла, на фиг.6расчетные кривые.I и II, описывающие зависимости соответственно неличины Q - нагрузки и толщины Ь - смаэочного слоя в шатунном подшипнике от угла oi - поворота кривошипа при эксплуатации реального двигателя.

Стенд содержит станину 1, закрепленные на ней электродвигатель 2, опору 3, в которой смонтирован на подшипниках качения рабочий вал 4 с неподвижно установленным на нем испытуемым роликам 5, исполнительный орган , содержащий шток 6, имеющий возможность перемещения в направляющей втулке 7, закрепленной над роликом 5 на швеллере 8, который, в свою очередь, крепится к станине 1, устройство для создания динамической нагрузки, гидравлически связанное при помощи трубопровода 9 высокого давления со штоком 6 и прикрепленное к стойке 10, установленной.на станине 1.

Устройство для создания динамической нагрузки содержит плунжерньй узел, корпус 11, втулку 12, плунжер 13, контактирующий с кулачком 14 с помощью толкателя 15, ролика 16 и пружины 17. Втулка 12 имеет центральный рабочий канал 18 для плунжера 13, всасывающее отверстие 19 и полост 20, гидравлически связанные трубопроводом 21 низкого давления с емкостью 22 для рабочей, жидкости и атмосферой а также канал 23, гидравлически связанный трубопроводом 9 с исполнительным органом. Плунжер 13 имеет продольный канал 24, имеющий возможность быть соединенным или через радиальный канал 25 с каналом 23, или через радиальньй канал 26 с полостью 20. Дозатор 27 установлен с возможностью перемещения на плунжере 13 с помощью регулятора 28.

Кулачок 14 выполнен совместно с приводным валом 29 плунжера 13. Вал 29 смонтирован на подшипниках 30 качения в опоре 3 икорпусе 11 устройства для создания динамической нагрузки и жестко соединен зубчатой передачей 31 с валом 4, что позволяет создавать нагружение на испытуемый ролик 5 один раз за каждые два оборота вала 4 и на строго определенной дуге по окружностиЭТОГО ролика. Для привода всей машины и варьирования скоростью вращения испытуемого ролика 5 приводной вал 28 соединен ременной передачей 32 с электродвигателем 2.

Для своевременного отрыва одна от другой испытуемых трущихся поверхностей: подпшпника (вкладыша) 33 от ролика 5 с целью преодоления силы инерции и создания жидкостного трения после прекращения действия основной нагрузки,а также с целью упрощения испытанияпри различных зазорах между указанными поверхностями иобеспечения равномерногораспределения удельных давлений на контактных площадках испытуемого узла между исполнительным органом и испытуемым подшинником (вкладышем) 33 введен возвратный механизм, вьтолненньп в виде трубчатой упругой балки 34, подобранной таким образом, чтобы частота ее собственных колебаний в 20-30 раз превьш1ала максимальную частоту нагружения. Концы бадки 34 связаны со станиной 1 при помощи шарнирных опор . 35, имеющих возможность перемещения в направляющих втулках 36, для чего предусмотрены винтовые пары 37. Вкладыш 33 размещен в нижней части разъемной втулки 38, закрепленной в средней части балки 34 с возможностью поворота.

На фиг.З изображено положение элементов плунжерного узла в момент на-, гружения испытуемого подшипника; на фиг.4 а, б - положение элементов плунжерного узла и кулачка в начальный и конечный моменты нагружения.

Радиальный канал 26 расположен на таком расстоянии от канала .25, чтобы связь надплунжерной полости 18 с полостью 20 происходила через промежуток времени после совмещения каналов 25 и 23, соответствующий углу поворота вала подшипникового узла на 15-20 . Пусть кулачок 14, повернувшийся во время нагружения на требуемый угол ли (фиг.5б), сообщает плунжеру 13 перемещение А. Тогда при заданном расстоянии Б - между каналами 23 и 20, сообщающимися соответственно с исполнительным узлом и атмосферой, расстоянии В - между радиальным каналом 25 плунжера 13 и осью кулачка 14 в начале нагружения (фиг.5а) искомое расстояниеЗС - между радиальными каналами 25 и 26 плунжера 13 равно сумме расстояний А и Б, при этом высота канала 25 должна быть не меньше размера А.

