Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 

лу от угловой ск-орости злектродвига- теля 15 и изменян)Т1:я по случайному закону, повторяя п масштабе изменения выходного сигнала формирователя 18, Выходной сигнал источника 19 предсИзобретение относится к двигателе- строению, а именно к стендам для испытания двигателей внутреннего сгорания .

Цель изобретения - повышение экономической эффективности работы стенда путем снижения затрат энергии на воспроизведе1и е случайного процесса. На фиг.1 изображена схема стенда; на фиг.2 - графики прохождения сигналов в дополнительном приводе. На фиг.2 обозначено: а - сигнал на входе элемента для вьщеления случайной составляющей, б - сигнал на входе первого транзистора формирователя, в - сигнал на выходе формирователя, г - сигнал на обмотке электродвигателя, д - угловая скорость электродвигателя , е - колебания электродов реостата

Стенд содержит (фиг.) основание 1, на котором установлен испытываемьй двигатель 2 внутреннего сгорания. Опорные лапы двигателя 2 соединены с основанием 1 посредством вибровозбудителей 3-5 (например, гидравлического типа) с регулируемой амплитудой и частотой колебаний во всех одновременно или индивидуально. Выходной вал двигателя 2 с помощью муфты 6 соединен с нагрузочным устройством в виде электротормоза 7, связанной с жидкостным реостатом 8, снабженным электродами 9. Вал 10 для управления электродами 9, с одной стороны, соединен посредством муфты 11 с программным приводом 12, с другой стороны - посредством муфты 13 с дополнительны приводом 14, состоящим из электродвигателя 15, обмотка 16 управления которого подключена посредством дифференцирующей цепи 17 к формирователю 18 случайных сигналов, вход которого подключен к источнику 19 напряжения. Формирователь 18 случайных сигналов содержит последовательрго соединенные

тавляет собой случайный сигнал, состоящий из среднего значения и флуктуации, случайным образом изменяющихся ок(гло среднего значения. 1 з.п.флы, 2 ил.

5

5

0

5

0

5

элемент 20 выделения случайной составляющей сигнала и формирователь 21,

Источник 19 напряжения (фиг.1) сос- состоит из трансформатора 22, выпрямителя 23 и сглаживающего фильтра 24.

Формирователь 18 случайных сигналов содержит последовательно соединенные элемент 20 вьщеления случайной составляющей сигнала и формирователь 21, состоящий из двух усилителей 25 и и 26 на транзисторах и конденсатора 27, включенного на входе второго усилителя 26.

Стенд работает следующим образом.

При установивщемся режиме обкатки двигатель 2 приводится во вращение мотор-генератором электротормоза 7.

8этом случае управление электродами

9следует выполнять только с помощью программного устройства приводом 12. При испытании двигателя 2 внутреннего сгорания сигнал от формирователя 18 случайных сигналов, вход которого подключен к источнику 19 напряжения, поступает посредством дифференцирующей цепи 17 на обмотку 16 управления электродвигателя 15. Напряжение на обмотке 16 управления электродвигателя 15, пропорционально производной

от выходного сигнала формирователя 18 случайньгх сигналов. Угловая скорость электродвигателя 15 пропорциональна напряжению на его обмотке 16 управления. Колебания электродов 9 реостата 8 гфопорциональны интегралу от угловой скорости электродвигателя 15 и изменяются по случайному закону, повторяя в масштабе изменения выходного сигнала формирователя 18 случайных сигналов. Выходной сигнал источника 19 напряжения, включающего в себя трансформатор 22, выпрямитель 23 и сглаживающий фильтр 24, представляет собой случайньгх сигнал, состоящий из среднего значения и флуктуа

ций, случайньгм образом изменяющихся около среднего значения. Случайный характер флуктуации обусловлен влиянием на величину выходного сигнала источника напряжения множества различных факторов случайным образом изменяющихся: изменения нагрузки в сети, температуры окружающей среды, и т.д. Таким образом, на входе элемента для выделения случайной составляющей сигнал имеет вид (фиг.2а) и представляет собой сумму постоянной составляющей m и случайной составляющей (t), T.e.x(t)m+(t).

Постоянная составляющая этого сигнала не пропускается конденсатором, представляющим из себя элемент для выделения случайной составляющей, и на вход первого транзистора формирователя поступает только случайная составляющая (t) (фиг.2б).

Вьщеленная случайная составляющая имеет в своем составе как низкие, так и высокие частоты. Из всего спектра частот формирователем выделяются только низкочастотные составляющие случайного сигнала, имеющие такую же спектральную плотность, что и воздействия на двигатель внутреннего сгорания в реальных условиях эксплуатации (фиг.2в).

