Способ испытания головки цилиндра и цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M13/00 

I .

Изобретение относится к области - машиностроения, а именно к двигате- , .лестроению, и может быть использова- но при ускоренных стендовых испытани- ях головки цилиндра и цилиндропоршне- вой группы две на термоциклическую усталость.

Цель изобретения - сокращение продол житель ио с ти испытаний двигателя.

На фиг.1 приведена .схема испытательного цикла с изменением температуры испытуемой детали (Т„„ - Т ) во времени Т ; на фиг. 2 - схема стенда для реализац способа.

Устройство для реализации предлагаемого способа испытаний головки цилиндра и цилиндропоршневой группы двигателя на термоциклическую прочность содержит испытуемьй двигатель 1, соединенньй -приводом 2 с нагружающим устройством .3. Рубашка 4 ох(Л

с:

лаждения двигателя и .впускной тракт . 5 посредством патрубков 6 и 7 соеди - нены соответственно с распределителями 8 и 9. Кроме того, распределитель 8 соединен с источниками 10 и 11 нагретой и охлажденной воды, а распределитель 9 соединен с теплообменными аппаратами 12 иЛЗ, которые посредством патрубков 14-17 соединены соответственно с агрегатами 18 и 19 наг- . рева и охлаждения агентов. Клок 20 программного управления электтричес- ки связан с нагрзтающим устройством ,3, распределителями 8 и 9, системой

21управле ния двигателя и датчиком

22температуры исследуемой детали в контрольной точке.

Способ испытаний на термоциклическую прочность, например, поршня осуществляют следующим образом.

|;а 0д

о

Од

со

После пуска и прогрева двигатель 1 программным блоком 2П управления переводится на резким номинальной мощности, после чего осуществляется подача воды температурой 90-96 С через распределитель 8 в рубашку 4 охлаждения две 1, затем посредством распределителя 9 во впускной тракт ДВС через нагревательный теплообменный ап- ю парат 12 подается горячий воздух температурой 100-120 С.

пературой , При чередовании тепловых режимов температурой 30 и 90 С в деталях ДВС, омьшаемых охлаждающей средой, происходят температурные напряжения, приводящие к термоусталостным повреждениям. Ускорить процесс испытаний на термоусталостную прочно,сть, чередуя лишь температуру воды, не представляется возможным в связи с нарушением тепловых зазоров и ограниченностью введенного тепла за счет сгоревшего в ДВС топлива.

При испытаниях предлагаемым способом время прогрева деталей ДВС сокращается за счет подачи горячего воздуха из нагревательного теплооб- менного аппарата во впускной тракт двигателя. При этом поршень и остальные детали, омываемые горячим газом, нагреваются быстрее.

Для уменьшения времени охлаждения деталей ДВС во впускной тракт

20

По достижении максимальной стабильной температуры в контрольной точке поршня ДВС 1 от датчика 22 пос- 15 тупает сигнал в блок 20 программного управления. По команде от блока 20 распределитель 9 воздуха производит переключение потока горячего воздуха во впускной тракт ДВС 1 на холодный воздух температурой 5-10 С, поступающий из охладительного теплообменно- го аппарата. Процесс подачи холодного воздуха осуществляют до достиже- тшя минимальной стабильной температу- 25 двигателя подают холодный воздух из ры порганя. Процесс чередования теп- охладительного теплообменного аппа- ловьпс режимов повторявот до появления термоусталостных повреждений на поршне. При этом максимальная TeNmepaTy- ра в цикле нагрева не должна превышать предельных для материала детали значений, которые приводят к резкому падению прочностных свойств материала, значительным пластическим деформациям и оплавлению, т.е,отказам, не характерным для эксплуатации. Температура поршня при подаче холодного воздуха из теплообменного аппарата не должна достигать предельно низких значений, при которых, нап - 40 без увеличения времени испытаний, ример, резко возрастает газовая коррозия или происходит интенсивное ос- . Сокращение времени термического моление,-цикла испытания при помощи указанных

.Время подачи холодного и горяче- операций при сохранении требуемой го воздуха ограничивается достижением 45 амплитуды температурного воздействия контрольными деталями стабильного позволяет по сравнению с известным

рата или окружающей среды. Для ликвидации задиров во время охлаждения деталей между цилиндром и поршнем

30 тепловой зазор сохраняется за счет одновременной подачи охлажденной- воды в рубашку охлаждения и холодного воздуха во впускной тракт ДВС, при этом поршень и цилиндр уменьшаются

„.- в размерах одновременно, причем скоJb

рость изменения их размеров можно регулировать за счет температуры .охлаждающей среды в рубашке охлаждения и воздуха во впускном тракте

способом ускорить накопление дений термоусталостного характера в 2,0-2j5 раза.

