Стенд для ускоренных испытаний двигателя внутреннего сгорания на надежность Советский патент 1990 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для ускоренных испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на надежность.

Цель изобретения - повышение эффективности испытаний и сокращение времени их проведения.

На фиг.1 схематически изображен . предложенный стенд, общий вид: на

фиг.2 - функциональная электрическая схема регулирования подачи высокочастотных виброимпульсов;на фиг.З - гидросхема стенда с системой управления гидроцилиндрами; на фиг.4 - схема скручивания блока двигателя.

На основании 1 стенда установлены две пары стоек 2-5, на которых с помощью подшипников 6-9 балансирно подвешены нагрузочное устройство 10 в

виде электрической машины и подвеска 11. Картер маховика испытуемого двигателя 12 жестко закреплен болтовыми соединениями с опорой 13, которая, в свою очередь, закреплена на раме подвески 11, передняя часть испытуемого двигателя 12 шарнирно закреплена на гидроцилиндрах 14 и 15, которые также шарнирно крепятся к раме под- вески 11.

Испытуемый двигатель 12 соединен с нагрузочным устройством 10 карданным валом 16. На основании 1 установлен также вкбровозбудитель 17, со единенный шарнирно с рамой подвески 11. На двигателе установлен датчик 18 отметки верхней мертвой точки, электрически связанный через преобразователь 19 с управляемым ждущим мультивибратором 20, блоком 21 управления вибровозбудителем и самим вибровозбудителем 17. На вибровозбудителе 17 установлен вибродатчик 22. Преобразователь 19 и вибродатчик 22 через усилители 23 и 24 электрически связаны с электронным или шлей фовым осциллографом 25, Гидроцилиндры 14 и 15 соединены с гидрораспре- делителем 26, насосной станцией 27 и резервуаром 28. В гидросистеме пре |дусмотрен редукционный клапан 29, регулирующий давление рабочей жидкости. В зависимости от способа креппе ния испытуемого двигателя на тракторе стенд может дополнительно содержа гидроцилиндры 30 и 31, устанавливаемые аналогично гидроцилиндрам 14 и 15 на раме подвески 11 под задние опоры испытуемого двигателя и подключаемые к гидросистеме.

Двигатель 12 установлен на раме подвески 11, которая опирается на два подшипника 8 и 9, жестко закреплен картером маховика 32 с опорой 13, а передними опорами 33 и 34 блок картера двигателя - шарнирно с гидроцилиндрами 14 и 15.

Электронный блок 35 управления работой гидроцилиндров связан с гидрораспределителем 26 через усилитель 36, который, в свою очередь, связан через усилитель обратной связи 37 с датчиком 38 перемещения гидроцилиндров 14 и 15,

Датчик ВМТ 18 предназначен для определения момента подачи виброимпуль- са от вибровозбудителя 17 относитель

0 5 п

0

0

5

5

но заданного положения поршня или коленчатого вала двигателя 12.

В качестве блоков 21 и 35 управления могут быть использованы генератор синуса, генератор функций или шума.

В качестве вибровозбудителя 17 может быть использован электродинамический вибратор.

Преобразователь 19 представляет собой электронный блок,предназначенный для преобразования и усиления сигнала ВМТ в электрический.

Для воспроизведения высокочастотных колебаний стенд работает следующим образом.

После пуска испытуемого двигателя 12 его коленчатый вал нагружают моментом сопротивления посредством нагрузочного устройства 10, поглощающего мощность двигателя. Затем включают вибровозбудитель 11, вызывающий колебание рамы подвески 11 вместе с двигателем вокруг продольной оси коленчатого вала на подшипниках 8 и 9. Регистрируют осциллографом 25 сигналы, поступающие с датчика 18 отметки верхней мертвой точки (ВМТ) испытуемого двигателя и вибрсдатчика 22, установленного на вибровозбудителе 17, характеризующие соответственно положение поршня в цилиндре двигателя и вибровоздействие на дви- гатель по отношению к ВМТ,

С помощью блока управления 21 вибровозбудителем 17 устанавливают частоту колебаний двигателя относительно продольной оси коленчатого вала, равную или кратную частоте вращения коленчатого вала. Затем с помощью управляющего ждущего мультивибратора 20 производят сдвиг по фазе (равнозначно по углу поворота коленчатого вала) пиков вибровоздействий на необходимый угол по отношению к сигналам, поступающим от датчика верхней мертвой точки. Управляя амплитудой вибраций вибровозбудителя 17, устанавливают его виброскорость, превышающую максимальную скорость поршня на данном режиме работы испытуемого двигателя 12. Необходимая амплитуда вибраций находится по известной зависимости:

д - Y ЛЧКс . А 2lTf

АЛЯ КС

f

где V..„.,,. - максимальная скорость

поршня на данном режиме работы двигателя; - частота вибраций.

