Установка для вибрационных испытаний двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

О

VJ

N3 Ю

сл о

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при вибрационных испытаниях деталей кривошипно-шатунного механизма в процессе их разработки.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение трудоемкости испытаний.

На фиг,1 представлена установка, общий вид; на фиг.2 - картер, поперечный вид; на фиг.З - то же, вид сбоку; на фиг.4 - то же, вид сверху; на фиг.5 - схема испытания поршня с учетом различных факторов; на фиг,6 - схема испытания коленчатых валов с учетом различного перекрытия и диамет- ров шеек; на фиг.7 - схема коленчатого вала с отрицательным перекрытием шеек; на фиг.8 - схема коленчатого вала с нулевым перекрытием шеек; на фиг.9 - схема коленчатого оала с положительным перекрытием шеек; на фиг.10-12 - шейки коленчатых валов с положительным, нулевым и отрицательным перекрытиями шеек соответственно; на фиг.13-15 - коренные шейки коленчатых валов соответственно di d; di d и di d; на фиг.16-19 - шатунные шейки коленчатого вала соответственно при di d; di d и di d: на фиг.20 - шатуны с кривизной; на фиг.21 - шатуны составные; на фиг.22 - шатун специальный с противовесами и грузами L асимметричным расположением центров масс; на фиг.23 - разрез А-А на фиг 22; на фиг.24-26 - комплект коренных подшипников с внутренними диаметрами Ai, A2 и Аз; на фиг.27 - картер, втулка и крышка цилиндров, поперечный разрез; на фиг.28 - то же, вид сверху.

Установка содержит малоразмерный двухтактный двигатель 1 внутреннего сгорания (фиг.1) с внешним смесеобразованием и контурной поперечной щелевой бесклапанной продувкой 2 с эксцентричным расположением окон 3 на втулке 4, приводной электродвигатель 5, нагрузочное устройство 6. Приводной электродвигатель 5 соединяется с коленчатым валом 7 двигателя 1 с помощью гибкого вала 8, а нагрузочное устройство б - соединительной муфтой 9, двигатель имеет картер 10, поршень 11, шатун 12, подшипники 13 коленчатого вала, противовесы 14 и маховик 15.

Картер выполнен в форме цилиндра и усечен по хорл.е в верхней части и образую ней плоскость (полку) 16 (фиг 2). На поперечной плоскости картера с двух его сторон выполнены резьбовые отверстия 1 / для крепления крышек картера (не показаны).

Пазы 18, выполненные по форме ласточкина хвоста (фиг.З) на полке 16 картера.

позволяют ээкрепить цилиндровую втулку 4 (фиг.1) как со смещенной осью вправо или влево по отношению к оси коленчатого вала (фиг.1), так и без смещения.

Для обеспечения хода поршня в цилиндре нижняя часть втулки может быть установлена по отношению горизонтальной . плоскости 16 (фиг.2) картера на различных глубинах. Для этого в горизонтальной пло0 скости картера выполнено отверстие 19 (фиг.4) в форме эллипса для обеспечения установки цилиндровой втулки вправо или влево по отношению к оси коленчатого вала.

5Щека выполнена прямоугольной формы

с двумя отверстиями 20 диаметром di для закрепления шатунной и коренной шеек (фиг.Гл-19).

Фиксация (установка) шейки в щеке с

0 достаточной жесткостью обеспечивается за счет наличия в щеке разрыва 21 и крепежного элемента 22. Шатунная шейка (фиг.19) для обеспечения сборки коленчатого вала с отрицательным перекрытием

5 (фиг. 12) имеет выборку 23 (лыска полукруглая) с двух сторон. Диаметр d шатунной и коренной шеек в местах 24 для крепления их в щеках равен диаметру di (отверстия в щеке). В щеках предусмотрены также

0 резьбовые гнезда (не показаны) для крег ления противовесов

Для вибрационного испытания кривошипно-шатунного механизма (КШМ) с учетом демпфирования ударов и механических

5 колебаний, возникающих в КШМ при движении, стержень 25 шатуна выполнен с кривизной (фиг.20). Для учета влияния длины предусмотрены возможность замены стержня 26(фиг.21) шатуна с верхней (пор0 шневой) головкой 27 на стержень другой длины или установка между стержнем 26 и нижней (кривошипной) головкой 28 набора прокладок 29.