Для предварительного (перед началом нагружения) аккумулирования давления отверстие 19, также связанное с атмосферой, выполнено на расстоянии Г от торца плунжера 13 в начале нагружения (фиг.5а). Это расстояние выбирается экспериментально в зависимости от требуемой величины предварительно создаваемого давления.

Таким образом, выполнив канал 25 на указанном расстоянии (X ) от кйнала 26, плунжер 13 гидравлически может быть связан трубопроводом 9 с |Исполнительным органом, а трубопроводом 21 через промежуток времени пос-

ле начала на1 ружения, соответствующий углу поворота вала 4 на 15-20 с атмосферой.

На фиг.5 показана осциллограмма нагружения подшипника , на фиг.6 расчетные кривые 1 и II, описывающие зависимости нагрузки Q и толщины смазочного слоя h в шатунном подшипнике от угла поворота кулачка вб .

Стенд работает следующим образом.

Включают электродвигатель 2, вращение от него передают через ременную передачу 32 приводному валу 29 и жестко связанному с ним зубчатой передачей 31 валу 4, на котором неподвижно закреплен испытуемый ролик 5. При набегании кулачка 14 на ролик 16 толкатель 15 сообщает плунжеру 13 движение вверх. При ходе плунжера 13 вниз под действием пружины 17 (ход всасывания, фиг.2) рабочая жидкость 22 по трубопроводу 21 поступает в полость 20, а затем по отверстию 19 - в надплунжерную полость. При ходе плунжера 13 вверх (ход нагнетания) рабочая жидкость частично вытесняется обратно в полость 20 до момента перекрытия всасываклцего отверстия 19 торцом плунжера 13. В этот момент аккумулируется давление, а затем радиальньпЧ канал 25 плунжера 13 совпадает с каналом 23 втулки 12 (начало нагружения фиг.5а). Давление, предварительно созданное в надплунжерной полости, по каналу 24 плунжера 13, через каналы 25 и 23 передается рабочей жидкостью по трубопроводу 9 штоку 6 (фиг.2). Под .действием штока 6 нагрузка передается через упругую балку 34 на узел трения. Нагружение продолжается до момента выхода отверстий 26 плунжера 12 из дозатора 27. После этого происходит разгрузка трубопровода 9 и возвращение штока 6 в исходное положение под действием упругой балки 34„

Амплитуду создаваемой нагрузки можно изменять осевым перемещением дозатора 27 по плунжеру 13 регулятором 28. Наибольшая нагрузка обеспечивается при крайнем верхнем положении дозатора 27 и может достигать значительной величины, зависящей от прочности конструкции. Изменение зазора между трущимися поверхностями осуществляется винтовыми парами 37 (фиг.З), в которых соответствующими гайками производится перемещение

вверх-вниз балки ЗА вместе с закрепленными на ней втулкой 38 с вкладыше 33, причем при закреплении последних предусматривается самоустановка поверхности вкладыша относительно вала в процессе испытаний, .

Тайим образом, с введением в устройство возвратного механизма, плунжерного узла предлагаемой конструкции совместно с кулачковым механизмом, приводимых электроприводом, а также с наличием жесткой связи между нагружением и вращением испытуемого ролика достигнута цель обеспечение создания на подшипнико-вый узел нагрузки, которая за два оборота испытуемого ролика происходит один раз на строго и определенно расположенной дуге окружности этого ролика, равной 15-20°, т.е. нагруже. Вид А Фиг. 2

ния, аналогичного взрывной газовой силе, действующей на подшипниковый узел (шатунную шейку-вкладыш) один раз за цикл работы (720°) 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. Это позволяет максимально приблизить режимы испытаний подшипникового узла в лабораторных условиях к реальным эксплуатационным режимам и получить достоверную информацию о служебных свойствах материалов испытуемого подшипника, а также упростить конструкцию и испытания при различных зазорах между трущимися поверхностями и снизить стоимость стенда. Кроме того, возможность самоустановки поверхности вкладыша относительно испытуемого ролика способствует равномерному распределению удельной нагрузки на контактных площадках подшипникового узла. 4 25 ////7///// Фиг.З

Р.МПа 150

75

0.1 0,21. 0.36 /..

Фиг. 5