Работа стенда в части скручивания блока испытуемого двигателя 12 по заданному закону нагружения с низкой частотой (0,5-2 Гц) осуществляется следующим образом. Сигналы, например от электронного блока 35, имитирующего реальный процесс нагружения, через усилитель 36 воздействуют на гидрораспределитель 26, который регулирует поток жидкости, поступающий под давлением от насосной станции 27 в гидроцилиндры 14 и 15, создавая в них перемещение штоков с усилием, обеспечивая деформацию (скручияание) блока относительно опоры 13 вокруг продольной оси.

Гидроцилиндры 14 и 15 могут работать как в противофазе, так и синхроно с одинаковой частотой и аплиту- дой.

Заданный закон нагружения б.лока двигателя 12 гидроцилиндрами 14 и 15 определяется на основании информации об эксплуатационной нагруженности (скручивании) блока цилиндров от сил возникающих при наезде машины на макронеровности поверхности почвы. При этом возможны два подхода: первый - задание модели случайного процесса от генератора случайных шумов (ГСШ), имитирующего реальный процесс нагруженности по соответствующим статическим характеристикам (среднее значение, дисперсия, спектральная плотность и т.д.), второй - задание реального процесса нагружения с помощью магнитофильма достаточной продолжительности. С учетом доли веса каждого из режимов работы машины за весь срок эксплуатации.

Соединение гидроцилиндров (двух сразу), которые обеспечивают скручивание блока по заданному закону и схема управления гидроцилиндрами приведены на фиг.З. Рабочий ход поршней цилиндров 14 и 15 определяется деформацией блока, вызванной уси- лиями, возникающими в эксплуатации.

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

Схема сип, действующих на блок и вызывающих его скручивание, приведена на фиг.4.

Таким образом, предлагаемый стенд позволяет приблизить стендовые испытания двигателя к наиболее тяжелым эксплуатационным условиям,а следовательно, и сократить время испытаний за счет сообщения двигателю сложных колебательных движений с учащенной цикличностью по сравнению с возникающими в эксплуатации, что вызывает интенсивный износ деталей и снижает число циклов нагружения до наступления усталостных разрушений . Формула изобретения

Стенд для ускоренных испытаний двигателя внутреннего сгорания на надежность, содержащий нагрузочное устройство,основание, две пары стоек, подвеску с рамой, механизм качания подвески, вибровозбудитель с блоком управления и преобразовательное устройство, причем стойки размещены на основании, подвеска и нагружающее устройство расположены балан- сирно соответственно на одной и другой парах стоек, а ось качания подвески совпадает с осью коленчатого вала испытуемого двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности испытаний и сокращения времени их проведения. путем приближения условий испытаний к эксплуатационным, стенд дополни-, тельно содержит опору, датчик отметки верхней мертвой точки и устройство для скручивания блока испытуемого двигателяs включающее гидроцилиндры, датчик перемещения штока гидроцилиндров,усилитель обратной связи, электронный блок управления, усилитель, электрогидрораспредели- тель и гидронасос, причем датчик перемещения штоков гидроцилиндров соединен через усилитель обратной связи с электронным блоком управления, который через усилитель соединен с электрогидрораспределителем, а испытуемый двигатель установлен на раме подвески посредством гидроцилиндров и опоры, жестко связанной с картером маховика испытуемого двигателя и с рамой подвески.

ем

$

Э-

г г г in

I

CM

«о

д

f

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для ускоренных испытаний двигателя внутреннего сгорания на надежность и позволяет повысить эффективность испытаний и сократить время их проведения путем приближения условий испытаний к эксплуатационным. Для этого на стенде установлен датчик отметки верхней мертвой точки, сигналы с которого регистрируют осциллографом. С помощью блока управления вибровозбудителя устанавливают частоту колебаний его, равную или кратную частоте вращения вала. С помощью управляемого ждущего мультивибратора производят сдвиг по фазе по отношению к ВМТ пиков вибровоздействий, поступающих с мультивибратора, на необходимый угол. Управляя амплитудой вибраций вибровозбудителя, устанавливают виброскорость его большую, чем максимальная скорость поршня на данном режиме работы испытуемого двигателя. При помощи насосной станции приводятся в действие гидроцилиндры, создающие низкочастотную вибрацию двигателя, причем гидроцилиндры работают в противофазе с одинаковой заданной частотой и амплитудой, что вызывает скручивание блока цилиндров двигателя вокруг его продольной оси. Управление работой гидрораспределителя осуществляется с помощью электронного блока управления. 4 ил.

Фиг.З

Я 32

Редактор С.Патрушева

Составитель Н.Патрахальцев

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Король

Заказ 1639

Тираж 445

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

Я

Подписное