Автоматический стенд

 

Изобретение относится к двигателестроению. Цепью изобретения является снижение расхода топлива и времени приработки двигателя. Оптимизация процесса приработки и его контроля достигается путем возбуждения резонансных автоколебаний индивидуально для каждого двигателя. Автоматический стенд бестормозных испытаний и приработки двигателя внутреннего сгорания содержит станину с датчиком частоты вращения и нагрузочным устройством двигателя в виде маховика, закреппенного на валу пусковой электромашины и кинематически связанного с механизмом управления органом подачи топлива, выполненным в виде винтовой передачи , соединенной с регистрирующим устройством и концевым выключателем блокировки топливоподачи и электроснабжения стенда. Связь двигателя с нагрузочным маховиком выполнена через шестерни дифференциала, у которого коробка водила сателлитов соединена с торцом неподвижной спиральной пружины, образующей с моментами инерции двигателя и маховика колебательную систему, а с профилированным роликом вала механизма управления - винтовую передачу положительной обратной связи с органом подачи топлива. 2 ил. М 1C

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4608916/06 (22) 28. 11.88 (46) 23.01.91, Бюл. N. 3 (71) Ульяновский научнс-исследовательский филиал Научно-производственного объединения "Авторемонт" (72) А.л, Шпади (53) 621,436.001.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1247715, кл. G 01 M 15/00, 1986. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СТЕНД (57) Изобретение относится к двигателестроению. Целью изобретения является снижение расхода топлива и времени приработки двигателя, Оптимизация процесса приработки и его контроля достигается путем возбуждения резонансных автоколебаний индивидуально для каждого двигателя. Автоматический стенд бестормозных испытаний и приработки двигателя

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для приработки двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве нагруэочного устройства при бестормозных испытаниях двигателей.

Целью изобретения является снижение расхода топлива и времени приработки двигателя.

На фиг,1 представлена схема стенда; на фиг.2 — графики изменения частоты вращения (и) и момента на валу двигателя (М) в процессе испытаний по времени.

Стенд для бестормозных испытаний и приработки двигателя 1. обладающего приведенным моментом инерции 1 подвижных частей. содержит пусковую электрическую

„„. Ж „„1622790 А1 (м)з G 01 М 15/00, F 02 В 79/00 внутреннего сгорания содержит станину с датчиком частоты воащения и нагрузочным устройством двигателя в виде маховика, закрепленного на валу пусковой электромашины и кинематически связанного с механизмом управления органом подачи топлива, вblllолHpнным в виде винтовой передачи, соединенной с регистрирующим устройством и концевым выключателем блокировки топливоподачи и электроснабжения стенда. Связь двигателя с нагрузочным маховиком выполнена через шестерни дифференциал;.,у которого коробка водила сателлитов соединена с торцом неподвижной спиральной пружины, образующей с моментами инерции двигателя и маховика колебательную систему, а с профилированным роликом вала механизма управления— винтовую передачу положительной обратной связи с органом подачи топлива. 2 ил. машину 2, на валу ротора которой закреплен маховик с суммарным моментом инерции!г. Двигатель 1 снабжен датчиком частоты вращения коленчатого вала и соединен с стендовым механизмом 3 регулирования подачи топлива в двигатель, Вал двигателя 1 кинематически связан с маховиком на валу машины 2 через шестерни дифференциала 4, у которого короб 5 водила сателлитов механически соединен с торцом спиральной цилиндрической пружины 6, закрепленной противоположным торцом в корпусе дифференциала 4. С одним из витков пружины

6 контактирует профилированный ролик 7, установленный с возможностью поворота на валу 8 управления и образующий с пружиной винтовую

1622790 передачу, Вал 8 установлен в корпусе дифферегщиала 4 с возможностью осевого перемещения, Вал 8 связан с механизмом 3 рег, лирования топливоподачи, например нэ„бюратором, в направлении увеличения поре и топлива при увеличении угла р поворота водила сателлитов и закрутки пружины б, определяемого разностью углов поворота вала двигателя гр1 и вала электромэшины рг, и соединен с блоком 9 регистрации, снабженным концевым выключателем блокировки топливоподачи и электроснабжения стенда.

Автоматический стенд работает следующим образом.

Уравнение вращения вала двигателя с нагрузочным маховиком и пружиной записывается в виде к

1 т - — 4 (Pmi)=M -М.;

iz p2+4 (pi pi)=0, ((1)

К где М> и M> — соответственно вращающий и тормозной моменты, приложенные к деигэгел ю.

Общее решение уравнения является суммой общего решения однородного уравнен 4я и частного решения неоднородного уравнения.

Из общего оешения однородного уравнения получим частотное уравнение

Ii 12 P (Ii+12) Р2=0 (2)

4 стк ндэ

Из этих уравнений видно, что рассматриваемая система имеет только одну колеv,= i Ti7; ! (3)

4 Ii !2

Р2=0, э само решение получается в следующем виде.

/э, = А1 "os (P it + а) + с + ол;

p2=-к. &icos(Р t +а)+с +ет, (4)

11 где к = — — — отношение амплитуд колебаний ! г двигателя и маховика; ,г„а,м,с — соответственно амплитуда, фаза, циклическая частота вращения и постоянная интегрирования, определяемые конкретными начальными условиями.

