Стенд для испытания поршневых колец

 

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов испытаний путем приближения условий испытаний к реальным. Стенд содержит поршень 3 в цилиндре 1, имеющий два комплекта .испытуемых колец 4, образующих между поршнем и цилиндром межкольцевое пространство 8. Поршень 3 имеет каналы 10 и отверстие 9. В поршне 3 размещен неподвижный плунжер I1. Пространство 8 связано с ресивером 7 через клапан 6. При перемещении поршня кольца работают в реальных условиях, а поршень не испытывает осевых нагрузок . Стенд позволяет имитировать работу поршневых колец и потребляет меньше мощности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11} (511 4 С 01 М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21.) 4163792/25-06 (22) 18.12.86 (46) 30.01.89. Вюп, 11 4 (71) Московский институт химического машиностроения (72) В.М.Васильев, Д.В.Горелов, В.А.Крыжапольский и Н.T.Ðîìàíåíêî (53) 621.43.001.5(088.8) (56) Химическое и нефтяное машиностроение, 1975, М 4, с ° 34-35. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОРШНЕВЫХ

КОЛЕЦ (57) Изобретение позволяет повысить достоверность результатов испытаний путем приближения условий испытаний к реальным. Стенд содержит поршень 3 в цилиндре 1, имеющий два комплекта испытуеыях колец 4, образующих между поршнем и цилиндром межкольцевое пространство 8, Поршень 3 имеет каналы

10 и отверстие 9. В поршне 3 размещен неподвижный плунжер 11. Пространство 8 связано с ресивером 7 через клапан 6. При перемещении поршня кольца работают в реальных условиях, а поршень не испытывает осевых нагрузок. Стенд позволяет имитировать ра-. боту поршневых колец н потребляет меньше мощности. 3 ил.

1455262

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания уплотнительных поршневых колец, и может быть использовано в компрессоро- и двигателестроении.

Цель изобретения — повышение дос товерности путем приближения условий испытания к реальным.

На фиг.1 представлен стенд для ис,пытания поршневых колец; на фиг.2— схема сил, действующих на кольца в верхнем комплекте; на фиг,3 — то же, в нижнем комплекте Р,, Р - давление перед кольцом и,за кольцом; Г сила трения, Pã га — суммарное давление.

Стенд содержит цилиндр 1 с торцо" вой крьппкой 2. В цилиндре 1 с возможностью возвратно-поступательного движения размещены поршень 3 с дву мя комплектами исследуемых колец 4 и трубопровод 5 с обратным (всасываю щим) клапаном 6, соединяющий ресивер

7 с мажкольцевым пространством 8 меж,ду цилиндром 1 и поршнем 3. В поршне ! со стороны крышки 2 параллельно оси цилиндра 1 выполнено отверстие 9,,,соединенное радиальными каналами 10 ! с межкольцевым пространством 8. В поршне размещен упирающийся в крьппку неподвижный плунжер 11, нагруженный пружиной 12 относительно поршня.

В процессе работы стенда поршень

3 движется вниз. Прн этом плунжер 11 остается на месте под действием пружины 12, прижимающей его к крышке 2.

Объем отверстия 9 под плунжером 11 увеличивается и за счет этого внутрь объема отверстия 9, каналов 10 и межкольцевого пространства 8 через клапан 6 трубопровода 5 поступает воздух иэ ресивера 7; При движении поршня вверх воздух в полостях отверстия 9, каналов 10 и межкольцевого пространства 8 сжимается, давление поднимается до рабочего. В даль" нейшем процесс повторяется, а поступление воздуха происходит только в нижней мертвой точке на величину утечек через уплотнительные кольца 4.

Благодаря такой конструкции стенда экономится работа, которая эатрачивалась бы в реальном компрессоре на сжатие и нагнет у не воздуха. В этом же < твиде энергия, затраченная на сжатие, невелика и возвращается в процессе расширения газа при обратном ходе поршня. Поэтому затраты ,энергии в стенде во много раз меньше, чем в компрессоре, имеющем такие же значения давления начала и конца сжатия. В стенде условия работы уплотнительных колец практически одинаковы с усповиями работы колец в реальном компрессоре.