Шатун в сборе с грузами состоит из вер5 хней (поршневой) 30 и нижней (кривошипной) 31 головок, стержня 32 с отверстиями, расположенными по длине шатуна параллельно осям поршневой и кривошипной головок. В эти отверстия с обеих сторон

0 вставлены (рузы 33-36 с асимметричным расположением центров масс, которые снабжены болтом 37, гайкой 38 и шайбой 39 для обеспечения удержания грузов на стержне 32 шатуна от выпадания и враще5 ния. Для установки грузов 33-36 в нужное положение вокруг каждого отверстия стержня нанесены (макернены) несколько меток (не показаны)

С наружной сторону каждого груза 33- Зс асимметричным расположением центpa массы предусмотрены ступенчатые выступы 40 и 41. Кривошипная головка имеет резьбовые отверстия, пластины (пакет пластин) 42 и средства для крепления их в отверстиях в различных комбинационных вариантах.

Универсальность картера достигается за счет цилиндрической части, выполненной по размеру, соответствующему траектории движения кривошипа с положительными перекрытиями шеек (фиг.9) и шатуна с максимальной длиной (фиг.21), а также отверстия под комплект коренных подшипников. В комплекте коренные подшипники (фиг.24-26) отличаются тем, что внутренние диаметры их Ai, А: и Аз выполнены равными диаметрам коренных шеек (фиг.14 и 15) соответственно, а наружный диаметр соответствует размеру В в крышке картера 10 (фиг.27).

При наличии такого комплекта подшипников исключается необходимость замены картера и его крышек.

При испытании КШМ с различными перекрытиями шеек коленчатого вала и длинами шатунов цилиндр для каждого случая испытаний должен крепиться таким образом, чтобы не препятствовать движению КШМ.

Устройство состоит из специального стакана 43 с фланцем 44, внутри которого нарезана резьба по всей длине. Такая же резьба нарезана в нижней части поверхности втулки цилиндра. Фланцем 44 стакан 43 крепится с помощью крепежного элемента (фиг.32) в пазах 18 на горизонтальной плоскости 16 картера 10.

Втулка 4 цилиндра имеет возможность перемещаться по высоте стакана 43 и контрится гайкой 45.

На втулку 4 цилиндра на регулировочных прокладках 46 устанавливается крышка 47. Регулировочные прокладки 46 обеспечивают возможность перемещения крышки 47 в зависимости от размеров испытуемых деталей КШМ. Фланец 44 снабжен отверстиями 48. соосными с пазами 18.

Установка работает следующим образом.

Перед каждым циклом испытаний на двигатель 1 последовательно устанавливают заданный комплект поршней 11. шатунов 12, коленчатых валов 13, регулируют эксцентриситет отверстий под поршневой палец, положение центров массы шатунов при помощи изменения положения грузов 33-36 и числа прокладок 29, смещают ось втулки 4 цилиндра относительно оси коленчатого вала 13, перемещая фланец 44 со

стаканом 43 по пазам 18, в щеки 21 коленчатого вала устанавливают шатунные и коренные шейки заданного диаметра, устанавливают положение крышки 47 относительно втулки 4 цилиндра, изменяя число прокладок 46, устанавливают положение втулки 4 в стакане 43.

Затем осуществляют основные режимы работы установки, которыми являются:

работа испытуемого КШМ двигателя 1

на топливе без нагрузки, при этом электродвигатель 5 отсоединен от двигателя внутреннего сгорания;

прокрутка испытуемого кривошипношатунного механизма двигателя 1 от приводного электродвигателя 5 с помощью гибкого вала 8;

прокрутка коленчатого вала 7 от электродвигателя 5 при отсоединенной шатуннопоршневой группе.

Предлагаемая установка может применяться также для решения и других задач динамики ДВС. например для испытаний на парциальные крутильные, осевые, изгибные, попарно парциальные, связанные или пространственные (крутильно-изгибно- осевые) колебания, испытаний гасителей колебаний (демпферов, антивибраторов и т.д ) уравновешивания и т.д.

При этом выполняются:

оценка и определение фактического спектра вибрации двигателя;

вибрационные испытания двигателя с учетом конструктивных, геометрических и

динамических факторов без осуществления замены основных неподвижных деталей,

выявление оптимального варианта конструкции деталей двигателя в зависимости от минимального уровня шума и вибрации.

