Способ испытания поршневого компрессора Советский патент 1989 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится к компрессо- ростроению и может найти применение при испытаниях поршневых компрессоров с целью определения механических потерь в поршневом уплотнении, а -также в автомобилестроении при испытаниях двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение точности оценки механических потерь путем определения коэффициента трения кольца о гильзу и снижение затрат на испытание.

На фиг.1 представлено устройство, испытуемое предлагаемым способом; на фиг.2 - диаграммы изменения перепада давления между полостями нагнетания и картера и, соответственно, расхода газа в виде утечек через поршневой узел на выходе из полости картера.

На фиг.2 приняты следующие обозначения:

ДР - перепад давления между полостями нагнетания и картера.

ел

а

8.4

а:

эо

UP«. - перепад давления между поО гр

лостями нагнетания и картера при скачкообразном повышении расхода газа, вытекающего из картера;

пос перепад давления между полостями нагнетания и картера при скачкообразном снижении расхода газа, вытекающего из картера-,

V - расход газа в виде негерметичности поршневого узла, измеряемого на выходе из полости картера; ь - время,

I-IV - участки диаграммы изменения расхода газа при натекании через поршневой узел. Способ регшизуется при испытании компрессора 1, которьй имеет сообщенные между собой полости 2 и 3 всасывания и картера, поршневой узел (не показан), включающий поршень А с канавкой 5 на его образующей и с торцовой поверхностью 6 под уплот- нительное кольцо 7, при этом, на компрессор 1 устанавливают технологическую крышку 8, которая отделяет полость 2 всасывания от полости ци- линдра 9 и образует с последней полость 10 нагнетания, в которую при испытании подают сжатый газ. Для контроля давления и расхода компрессор 1 снабжен измерительными устройствами 11-13.

Испытания согласно способу проводят после сборки компрессора 1, включая установку поршневого узла в составе поршня 4 и одного уплотни- тельного кольца 7, устанавливаемого в канавку 5, а также технологическо Крышки 8 для отделения полости 2 вссывания от полости 9 цилиндра. Уп- лотнительное кольцо 7 в канавку 5 поршня 4 устанавливают с осевым зазором, причем, размеры канавки 5 выбирют из соотношения

1,25 h Н ; 0,2 D,

где Н - высота поршневой канавки; h - высота поршневого уплотнения.

После сообщения полости 3 картера с атмосферой запускают компрессор 1, а затем в полость 10 нагнетания подают сжатый газ, который через неплотности поршневого узла вытекает в

5

0 5 0

0 0

5

полость 3 картера и далее в атмосферу. Расход газа контролируют по измерительному устройству 13. По мере повышения давления газа в полости 10 Нагнетания растет и перепад давления между полостями нагнетания 10 и картера 3 и соответственно расход газа (фиг.2, участок I). При определенном перепаде давления Р , определяемом по показаниям измерительных устройств 11 и 12, происходит посадка уплотнительного кольца 7 на его торцовую поверхность 6. При этом расход газа из полости 3 картера скачкообразно снижается. Затем вновь повьш1ают давление газа в полости 10 нагнетания, при этом происходит монотонное повыление расхода газа из полости 3 картера в атмосферу (фиг. 2, участок 2).

После этого повышают перепад давления между полостями 10 и 3 относительно первоначально зафиксированного значения ДРро, . Превышение перепада давления назначают в интервале 0,1-0,8 от перепада давления Р„о(, в зависимости от характера процесса трения поршневого узла, которое определяется экспериментально. Затем вновь снижают давление в полости 10, а значит и перепад давления, что приводит к монотонному снижению расхода газа из полости 3 картера (фиг.2, участок 3). При определенном перепаде давлений в процессе снижения давления в полости 10 фиксируют момент скачкообразного возрастания расхода утечек газа из полости 3, при этом происходит отрыв уплотнительного кольца 7 от торцовой поверхности 6 канавки 5, а соответствующее этому моменту значение перепада давления ЛР,р между полостями 10 и 3 использу ют при определении коэффициента трения по выражению, полученному из уравнения равнодействующих сил, действующих на уплотнительное кольцо 7, установленное с осевым зазором

7V

, РС,ТР 52-0,5 &РО-ГР 3,-троз(1+Л тр (Р,,, -0,5ЛР„,р )-S,+uPo,p. S

где ,.. - коэффициент трения; йРдтр - перепад давления между полостями нагнетания и картера при скачкообразном повышении расхода газа, вытекающего из картера

га

г

CJ

гр

ь,

- s, s -.