температурного состояния.

При испытаниях способом, в котором чер.едуются только подача холодной или горячей.воды в сопряжениях ДВС, в частности, цилиндр - поршень, может нарушаться тепловой зазор, что приводит к задиру, при этом не будут выявлены термоусталостные повреждения на исследуемых деталях, так. как при номинальной мощности ДВС поршень под действием горячих газов, нагреваясь, расширяется быстрее, чем цилиндр, смьшаемый холодной водой тем

пературой , При чередовании тепловых режимов температурой 30 и 90 С в деталях ДВС, омьшаемых охлаждающей средой, происходят температурные напряжения, приводящие к термоусталостным повреждениям. Ускорить процесс испытаний на термоусталостную прочно,сть, чередуя лишь температуру воды, не представляется возможным в связи с нарушением тепловых зазоров и ограниченностью введенного тепла за счет сгоревшего в ДВС топлива.

При испытаниях предлагаемым способом время прогрева деталей ДВС сокращается за счет подачи горячего воздуха из нагревательного теплооб- менного аппарата во впускной тракт двигателя. При этом поршень и остальные детали, омываемые горячим газом, нагреваются быстрее.

Для уменьшения времени охлаждения деталей ДВС во впускной тракт

0

5 5 двигателя подают холодный воздух из охладительного теплообменного аппа- 40 без увеличения времени испытаний, . Сокращение времени термического -цикла испытания при помощи указанных

5 5 двигателя подают холодный воздух из охладительного теплообменного аппа- 40 без увеличения времени испытаний, . Сокращение времени термического -цикла испытания при помощи указанных

рата или окружающей среды. Для ликвидации задиров во время охлаждения деталей между цилиндром и поршнем

0 тепловой зазор сохраняется за счет одновременной подачи охлажденной- воды в рубашку охлаждения и холодного воздуха во впускной тракт ДВС, при этом поршень и цилиндр уменьшаются

„.- в размерах одновременно, причем скоJb

рость изменения их размеров можно регулировать за счет температуры .охлаждающей среды в рубашке охлаждения и воздуха во впускном тракте

операций при сохранении требуемой 45 амплитуды температурного воздействия позволяет по сравнению с известным

50

способом ускорить накопление дений термоусталостного характера в 2,0-2j5 раза.

Использование способа испытаний головки цилиндра и цилиндропоршневой группы ДВС позволит ускорить процесс накопления повреждений термоусталостного характера, т,е, ускорить вы- 55 явление слабых мест в конструкции головки цилиндра и цилиндропоршневой группы, и позволит сократить срок их доводки с минимальными затратами.

Формула и

зобретейия

Способ испытания головки цилиндра и цилиндропоршневой группы двига- теля внутреннего сгорания, заключающийся в том, что при работе двигателя проводят циклическое изменение момента и ча стоты вращения с помощью нагружающего устройства и меняют ре- жимы охлаждения, чередуя подачу в двигатель холодной и горячей охпаж- дающей жидкости, отличающий- с я тем, что, с цепью сокращения

1460639

продолжительности испытаний, -при изменении режимов охлаждения дополни- тельно .проводят чередование подачи во впускной тракт двигателя холодного воздуха от охладителя и горячего . воздуха от нагревателя, причем чередовг - ние подачи холодного воздуха и холодной воды и горячего воздуха и горячей воды осуществляют синхронно, а время подачи холодного и горячего воздуха ограничивают моментом:достажения испытуемыми деталями стабильной темпе-, ратуры,-

Изобретение позволяет сократить продолжительность испытаний. При ра- боте двигателя циклически меняют момент и частоту и режим охлаждения, -чередуя подачу холодной и горячей жидкости. При этом дополнительно чередуют подачу холодного и горячего воздуха на впуске, согласовывая периоды его подачи с периодами подачи воды. Способ позволяет ускорить процесс накопления повреждений термоусталостного характера, что сокращает сроки доводки. 2 ип.

fmiui

ff-HI ТР

ремя

Фив,1

ТР