Одноцикловая установка для исследования рабочего процесса в двигателе внутреннего сгорания

 

ОДНОЦИКЛОВРЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая рабочие и силовые цилиндры, поршни и шатуны, кривошип силового цилиндра и эксцентриковый механизм рабочего цилиндра, рабочий и синхронизирующий валы, пружину(Сжатия и фрикционные диски, причем кривошип , 15 SKS4t07Bi« силового цилиндра выполнен регулируемым , рабочий поршень размещен в рабочем цилиндре и связан рабочим шатуном со своим эксцентриковым механизмом , размещенным на рабочем валу , с которым связан кривошип силового цилиндра, соединенный силовыМ шатунбм с поршнем силового цилиндра , а фрикционные диски размешены на синхронизирующих валах и нагружены пружиной сжатия, отличающаяся тем, что, с целью повышения универсальности, установка дополнительно содержит уплотняющие поршень и шатун, уплотнительный элемент, эксцентриковый механизм а S уплотнительного поршня, дополнительный вал, шток и буферную пруел жину, причем шток выполнен из двух частей, между которыми размещена буферная пружина, уплотнительный поршень и уплотнительный элемент размешены в рабочем цилиндре, уплотнительный элемент размещен между рабочим поршнем и уплотнительным поршнем , который через шток и свой шатун Сдд соединен с дополнительным валом, свяг сд занным через синхронизирующие валы 4 СД с рабочим валом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09> (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

H АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О;1 КРЫТИЙ (21) 3414718/25-06 (22) 01. 04. 82 (46) 15.08.83, Бюл. N 30 (72) В.Д.Карминский, Ю.A.Màãíèòñêèé, И.И.Левин, H.B.Áåëüäèé, А.С.Петров, Г.В.Кореневский и Н.Г.Карпов (71) Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта и Центральный научно-исследовательский дизс.льный институт (53) 621,43.001.5(088.8) (56) 1. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. M., "Машиностроение", 1977, с.44-46.

2. Республиканский межведомственный научно-технический сборник

"Двигатели внутреннего сгорания", вып.24, Харьков, "Выща школа", 1976, с. 124-125. 54)(57) ОДНОЦИКЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая рабочие и силовые цилиндры, поршни и шатуны, кривошип силового цилиндра и эксцентриковый механизм рабочего цилиндра, рабочий и синхронизирующий валы, пружину сжатия и фрикционные диски, причем кривошип

З(я) 6 01 И 15/00; F 02 В 49/00 силового цилиндра выполнен регулируемым, рабочий поршень размещен в рабочем цилиндре и связан рабочим шатуном со своим эксцентриковым механизмом, размещенным на рабочем валу, с которым связан кривошип силового цилиндра, соединенный силовыМ шатунОм с поршнем силового цилиндра, а фрикционные диски размешены на синхронизирующих валах и нагружены пружиной сжатия, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повыше" ния универсальности, установка дополнительно содержит уплотняющие поршень и шатун, уплотнительный элемент, эксцентриковый механизм уплотнительного поршня, дополнительный вал, шток и буферную пружину, причем шток выполнен из двух частей, между которыми размещена буферная пружина, уплотнительный поршень и уплотнительный элемент размешены в рабочем цилиндре, уплотнительный элемент размещен между рабочим поршнем и уплотнительным поршнем, который через шток и свой шатун соединен с дополнительным валом, свя.занным через синхронизирующие валы с рабочим валом, 1035451 2

Изобретение относится к одноцикловым установкам, позволяющим вести исследование и доводку процессов поршневых двигателей внутреннего сгорания и компрессоров при точном воспроизведении отдельных циклов.

Известна одноцикловая установка для исследования рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, со- 10 держащая рабочие и силовые цилиндры, поршни и шатуны, кривошип сила" вого цилиндра и эксцентриковый механизм рабочего цилиндра, рабочий и синхронизирующий валы,. пружину 1З сжатия и фрикционные диски, причем кривошип силового цилиндра выполнен регулируемым, рабочий поршень размещен в рабочем цилиндре и связан рабочим шатуном со своим эксцентри- 20 ковым механизмом, размещенным на ра". бочем валу с которым связан кривошип силового цилиндра, соединенный силовым .шатуном с поршнем силового цилиндра, а фрикционные диски размещены на синхронизирующих валах и нагружены пружиной сжатия. При впуске сжатого воздуха под поршень вспо" могательного цилиндра, поршень основного совершает лишь одиночное сжа" тие рабочей смеси, после чего тормозится путем выдавливания в зазор между конусом и кольцом. Скорость торможения и степень сжатия в установке определяются высотой и профилем тормозного конуса 1 1 и 2).