В процессе усиления выделенной случайной составляющей сигнала вторы усилителем формирователя случайных сигналов опять появляется постоянная составляющая т(фиг.2в). Поэтому сигнал дифференцируется цепью 17, на выходе ее появляется сигнал (фиг,2г) поступающий на обмотку 16 управления электродвигателя 15.

Напряжение на обмотке 16 управления электродвигателя 15, пропорциональное производной от выходного сигнала формирователя 18 случайных си1- налов, показано на фиг,2г. Угловая скорость электродвигателя 15 пропорциональна напряжению на его обмотке 16 управления (фиг.2д). Колебания электродов 9 реостата 8 пропорциональны интегралу от угловой скорости электродвигателя 15 и изменяются по случайному закону, повторяя в масштабе изменения выходног о сигнала формирователя 18 случайных сигналов (фиг.2 в). При случайном увеличении напряжения на выходе формирователя 18 случайных сигналов (от точки а к точке б, фиг.2в) на выходе диффе

0

0

5

С

5

(

Ь

0

Ь

ренцирующей цепи 17 появ1гтся( положительный сигнал. Напряжение на обмотке 16 электродвигателя 15 также будет иметь положительную полярность (от точки а/ до точки б,/, фиг. 2 г). Вращаясь, электродвигатель 15 увеличивает степень заглубления электродов 9 реостата 8 в жидкость (от точки а до точки 6j, фиг.2г). При случайном уменьшении напряжения на выходе формирователя 18 случайных сигналов (от точки б до точки в, фиг.2в) на вьсходе дифференцирующей цепи появится сиг,нал противоположной полярности, поступающий на обмотку 16 управления электродвигателя 15 (от точки б до точки в , фиг.2г). Электродвигатель 15, вращаясь в противоположном направлении, уменьшает степень заглубления электродов 9 реостата 8 в жидкость (от точки б до точки Bj,

фиг.2е). Если производная выходного напряжения формирователя 18 случайных сигналов равна нулю (точки б, , , г , фиг.2г), колебания электродов 9 не происходит.

Таким образом, колебания электродов реостата, а следовательно, и момент на валу испытываемого двигателя внутреннего сгорания изменяется по случайному закону. При этом на воспроизведение случайного процесса затрачивается небольшое количество энергии.

Включение вибровозбудителей 3,4 и 5 установленных между опорными лапами двигателя 2 и основания 1, создает внешние колебания двигателя 2, которые имитируют подобные явления при езде трактора или автомобиля по неровностям поля или дороги, а также вибрации от неуравновешенных масс приводимых двигателем механизмов.

Испытываемый двигатель, как система со многими массами, имеет несколько частот колебаний, поэтому совпадение одной из указанных частот колебаний приводит к резонансу того или иного узла, агрегата или двигателя, а следовательно, к условиям, которые наиболее опасны для двигателя и часто встречаются на практике.

Формула изобре -ения

1. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство, исполнительный механизм нагрузки, схему управления.

ь1

выполненную в виде датчика случайных сигналов и преобразователя, причем датчик случайных сигналов через преобразователь связан с исполнительным механизмом нагрузки, подключенным к нагрузочному устройству, отличающийся тем, что, с целью повьшения экономической эффективности работы стенда, путем снижения затрат энергии на воспроизведение случайного процесса, датчик случайных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных источников сигналов и формирователя случайных сигналов, причем источник сигналов выполнен в виде источника напряжения, сое тоящего из трансформатора, выпрямите

j J f Aj AAAA/

Составитель Н. Патрахальцев Редактор С. Патрушева Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Заказ А801/42Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

А3268°

ля и сглаживающего фильтра, формирователь случайных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения случайной составляющей сигнала и формирователя, состоящего из двух усилителей на транзисторах и конденсатора, включенного на входе второго усилителя, а преоб- 10 разователь выполнен в виде дифференцирующей цепи, подключенной к выходу формирователя случайных сигналов.

2. Стенд ПОП.1, отличающийся тем, что исполнительный 15 механизм нагрузки вьтолнен в виде электродвигателя, а связь его с дифференцирующей цепью выполнена через обмотку возбуждения электродвигателя,

HV

Изобретение позволяет повысить экономическую эффективность работы стенда путем снижения затрат энергии на воспроизведение случайного процесса. Для этого датчик случайных процессов выполнен в виде последовательно соединенных источника сигналов и формирователя 18 случайных сигналов. Источник сигналов представляет собой источник 19 напряжения, включанлдий в себя трансформатор 22, выпрямитель 23 и сглаживающий фильтр 24. Формирователь 18 содержит элемент 20 ния случайной составляющей сигнала и формирователь 21, состоящий из двух усилителей 25 и 26 на транзисторах и конденсатора 27. Колебания электродов 9 реостата 8 пропорн юнальны интегра С/)