Формула изобретения

1. Установка для вибрационных испытаний двигателя внутреннего сгорания, со- держащая двигатель внутреннего сгорания, снабженный картером с крышками, втулкой и головкой цилиндра, поршнем, шатуном, коленчатым валом с

подшипниками, противовесами и маховиком, а также приводное и нагрузочное устройства, соединенные с двигателем при помощи валов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и сокращения трудоемкости, картер выполнен цилиндрической формы с плоскостью в верхней части и эллипсовидным отверстием, на которой размещен стакан с фланцем, причем на внутренней поверхности стакана выполнена резьба по всей высоте,

во фланце и верхней плоскости картера выполнены соответственно соосные пазы и от верстия, обеспечивающие возможность горизонтального перемещения стакана с фланцем относительно картера в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, а втулка цилиндра снабжена резьбой в нижней части и установлена в стакане с возможностью перемещения по оси.

2.Установка поп.1.отличающая- с я тем, что между крышкой и втулкой цилиндра дополнительно установлены регулировочные прокладки, обеспечивающие перемещение крышки относительно втулки.

3.Установка поп.1.отличающая- с я тем, что коленчатый вал выполнен составным со щеками прямоугольной формы, причем щеки снабжены двумя отверстиями и прорезями для установки сменных шатунных и коренных шеек.

4.Установка по п.1 с я тем, что крышки

11

I

отличающая- картера снабжены

16

фланцами г отверстиями для установки сменных подшипников и коленчатых валов.

5. Установка поп.1,отличающаяс я тем, что поршень снабжен сменной вставкой с эксцентричным отверстием под палец с грузом заданной массы, причем груз . размещен в соответствии с эксцентриситетом отверстия.

6. Установка поп.1,отличающая- с я тем, что стержни шатуна выполнены заданной кривизны.

7. Установка поп.1,отличающая- с я тем, что шатун выполнен сборным и

снабжен прокладками, установленными между нижней головкой и стержнем, причем стержень снабжен отверстиями для установки грузов с асимметричными центрами масс.

8. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я - с я тем, что соединительный вал между приводным устройством и двигателем выполнен гибким.

Чугун

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано при вибрационных испытаниях деталей кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания, позволяет повысить точность и сократить трудоемкость испытаний. Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, электродвигатель 5, нагрузочное устройство 6, причем электродвигатель соединен с коленчатым валом двигателя с помощью гибкого вала 8, а нагрузочное устройство 6 - соединительной муфтой 9. Двигатель 1 имеет картер 10, поршень 11, шатун 12, подшипники 13 коленвала противовесы и маховик 15. Перед каждым циклом испытаний на двигатель устанавливают заданный комплект поршней 11, шатунов 12, коленчатых валов 13, регулируют эксцентриситет отверстий под поршневой палей и положение центров массы шатунов при помощи изменения положения грузов и числа прокладок, и также собирают размерную цепь двигателя для проведения испытаний. Затем осуществляют основные режимы работы установки по заданной программе. При этом выполняются оценка и определение фактического спектра вибраций двигателя, вибрационные испытания двигателя в зависимости от конструктивных параметров деталей кривошипно-шатунного механизма и выявление оптимального варианта конструкции. 7 з.п. ф-лы. 28 ил.

Материал

Отношение высоты Нп пори/ня К диаметру И цилиндра

Теплобои зазор

Центр масс(ц.м)

ПОРШЕНЬ

иезаксаж

Материал холей,

Ко на 6 к и колец

1иПкомпрессионные

j Варианты Ащ масслосъемные

{использоЬа- --

чия канавок

I и П компрессионны Ж и Л маслосъемны

Алюминиевый сплао

j

Керамика, пластмасса

V T l --r-T - .---- - ---

Чугуц-керамика и/м инм комдинацця

W

.71

Номинальный

Номинальный 0,2мм

Номинальный 02мм

Номинальный

±

7 5мм , Чугун

Пластмасса

Ножа

xi

Л НиШна гоАодке поршня

N JF на мвке поршня

1иПкомпрессионные и

щ масслосъемные

--

I и П компрессионные и Ж и Л маслосъемные

л

Фиг. 5

I

s

I

«4

А-А

35 32

4/ 39 38 Фиг. 23

Фиг. 22

Фиг. 27

Фиг. 2b

Фиг. 25

Фиг. 28