Недостатками этой установки являются невозможность исследования рабочих процессов в двигателях различной конструкции на протяжении полного такта сжатия; герметизации над- 40 поршневого пространства в заданном интервале углов поворота коленчатого вала; определения параметров состояния рабочего тела в статических ус" . ловиях (при временном фиксировании рабочего поршня в промежуточных положениях) Таким образом, многие исследовательские задачи, важные при изучении рабочих процессов, в частности в связи с проблемами диагнос- 50 тирования, на упомянутой установке не могут быть решены. Кроме того, установка позволяет производить исследования двигателей внутреннго сгорания только с данным типом кривошипно-шатунного механизма. .Цель изобретения - повышение уни. версальности установки.

Указанная цель достигается тем, что в одноцикловой установке для исследования рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, содержащей рабочие и силовые цилиндры, Ф поршни и шатуны, кривошип силового цилиндра и эксцентриковый механизм рабочего цилиндра, рабочий и синхро" ниэирующие валы, пружину сжатия и фрикционные диски, причем кривошип силового цилиндра выполнен регулируемым, рабочий поршень размещен в рабочем цилиндре и связан рабочим шатуном со своим эксцентриковым механизмом, размещенным на рабочем валу, с которым связан кривошип силовоro цилиндра, соединенный силовым шатуном с поршнем силового цилиндра, а фрикционные диски размещены на синхронизирующих валах и нагружены пружиной сжатия, дополнительно выполнены уплотняющие поршень и шатун, уплотнительный элемент, эксцентриковый механизм уплотнительного поршня, дополнительный вал, шток и буферная пружина, причем шток выполнен из двух частей, .между которыми размещена буферная пружина, уплотнительный поршень и уплотнительный элемент размещены в рабочем цилиндре, уплотнительный элемент размещен между рабочим поршнем и уплотнительным поршнем, который через шток и свой шатун соединен с дополнительным валом, связанным через синхронизирующие валы с рабочим валом.

На фиг.1 приведена схема установки; на фиг. 2 - конструкция поршня.

Установка содержит рабочий цилиндр 1 со съемными головкой 2 и рубашкой 3 охлаждения с размещенйыми в нем рабочим 4 и уплотняющим 5 порш нями. Уплотняющий поршень 5 представляет собой металлическое кольцо с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру цилиндра 1. Уплотняющий поршень 5 оснащен упругим уплотнительным элементом 6, выполненным в виде кольца такого же диаметра из достаточно легкодеформируемого материала, типа жаропрочной резины, которое будучи зажато между рабочим

4 и уплотняющим 5 поршнями выполняет роль демпфирующего элемента и за счет своей деформации при сжатии герметизирует зазор между рабочим поршнем и стенкой цилиндра. К уплотняющему поршню 5 крепится lUTok, соЭ 103545 стоящий иэ двух частей 7 и 8, соеди-- ненных буферной пружиной 9 и способных благодаря этому перемещаться друг относительно друга в осевом направлении. Отдельно уплотняющий поршень 5 со штоком, буферной пружиной 9 и уплотнительным элементом б изображен на фиг.2. Шатуны 10 и соответственно рабочего и уплотняющего поршней 4 и 5 соединены с экс- 10 центриковыми механизмами 12 и 13 ра". бочего и уплотняющего поршней.

Валы 14 и 15 связаны синхронизирующими валами 16 с фрикционными дисками 17 и пружиной 18 сжатия, ко" .15 торая упирается одним концом в корпус подшипника 19 синхрониэирующих валов 16, а другим - в гайку 20, находящуюся на валах 16. При изменении положения гайки 20 происходит изменение сжатия пружины 18, в резуль тате чего изменяется сила сцепления фрикционных дисков 17. На рабочем валу 14 находится подвижный кривошип

21, положение которого может менять- - ся относительно рабочего вала 14.

Для фиксации,кривошипа 21 в заданном положении используется любое из . известных решений (положение кривошипа может меняться путем перестановки его на шлицах, выполненных на рабочем валу 14, проворачиванием его на валу 14 с последующим креплением кривошипа к Фланцу, выполненному заодно с валом 14, и т.д.). Кривошип 21 посредством шатуна 22 си- . лового цилиндра соединен с силовым поршнем 23, находящимся в силовом цилиндре 24.

