Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания

 

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОИГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацепления, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевоге смещения гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун связан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерня наружного зацепления, связанная с шестерней внутреннего зацепления, а коренная шейка дополнительного кривошипа размешена в кривошипной шейке основного кривошипа, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности исследований, стенд дополнительно содержит тормозное устройство, соединительное звено и подшипник корпуса, причем радиусы основно€ го и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр сл шестерни наружного зацепления равен двум радиусам кривошипов, шестерня внутреннего зацепления размещена в подщипнике корпуса , тормозное устройство размещено в корпусе с возможностью взаимодействия с шестерней внутреннего зацепления, а соединительное звено связано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных 05 валов. со 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 Г1 01 М 15 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3510286/25-06 (22) 09. 11.82 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) В. В. Альферович, А. С. Мажей, Б. Е. Митин и А. Н. Арапов (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН Белорусской ССР (53) 621.43.001.5 (088.8) (56) 1. Рык Г. М., Тухман Я. С. Определение силы трения поршневой группы дизеля с воздушным охлаждением. — Сборник

«Двигатели внутреннего сгорания», вып. 31, Харьков, 1981.

2. Mollenhauer Klaus. Bruchner claus

Beitrag zur Bestimming des Einflusses чоп

Zylinderdruck und Motordrehzahl auf die

Motorreibung «MTZ», 1980, 41, № 6, с. 265—

268.

3. Баландин С. С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. «Машиностроение», 1968, с. 14, рис. 11. (54) (57) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере

„„SU„„1163182 А по одной шестерне наружного и внутреннего зацепления, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевогв смещения гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун связан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерня наружного зацепления, связанная с шестерней внутреннего зацепления, а коренная шейка дополнительного кривошипа размещена в кривошипной шейке основного кривошипа, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности исследований, стенд дополнительно содержит тормозное устройство, соединительное звено и подшипник корпуса, причем радиусы основного и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр шестерни наружного зацепления равен двум радиусам кривошипов, шестерня внутреннего зацепления размещена в подшипнике корпуса, тормозное устройство размещено в корпусе с возможностью взаимодействия с шестерней внутреннего зацепления, а соединительное звено связано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных валов.

1163182

Изобретение относится к поршневым машинам, в частности к их.испытаниям, и может быть использовано для исследования цилиндропоршневой группы дизельных, карбюраторных двигателей, компрессоров, насосов и т.д.

Известны стенды для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащие корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной кривошипный вал, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещения гильзы и регистрирующую аппаратуруВ таких стендах перемещение гильзы в осевом направлении под действием сил трения регистрируется оптической или иной системой измерения. Уплотнение надпоршневого пространства между подвижной в осевом направлении гильзой и головкой цилиндров обеспечивается уплотнительными кольцами или сильфонными уплотнениями (1).

Недостатком данных стендов является отсутствие возможности выделить потери на трение поршневых колец из общих потерь на трение в цилиндропоршневой группе, что связано с наличием боковой силы из-за влияния особенностей работы кривошипно-шатунного механизма.

Известны стенды для исследования цилиндропоршневой группы ДВС, содержащие корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной кривошипный вал, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещения гильзы и регистрирующую аппаратуру (2).

В таких стендах гильза упруго подвешена в специальном корпусе, который крепится к блоку цилиндров, крышка цилиндров и стопорный стержень с эластичным демпфером применены для уменьшения влияния бокового усилия, прижимающего поршень к стенке, на замеры сил трения. При измерении сил трения только колец необходима разборка установки, в результате которой устанавливается шатун большей длины, крышка цилиндров заменяется направляющей максимально возможной длины, которая воспринимает боковое усилие. Привод установки осуществляется от постороннего источника энергии, при этом происходящие в цилиндре процессы не отвечают условиям работы цилиндропоршневой группы ДВС при реальных нагрузочных, скоростных и тепловых режимах работы.

Кроме того, недостатком этих стендов является недостоверность результатов исследований вследствие необходимости разборки цилиндро-поршневой группы в период определения составляющих потерь на трение.

Известны стенды для исследования цилиндропоршневой группы ДВС, содержащие

5 !

О

55 корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шесте рне наружного и внутреннего зацепления, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещения гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун связан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерня наружного зацепления, связанная с шестерней внутреннего зацепления, а коренная шейка дополнительного кривошипа размещена в кривошипной шейке основного кривошипа (3).

Такие стенды не позволяют без дополнительных операций, переделок менять кривошипно-шатунный механизм на штоковый, что снижает эффективность исследований, достоверность резул ьт атов.

Целью изобретения является повышение достоверности исследований, а именно определения величин, составляющих потери на трение в цилиндропоршневой группе ДВС.

