Способ ускоренных испытаний деталей кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК G01M15/00 

(54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНОШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ускоренной оценке надежности и долговечности деталей кривошипно-шатунного механизма порциевых двигателей внутреннего сгорания. Известен способ ускоренных испытаний деталей кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что систему газообмена двигателя соединяют с источником сжатого воздуха, а коленчатый вал вращают от приводного агрегата 1 . Однако известный способ не позволяет за счет газовых сил в камере двигателя внутреннего сгорания увеличить нагруженность деталей кривошипно-шатунного механизма, не повышая величины максимального давления в ци линдре, а значит - снизить длительность усталостных испытаний. Целью изобретения является снижение трудо ёмкости испытаний путем увеличения нагрузки на детали кривоишпно-шатунного механизма. Поставленная цель достигается тем, что впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра открывают поочередно на каждый оборот коленчатого вала в момент, когда угол между осями шатуна и кривошипа равен 90°, и соответственно закрывают их при нахождении поршня в нижней мертвой точке. На фиг. 1 изображена известная схема сил, действующих в кривощйггао-щатунном механизме поршневого двигателя; на фит. 2 - пример реализации способа; на фиг. 3 - диаграммы фаз газораспределения и соответствующих им величин давлений газа в цилиндре. Известно, что величина тангенциальной составляющей РТ силы РШ (фиг. 1) в мймент а поворота коленчатого вала, когда угол между шатуна и кривошипа равен 90°, равна абсолютной величине силы Рщ, так как РТ Рщвт (180-7)°. где РШ - сила, действующая вдоль оси шатуна;тангенциальная составляющая силы РШ; угол между осями шатуна и кривошипа. 393 Если в момент, когда 90° (в такте сжатия), обеспечить максимально допустимое давление Ртах в цилиндре двигателя и ограничить его дальнейшее повышение, то в таком положении коленчатого вала величины сил РТ и Ртах одновременно достигают своих мак симальных за рабочий иякл значений. При этом сиена РГ (радиальная составляющая силы РШ) отсутствует;- В момент, когда J 90°, максимальной является также и величина радиального давления N поршня на стенки гиль зы цилиндров. При заданном (например Ртах) значении максимального давления в цилиндре силы P-J и N в этот момент имеют значения, превышающие возможные величины этих сил (при том же Ртах) за рабочий, цикл на двигателе с обычным процессом газообмена. Это. приводит к повышению уровня напряжений кручения в коленчатом валу при неизменном уровне напряжений изгиба. Поскольку нагруже1Н1ость испытуемых деталей определяется суммарным воздействием указанных сил, то уровень максимальной нагруженности коленчатого вала увеличивается. Увеличивается также уровень нагруженности гильзы цилиндров. В начале открытия газообменного клапана и в процессе движения поршня к ВМТ образующееся проходное сечение может не обеспечить снижения давления в цилиндре, и оно будет возрастать до недопустимых величин. Сохранить в этом случае момент (по углу по ворота коленчатого вала достижения максимал ного давления в щшиндре при .заданном давлении газа на впуске можно, например, за счет обеспечения начала открытия газообменно го клапана ранее заданного момента достижения максимального давления в цилиндре. На макете 1 четырехтактного четырехцилиндрового двигателя (без организации процесса сгорания) установлен распределительньга вал 2, впускной и выпускной кулачки (с оди наковым профилем) 3 (фиг. 2). Коленчатый вал макета 1 двигателя соединен муфтой 4 с валом приводного электромотора 5, Выпуск Ной 6 и впускной 7 тракты макета сообщены через ресивер 8 и регулятор 9 давления с источником 10 сжатого газа (например компрес сором). При необходимости регулирования процесса газообмена между ресивером 8 и цилиндрами макета 1 двигателя на сообщающих их трубопроводах можно установить регулируемые запорно-дроссельные устройства 11 С целью исключения встречи впускного 12 и выпускного 13 клапанов с днищем поршня в последнем выполнены нормально расположенные к днишу цилиндрические углубления по всей площади проекции клапана на поршень. Способ осуществляется следующим образом Газ поступает в ресивер 8 из источника 10 сжатого газа, обеспечивая в ресивере 8 заданное давление Рр, поддерживаемое регулятором 9 давления. Начало открытия (фиг. 3) впускного клапана 12 в момент а Оо, т.е. за (360 - «1)° до ВМТ, когда 90° (фиг.1), обеспечивает начало выпуска в ресивер 8 газов из цилиндра. При движении поршня к ВМТ и расширении надпорпшевого газа давление в цилиндре падает ниже уровня давления газа в системе газообмена, поэтому имеет место наполнение цилиндра газом под давлением Рр из ресивера 8. Клапан 12 закрывается (например в момент а 180°, т.е. в ВМТ). При дальнейщем вращении коленчатого вала газ сжимается до заданного давления Ртах и с момента а «i (начало открытия вьшускного клапана 13) выталкивается (через клапан 13) в ресивер 8. К концу закрытия (а 540°) выпускного клапана 13 обеспечивается наполнение цилиндра газом под давлением Рр из ресивера 8. Далее воздух сжимается до давления Ртах и с момента а Ог (начало открьггия впускнога клапана 12) цикл повторяется. Использование предлагаемого способа позволяет ускорить процесс усгаростных испьпаний деталей кривошипно-щатунного механизма за счет обеспечения повышенной нагруженности испытуемых деталей и расширить диапазон исследований по определению влияния хар ктера нагрузочного импульса на их работоспособность. Формула изобретения Способ ускоренных испытаний деталей кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что систему газообмена двигателя соединяют с источником сжатого воздуха, а коленчатый вал вращают приводным агрегатом, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости испытаний путем увеличения нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма, впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра открывают поочередно на каждый оборот коленчатого вала в момент, когда угол между осями шатуна и кривоишпа равен 90°, и соответственно закрывают их при нахождении поршня в нижней мертвой точке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 236077, кл. G 01 М 3/00, 1967.

С

JUi

-II

нЕме-и

7 /ff ±J

Я

/ //

I /

I 11

НВиВи

А.т.г