Установка работает следующим образом.

Перед началом работы производится рассоединение Фрикционных дисков

17 рри помощи гайки 20, перемещением которой пружина 18 приводится 45 в свободное состояние, и устанавливается необходимое рассогласование валов 14 и 15 рабочего 4 и уплотняющего 5 поршйей. Это рассогласование определяет момент герметиэа- 50 ции надпоршневого пространства, Установка заданного радиуса кривошипа для рабочего 4 и уплотняющего 5 поршней производится изменением положения эксцентриковых механизмов

12 и 13 относительно осей валов 14 и 15. Фиксация заданного положения производится любым из известных спо1 4 собов (например, креплением болтами подвижной и неподвижной щек эксцентрикового механизма ).

Момент остановки рабочего поршня

4 устанавливается в зависимости от выбранного момента герметизации надпоршневого пространства путем изменения начального положения кривошипа 21 относительно НИТ рабочего поршня 4. 8 этом случае угол поворота рабочего вала 14 определяется перемещением силового поршня 23 от начального положения до НИТ. При подаче сжатого воздуха под силовой поршень 23 в рабочем цилиндре .1 осу» ществляется такт сжатия. При подходе силового поршня 23 к ВМТ, скорость вращения рабочего вала 14 в силу закона движения кривошипно-шатунного механизма падает, тем самым умень" шается скорость рабочего поршня 4.

Начальное рассогласование рабочего

4 и уплотняющего 5 поршней выбирается таким образом, чтобы при замедлении рабочего поршня 4 его догонял уплотняющий поршень 5. герметизируя при этом надпоршневое пространство за счет деформации уплотняющего элемента 6. При деформации элемента

6 скорость уплоняющего поршня 5 падает и происходит сжатие буферной пружины 9. При превышении усилием на буферной пружине 9 уровня, задаваемого пружиной 18, начинается проскальзывание фрикционных дисков

17 друг относительно друга. При этом скорость уплотняющего поршня 5 еще более падает и он начинает отставать от рабочего поршня 4, герметизация надпоршневого пространства в этом случае обеспечивается за счет разжатия. буферной пружины 9.

При умеыьшении усилия на буферной пружине 9 прекращается проскальзывание Фрикционных дисков 17, вновь происходит сжатие буферной пружины

9. цикл повторяется до полной остановки рабочего поршня 4, обеспечивая тем самым непрерывную герметизацию надпоршневого пространства.

Использование предлагаемой устаковки обеспечивает возможность исследования рабочих процессов поршневых

- двигателей внутреннего сгорания на протяжении полного такта при любом типе кривошипно-шатунного механизма, при различных степенях сжатия, от" носительном ходе поршня, отношении радиуса кривошипа к длине шатуна;

1035451 возможность герметизации надпоршневого пространства в любой точке поворота. по углу коленчатого вала; оста." новку рабочего поршня в любой. точке по углу поворота коленчатого вала. 5

Предлагаемая установка позволяет вести исследования двигателей внутреннего сгорания по следующйм направ леииям: особенности протекания рабочих процессов в двигателях внутрен- 10 ного сгорания различных конструкции, BollHoBbIe явления в их рабочих объемах. В связи с возможностью герметизации надпоршневого пространства с ос тановкой рабочего поршня в любой точ- 15 ке по углу поворота рабочего вала становится возможным определение параметров рабочего тела в статическом состоянии с максимальной достоверностью, исследование теплообмена 20 в рабочих процессах двигателей внутреннего .сгорания, определение уте" чек рабочего тела через кольцевые зазоры, влияние присоединения датчиков давления, геометрического положения и размеров диагностических органов на определяемые параметры, а также выявление наиболее информативных параметров диагностирования.

Предлагаемая установка обеспечивает более широкий круг исследований рабочего процесса в пределах цикла поршневых машин различных конструкций с одновременным повышением достоверности приводимых испытаний. такая универсализация связана с получением экономического эффекта за счет сокращения числа испытательных стендов, а также сокращения сроков и объемов испытаний двигателей, проводимых при исследовании рабочих процессов. Установка облегчает проведение испытаний, вследствие того, что благодаря наличию органов перестройки, может быть использована для исследований с различными целями.

1035451

Составитель Н.Патрахальцев

Редактор И.Касарда Техред М.Гергель Корректор И.Ватрушкина

Заказ 5817/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4