Указанная цель достигается тем, что стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацепления, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещения гильзы н регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун связан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерня наружного зацепления, связанная с шестерней внутреннего зацепления, а коренная шейка дополнительного кривошипа размещена в кривошипной шейке основного кривошипа, дополнительно содержит тормозное устройство, соединительное звено и под-. шипник корпуса, причем радиусы основного и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр шестерни наружного зацепления равен двум радиусам кривошипов, шестерня внутреннего зацепления размещена в подшипнике корпуса, тормозное устройство размещено в корпусе с возможностью взаимодействия с шестерней внутреннего зацепления, а соединительное звено связано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных валов.

На фиг. 1 изображен стенд, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 (при устранении качательного движения шатуна); на фиг. 3 — поперечный разрез с качательным движением шатуна; на фиг. 4— вариант конструктивного выполнения х пруго подвешенной гильзы цилиндра; на фиг. 5 — конструктивное выполнение тормо1163!82 за в виде стопоров, работа по кривошипношатунной схеме (передаточное число равно +1); на фиг. 6 — вариант устройства при заторможенных шестернях 8 и 9 в случае работы по штоковой схеме (передаточное число механизма синхронизации равно -1); на фиг. 7 — вариант применения ленточного тормоза для остановки шестерен

8 и 9 при устранении качательного движения шатуна; на фиг. 8 — разрез Б-Б на фиг. 7.

Стенд содержит поршень 1, шатун 2, перемещающиеся в упруго подвесной гильзе 3, установленной в неподвижном корпусе 4 (фиг. 1 — 3). Нижняя головка шатуна 2 охватывает кривошипную шейку ведомого звена 5, которое жестко связано с шестернями б и 7 одинакового диаметра. Эти шестерни вместе с шестернями 8 и 9 внутреннего зацепления образуют механизм синхронизации вращения ведомого звена 5 и основного кривошипного вала 10. Шестерни 8 и 9 установлены в корпусе 4 таким образом, что обеспечена возможность как фиксации их относительно корпуса 4 в одном случае, так и вращения их с угловой скоростью, равной угловой скорости основного кривошипного вала 10, — в другом. В первом случае передаточное число механизма синхронизации равно + 1, а во втором -1. Перемещение гильзы 3 под действием возникающих сил трения замеряется датчиками 11. В головке цилиндров установлен датчик 12, регистрирующий среднее индикаторное давление. Кроме того, в корпусе 4 установлены датчики 13, с помощью которых проводится термометрирование гильзы. Расстояние от оси коренных шеек ведомого звена 5 до центра нижней головки шатуна равно радиусу кривошипа и составляет 1/4 хода поршня. На ведомом звене 5 и основном кривошипном валу имеются конструктивные элементы, позволяющие производить фиксацию их взаимного положения с помощью соединительного звена 14 (фиг. 3) в положении, когда их радиусы расположены на одной прямой и направлены в одну сторону. Шестерни 8 и 9 связаны с корпусом через тормозное устройство 15. Возможен ввод в конструкцию отключаемой зубчатой передачи, связывающей шестерни 8 и 9 с основным валом 10 с передаточным числом, равным -1-1 (не показана). Основным требованием к механизму синхронизации движения ведомого звена относительно кривошипного вала является обеспечение передаточного числа между ведомым звеном 5 и основным кривошипным валом 10, равного или -1, или +1.

Описанный механизм, состоящий из звеньев 5 — 10, при постоянно неподвижных относительно корпуса шестернях 8 и 9 ввод тормозного устройства 15, позволяющего либо затормозить шестерни 8 и 9, либо обеспечить им свободу, а также введение в конструкцию соединительного звена 14, фиксирующего взаимное положение звеньев 5 и 10, позволяет обеспечить работу устройства как по кри "ошипно-шатунной, так и по штоковой схемам.

Перемещение гильзы цилиндра 3 (фиг. 4) регистрируется тензодатчиками, наклеенными на упругие элементы 16 и 17. Для устранения действия боковой силы на -подвеску гильзы конструкция содержит радиальные упоры 18 и 19, размещенные между блоком и гильзой, а связь опор гильзы с упругими элементами 16 и 17 выполнена через шарниры. Винты 20, взаимодействующие с цилиндром и радиальными упорами 18, обеспечивают центрирование гильзы в цилиндре и регулирование радиальных упоров по мере износа сопряжений в результате эксплуатации.

Для устранения посторонних сил трения скольжения между радиальными упорами !