через уплотнительное кольцо-,

масса кольца радиус кривошипа, угловая скорость вращения коленчатого вала компрессора;

отношение радиуса кривошипа к длине шатунаi удельное давление кольца на стенку гильзы; площадь рабочей поверхности кольца; площадь верхней торцовой поверхности кольца; площадь нижней торцовой поверхности;

площадь внутренней поверхности кольца.

Дальнейшее снижение перепада давения приводит вновь к монотонному снижению расхода газа в виде утечек из полости 3 картера в атмосферу (фиг.2, участок 4).

Формула изобретения

Способ испытания поршневого компрессора с четным числом поршней с сообщенными между собой полостями картера и всасьшания, заключающийся в том, что собирают поршневой узел, устанавливают уплотнительное кольцо в канавку поршня, затем изолируют полость всасывания от полости цилиндра,

полость картера сообщают с атмосферой, запускают компрессор и осуществляют подачу сжатого газа в полость нагнетания с изменяющимся в процессе

испытания давлением, контролируют расход газа, вытекающего через поршневой узел в полость картера и в атмосферу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки механических потерь путем определения козффициента трения кольца о гильзу и снижения затрат на испыта- . ние, кольцо устанавливают в канавку

поршня с торцовым зазором, после запуска компрессора и подачи газа по- вьш1ают давление в поло ,-ти нагнетания, одновременно контролируя характер повышения расхода газа, вытекающего из полости картера в атмосферу, при этом фиксируют перепад давления между полостями нагнетания и картера, соответствующий моменту скачкообразного снижения расхода газа из полости картера, затем вновь повьштают давление газа в полости нагнетания и после превышения перепада давления первоначального значения снижают давление до момента скачкообразного повьш1ения расхода и фиксируют соответствующий этому моменту перепад давления, с помощью которого определяют коэффициент трения f из вьфа- жения

5

0

5

0

5

f

йРртР ,5ДРатр 5з-тгц() (Р -0,5 ЛР„,р )-S,+&P,,p S

где ЛР

п

отр

)

перепад давления между полостями нагнетания и картера при скачкообразном повьш1ении расхода газа, вытекающего из картера через уплотнительное кольцо; га - масса кольца; г - радиус кривошипа; СО - угловая скорость вращения коленчатого вала компрессора;

А - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; удельное давление кольца на стенку гильзы,- площадь рабочей поверхности кольца;

Sj - площадь верхней торцовой поверхности кольца;

S - площадь нижней торцовой поверхности кольца;

S - площадь внутренней поверхности кольца.

ГР

S,

12

Изобретение позволяет повысить точность оценки механических потерь в поршневом уплотнении путем определения коэффициента трения кольца о гильзу и снизить затраты на испытание. Собирают поршневой узел. Устанавливают уплотнительное кольцо в канавку поршня. Затем изолируют полость всасывания от полости цилиндра. Полость картера (ПК) сообщают с атмосферой. Запускают компрессор и осуществляют подачу сжатого газа в полость нагнетания (ПН) с изменяющимся в процессе испытания давлением. Контролируют расход газа, вытекающего через поршневой узел в ПК и атмосферу. Кольцо устанавливают в канавку с торцовым зазором. После запуска компрессора и подачи газа повышают давление в ПН, одновременно контролируя характер повышения расхода газа, вытекающего из ПК в атмосферу. Фиксируют перепад давления между ПН и ПК, соответствующий моменту скачкообразного снижения расхода газа из ПК. Затем вновь повышают давление в ПН и после превышения перепада давления первоначального значения снижают давление до момента скачкообразного повышения расхода, и фиксируют соответствующий этому моменту перепад давления. С помощью этого перепада давления определяют коэффициент трения из определенного соотношения. 2 ил.

ДР

Составитель Л.Гостева Редактор А.Шандор Техред М.ХоданичКорректор М.Шароши

Заказ 5407/36

Тираж 522

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

U2.1

фиг. г

Подписное