Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе поршневых машин Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к устройствам для измерения силы трения и может быть использовано в машиностроении при определении потерь на трение в цилиндропоршневой группе (ЦПГ) поршневых машин.

Известно устройство, применяемое для измерения сил трения в ЦПГ двигателей внутреннего сгорания, содержащее блок цилиндров, головку цилиндров, осевые и радиальные упоры, упругие элементы, поршень, цилиндр, причем цилиндр выполнен из связанных между собой составных элементов, имеющих возможность осевого перемещения под действием силы трения поршня, при этом боковая сила поршня воспринимается радиальными упорами, а сила трения поршня через осевые упоры передается в виде деформации изгиба на упругие элементы и регистрируется с помощью первичных преобразователей тензометрического типа.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее головку цилиндра с днищем, поршень в цилиндре, снабженном составными измерительными эл1зментами в виде металлических полос, расположенных в продольных направляющих пазах цилиндра и взаимодействующих при помощи упругих элементов с первичными-преобразователями деформации, и блок обработки сигналов преобразователей, при этом каждый измерительный элемент одним концом жестко связан с верхним поясом цилиндра, а другим - с упругим элементом.

Недостаток известного устройства заключен в пониженной точности измерений силы трения. .Это обусловлено тем, что при жестком закреплении одного конца измерительного элемента относительно цилиндра деформации упругого элемента под действием одинаковой силы трения при различных подлине цилиндра положениях поршня (различных точках приложения силы трения поршня к полосе) во время работы двигателя согласно закону Гука будет также различной, что вносит искажения в измеряемую величину силы трения. При свободном конце измерительного элемента, обращенном к днищу головки цилиндра, точность измерений будет снижена из-за искажающего действия силы давления газов на свободную торцовую поверхность измерительного элемента. Таким образом, использование известного устройства не позволяет проводить измерения силы трения в ЦПГ с требуемой точностью.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для измерения силы трения в ЦПГ поршневых машин, содержащем головку цилиндра с днищем, поршень, расположенный в цилиндре, имеющем продольные направляющие пазы с размещенными в них составными измерительными элементами в виде металлических полос, взаимодействующих при помощи упругих элементов с первичными преобразователями деформаций, и блок обработки сигналов преобразователей, в головке цилиндра в продолжение осей пазов выполнены отверстия, а один из концов каждой

5 металлической полосы выведен через соответствующее отверстие и жестко связан с упругим элементом, размещенным на противоположной днищу стороне головки цилиндра, при этом устройство снабжено

0 размещенными в отверстиях в. плоскости днища головки цилиндра уплотнительными элементами, а поперечные сечения пазов., полос, отверстий м уплотнительных элементов Выполнены взаимно соответствующи5 ми.

Кроме того, уплотнительные элементы устройства выполнены или в виде колец прямоугольного сечения, или в виде Т-образных ступенчатых втулок, обращенных основанием к днищу головки цилиндра и установленных (как и кольца) заподлицо с поверхностью днища головки цилиндраПри этом уплотнительные элементы изготовлены или из термостойкого антифрикционного материала, илм из термостойкого эластомера.

На чертеже схематически изображен фрагмент устройства, продольный разрез. Устройство содержит головку 1 цилиндра с днищем 2 и отверстиями 3. уплотнительные элементы 4 и упругие элементы 5 с первичными преобразователями 6 деформации, nopujeHb 7. размещенный в цилиндре 8. имеющем пазы 9 с металлическими

5 полосами 10. блок обработки сигналов первичных преобразователей (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Во время работы поршневой машины

0 сила Трения в ЦПГ, возиикаюш.ад при движении поршня 7 8 цилиндре 8. действует на размещенную в пазу 9 металлическую полосу 10, вызывая пропорциональные этой силе осевые перемещения полосы 10. .За счет

5 размещения полосы 10 в отверстии 3 голоаки 1 цилиндра и жестко связанного с концом полосы 10 упругого элемента 5. вызываются знакопеременные деформации изгибачпоследнего, соответствующие величине и направлению силы трения в ЦПГ.

Деформации упругого элемента 5 воспринимаются размещенными на нем первичными преобразователями 6 и регистрируются 8 виде характеристики силы трения блоком обработки сигналов.

Герметизация полости цилиндра 8 в зоне отверстий 3 головки 1 цилиндра и устранение непосредственного контактирования полосы 10 с наиболее нагретой зоной головки 1 цилиндра - днищем 2, осуществляется уплотнительными элементами 4, выполненными 8 виде Т-образных ступенчатых втулок из термостойкого эластомера, установленных основанием к днищу 2 головки 1 цилиндра заподлицо с поверхностью днища 2. Возникающее при работе поршневой машины давление газов в полости между головкой 1 цилиндра и поршнем 7 не вносит искажений е регистрируемый сигнал, так как открытые торцовые поверхности полосы 10 находятся за пределами зоны действий давления газов. Давление газов на обращенную к днищу 2 часть поверхности уплотнительного элемента 4 воспринимается головкой 1 цилиндра и не влияет на oceei se перемещения полосы 10 под действием силы трения в ЦЛГ.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения силы тренйя в цилиндропоршневой группе поршневых машин, содержащее головку цилиндра с днищем, поршень, расположенный е цилиндре, имеющем продольные направляющие пазы с размещенными в них составными измерительными элементами в виде металлических полос, взаимодействующих при помощи упругих элементов с первичными преобразователями деформации, и блок обработки сигналов преобразователей, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерений, в головке цилиндра 8 продолжение осей пазов выполнены отверстия, а один из концов каждой металлической полосы выведен через соответствующее отверстие и жестко связан с упругим элементом, размещенным на противоположной днищу стороне головки цилиндра, лри этом устройство снабжено размещенными в отверстиях в плоскости днища гсловки цилиндра уплотнительными злементам, а поперечные сечения пазов, полос, отверстий и уплотнительных элементов выполнег ы взаимно соответствуюи ими.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде колец прямоугольного сечения, установленных заподлицо с поверхностью днища головки цилиндра.

3.Устройство по п. 1,отличающеес я тем. что уплотнительные элементы выполнены в виде Т-образных ступенчатых втулок, обраи нных основанием к днищу головки цилиндра и установленных загюдлицо с поверхностью днища головки цилиндра.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающ е ее я тем, что уплотнительные элементы изготовлены из термостойкого антифрикционного материала.

5.Устройство по пп. 1-3, отличающее с я тем, НТО уплотнительные элементы изготовлены из термостойкого эластомера.

Изобретение относится к устройствам для измерения силы трения и может бытьиспользовано в машиностроении при определении потерь на трение в цилиндропоршнавой группе поршневых машин. При работе поршневой машины сила трения между поршнем 7 и цилиндром 8 вызывает осевые перемещения полос 10. Полосы 10 через отверстия 3 в головке 1 цилиндра и уплотнительные элементы 4 взаимодействуют с упругими элементами 6, расположенными на противоположной днищу 2 стороне головки 1 цилиндра, деформируя упругие элементы 6 пропорционально силе трения. Деформация упругих элементов 6 воспринимается первичными преобразователями 5 и регистрируется блоком обработки сигналов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.^feю00о00