8 и 19 и гильзой 3 имеются шаровые опоры 21, закрепленные в сепараторе 22. Для

20 изменения передаточного числа механизма синхронизации на основном валу 10 установлено соединительное звено 14 (фиг. 3), которое может быть выполнено в виде обоймы, неподвижно установленной относительно основного вала, с помощью которой, а также штифтов 23 и болтов 24 обеспечивается вращение ведомого звена 5 совместно. с основным валом (фиг. 5 — 7). Для фиксации положения ведомого звена 5 относительно радиуса кривошипа основного вала 10 на соединительном звене 14 (обойме ) и шестернях 8 и 9 имеются отверстия для установки в них штифтов и болтов. Аналогичные отверстия для штифтов и болтов имеются и в корпусе 4.

Изменение передаточного отношения от

35 +1 до -1 осуществляется с помощью тормозного устройства 15, которое, как и соединительное звено 14, может иметь различные конструкции решения. Например, в качестве тормоза применены стопоры в виде штифтов 23 и болтов 24, устанавливаемых в отверстия шестерен 8 и 9 и корпуса 4 или отверстия в неподвижной детали 25, неподвижно связанной с корпусом (фиг. 5).

В этом случае передаточное отношение механизма синхронизации равно -I, работа

4 осуществляется по штоковой схеме.

В варианте конструкции предлагаемого устройства с ленточным тормозом (фиг. 7 и 8) тормозная лента 26 при включении тормоза зажимает поверхности шестерен 8 и 9.

Устройство работает следующим образо -зом.

Перед работой гильзу 3 устанавливают строго вертикально, обеспечив заданный зазор между хвостовиками составных частей гильзы с помощью регулируемых упоров и

55 фиксируют начальные положения тензодатчиков. При работе составная часть гильзы 3 перемещается вдоль оси под действием силы трения, возникающей между гильзой и порш1163182

30 нем с кольцами. При рабочем ходе поршень

1 перемещается вниз и воздействует на шатун 2, нижняя головка которого приводит во вращение ведомое звено 5 с угловой скоростью и . Шестерни 6 и 7, вращаясь вместе с ведомым звеном, начинают обкатываться по неподвижным шестерням 8 и 9, что, в свою очередь, вызывает вращение кривошипного вала 10 с угловой скоростью Ю.

Ведомое звено 5 получает сложное вращательное движение, при котором ось кривошипной шейки совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение (фиг. 2) при передаточном числе механизма, равном -1. Указанное достигается фиксацией шестерен 8 и 9 относительно корпуса. Неподвижность шестерням 8 и 9 обеспечивают тормоза-стопоры, установленные в отверстиях шестерни 9 и детали 25 (фиг. 6) или включением ленточного тормоза (фиг. 7) .

При устранении качательного движения шатуна 2 на гильзу 3 цилиндра воздействует только сила трения поршневых колец.

При необходимости замера суммарной силы трения поршня и поршневых колец устройство переключается на работу по обычной кривошипно-шатунной схеме следующим образом.

11ри положении поршня в н.м.т. или в.м.т., когда радиусы осей ведомого звена 5 и основного кривошипного вала 10 лежат на одной прямой и направлены в одну сторону, взаимное положение основного кривошипного вала 10 и ведомого звена 5 фиксируется с помощью соединительного звена 14 и обеспечивается возможность свободного вращения шестерен 8 и 9 за счет отключения тормозного устройства 15.

В варианте конструкции тормоза (фиг. 5) штифты 23 устанавливаются в отверстия деталей 9 и 14, что обеспечивает их неподвижное соединение. В этом случае ведомое звено 5 в соответствующем положении закрепляется на звене 14 основного вала 10, а шестерни 8 и 9 свободно вращаются в подшипниках корпуса.

При совершении рабочего хода поршень

1 через шатун 2 воздействует на ведомое звено 5, которое начинает вращаться за одно целое с основным кривошипным валом

10 с угловой скоростью о0, а центр кривошипной шейки ведомого звена 5 описывает окружность радиуса, равного половине хода поршня. Передаточное число механизма синхронизации равно +1, работает устройство по кривошипно-шатунной схеме.

Тензодатчик 11, установленный на упругих элементах подвески гильзы цилиндров, регистрирует осевое перемещение гильзы под действием силы трения и подает сигнал на записывающее устройство. Установленный в головке цилиндра датчик 12 дает информацию об изменении давления газов цилиндра. Термопара 13 обеспечивает контроль теплового состояния цилиндропоршневой группы.

В сравнении с известным предлагаемое устройство позволяет производить замеры на работающем ДВС, разделить потери на трение в цилиндропоршневой группе на составляющие; замерить потери на трение на всех требуемых скоростных и нагрузочных режимах, а также повысить достоверность измерений составляющих сил трения в цилиндропоршневой группе в связи с возможностью трансформирования кривошипно-шатунного механизма в штоковый, и наоробот, без разборки цилиндропоршневой группы.

1163182

A-А

ФигЗ

1163182

1163182

1163182

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 4096/41 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания Стенд для исследования цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС

 

Наверх