Под реальными условиями испытаний. подразумевается переменное давление газа в канавках поршня. Чем больше соответствует изменение давления га15,эа в поршневых канавках поршня стенда изменению давления газа в поршне вых канавках поршня реального компрессора, тем большим является приближение работы стенда к реальным

20 условиям. Это объясняется тем, что при одинаковых размерах и материа" лах деталей цилиндро-поршневой группы и одинаковых скоростях движения поршней стенда и реального компрессора интенсивность износа колец sa" висит практически только от силы прижатия колец к цилиндру. Причем значение интенсивности износа можно определить по формуле

Зо -k. Р". „ где - — интенсивность износа; — коэффициент, зависящий от свойств материалов, смазки и теда р

Р— давление прижатия;

m " коэффициент, значение которого колеблется от 1 до

3.

Влияние других факторов, напримур

40 температуры газа, на износ значительно меньще, чем влияние силы прижатия колец к цилиндру.

При движении поршня стенда к верхней мертвой точке давление в полостях поршня (фиг-.1) растет де давления нагнетания Р„ „„ . При движении поршня стенда к нижней мертвой точке давление в укаэанных полостях падает до давления, чуть меньшего, 50 чем давление в ресивере 7, которое соответствует давлению всасывания

Р реального компрессора (падение давления ниже давления Ре необходимо для Открытия всасывающего клапа» на 6). За один цикл работы стенда давление в пространстве 8 меняется от значения Р до Ри, т.е. так же, как и в реальном компрессоре.

1455262

4 где k 0,!.

Отсюда видно, что сила трения на порядок меньше газовых сил и ее можно не учитывать. Указанное соотноше5 ние (!) имеет место в любой момент цикла.

Отверстие в крышке 2 выполнено

10 для удаления утечек, перетекающих че" реэ верхний комплект поршневых колец. Это отверстие предотвращает сжа" тие газа в полости между поршнем и крьппкой. l5

Предлагаемый стенд позволяет имитировать работу поршневых колец в реальном компрессоре. При этом мощность, потребляемая стендом, в 6-7 раэ мень"

20 ше мощности реального компрессора, так как в стенде сжимается не более 12Х количества газа, сжимаемого в реальном компрессоре.

25Формула изобретения

30 р, + р р„ — р 35 хга <. 2 2 (зазор между цилиндром и поршнем много меньше радиальной толщины кольца).

Сила трения 40

F k P где Р„- сила, прижимающая кольцо к цилиндру.

Очевидно, что Рн = Р, Таким 45

Г га образом

ТГа р отношение

Р ва Р а 1 (! ) 60

Р kР Ь k

Как известно, уплотнение газа поршневыми кольцами происходит благодаря прижатию поршневых колец к цилиндру и торцовым поверхностям ка навок поршня за счет сил упругости кольца и газовых сил. Чем больше дав ление в ступени, тем большую роль в создании уплотнения играют газовые силы. Минимальным количеством газа, необходимым для создания реальной картины уплотнения, очевидно, является количество газа, равное утечке через поршневое уплотнение. Утечка через поршневое уплотнение составляет 2- б7 всасывающего в ступень газа.

Так как в стенде испытываются два комплекта уплотнений, то количество газа, подаваемого в стенд, составляет не более 12Х объема газа, всасываемого ступенью реального компрес- . сораа.

Кольца верхнего и нижнего комплектов уплотнений работают практически одинаково. В этом можно убедиться,,рассмотрев силы, действующие на коль:ца в верхнем и нижнем комплектах (фиг.2).

Пусть давление перед кольцом со стороны пространства 8 равно Р,, за кольцом P причем P, ) Р . Равнодействующая газовых сил, действующих по горизонтальной и вертикаль ной осям

Стенд для испытания поршневых колец на долговечность, содержащий цилиндр с торцовой крьппкой, поршень с двумя комплектами поршневых колец, трубопровод с обратным клапаном и ресивер, причем поршень размещен в цилиндре с возможностью возвратнопоступательного движения в нем, два комплекта колец образуют между поршнем и гильзой межкольцевое пространство, которое через трубопровод с обратным клапаном связано с ресивером, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности путем приближения условий испытания к реальным, стенд дополнительно содержит неподвижный плунжер и пру" жину, а поршень выполнен с глухим отверстием, параллельным оси поршня, и с радиальными каналами, связывающими отверстие с межкольцевьм пространством, причем неподвижный плунжер размещен в отверстии и с помощью пружины, взаимодействующей с поршнем, прижат к крышке.

1455262

Составитель Н.Патрахальдев

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор И.1 асарда

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7449/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Госупарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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