Поскольку блоком 9 регистрации отсчигывэется угол р, пропорциональный пово1эо у торца пружины 6, то, вычитая первое урэвнeние из второго, получим вместо выражения (1) одно диффер нциальное уравнение для<р бательную степень свободы относительно координаты р, тогда как второй степени свободы соответствует лишь циклическое вращение полуосей двигателя и маховика с

5 постоянной скоростью.

Амплитуда А колебаний координаты р представляет гармоническую функцию р=Асоз(Р < t +а), (6)

10 l1 где А= — А !(— + 1) определяется со!

2 отношением вращающего и тормозящего моментов.

Тормозной ломент является нелинейной функцией скорости р, обусловленной наличием воздушного, вязкого и пограничного трения

1 !т= R,I jl (7) п=1

Вращающий момент, создаваемый обратной связью S, пропорционален упругой силе пружины б, действующей с некоторым запаздыванием во времени т, обусловлен25 ной инерционностью органа топливоподачи и термодинамических процессов е самом двигателе )

M, =- S р(— t). (8)

Разлагая координату р(— т) в степен30 ной ряд Тейлора

S т — Ri Rz 1 з г!= —; rz= u=

11 Ii 1 опред ляется выражением

Таким образом, непосредственно после пуска двигатель 1 некоторое время рабо(13) / (-т)= /(, -,г(),) — — " (9) е и считая t малой величиной, ограничимся двумя первыми членами разложения. огда после подстановки выражений (7), (8) и (9) в уравнение (5) получим новое дифференциальное уравнение колебаний системы, „и — 15.

P + (Р1+ — ) P — Р,(10) у которого собственная частота P крутильных колебаний будет несколько отличаться от исходной на величину

45 относительной обратной связи S/! .

Амплитуда установившихся колебаний

p = Aoo cosP t, (11,, соответствующих уоавнгнию (10) по методу энергетического баланса, при правой часги

50 уравнения (10), равной

frP=-г1ф +г2 i/t + гэ ф (12) где

1622790 (14) г 1н = 12 p2 тает в режим; холостого хода, так как коэффициент Rl силы трения, пропорциональной первой степени скорости, превьш ает глубину обратной связи St. Г!оэтпму корень выражен ия (13) получаетг.я мнимый и автаколебания в системе отсутствуют. ПО мере приработки частей двигателя 1 коэффициенты Rl и R3 сил трен.1я уменьшаются и в системе возникают автокалебания с Нарастающей амплитудой и частотой, практичсcrI равной резонансной частоте системь Р.

В резуль гте са с"араны мгш31«ы 2 к двигателю 1 прикладывается нггрузочный момент М, который часть flf ðèðëa 3армоз т вт3ащениг двигателя,, а часть пер.,ада у;.каряет его тем самым имитируя работу двигателя ва время движения автомобиля нака ом, Пропорциональна этому лом-.HTv происходят крутильные автоколебгн.:я коробки 5 с;-тел— литов, закручивающие и пружl Ii 6 которая за счет павара г одного из своих витков, ко3-тактирую них с роликом 7, перемсщает ега вместе с валом Я управления синхронно с крутильны ли колебаниями пружины 6.

Причем, чем ближе расг вложен обкать3ваемый роликом 7 в13ок пружинь б к ее кniii y. закрспленному в кор. ce дилфеаен;;.1алг 4, тем меньше вели 3ин; обрат.-3ой связи S I масштаб регистрат3ии момента Ы„

Таким обрззом, в и роцессс обкатки двигатель нагружается. пере лен 1ы;л моментом нагрузки, амплитуда котооого увелич лвается по м ре приработки деталей двигателя (фиг.2).

Ках ОЛЬКО аМПЛИтУДа ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Вала 0 управления достигнет величины, соответствующей максимальному моменту

M ai;i полностью обка-,энного двигателя 1, сработает концевой выкл очатель 6no,:a 9, который автоматически отключит тапливоподачу и электра нэбжение стенда, т.е., 5

i0

:35

45 процесс Обкатки па истечении . реме«и t прекратится.

Полученные графики:,астаты вращгНИЯ (т3 И Нд, руЗОЧ НОГО Н1ОМ .H|а 41« МОГут бЫТЬ использова 1ы для аперээт 1внэ д, ас;-ики и оценки качества сбор„ дт331га-» .i,,, так как время холостого хада двигатс, я t,, и оптимальной приработки t< инд 1видуальны

ДЛЯ Ка;НДОГО ДВИГатЕЛь li ОПР:3ДС.ЛЮтСЯ ИЗменениями моментов с,iл трения в пра 1ессе горячей приработки лвигaтеля

<ЪОI МУ;а И:..т36РЕт. НИЯ

"1ВтПМатИЧЕ К 1й C,3НД ДЛЯ Сста. ОРМСЗ1 ь3х ИСпытаний и прирабатки двигатЕлЕй

ВНЗЛ РЕННЕГО СГ1Р; чИЧ, СОДЕРжгЩИй СтаНИНУ, устачасленный I Hcé иcnüëi,å÷ûé двигатель, снабж"-нньй рг3чик .м ч:сто-ь вращения, блок ре и:тггц«.-; ..Он авь3м

I3blIII3In«areanм топливопа" . Ill:.i 1г-;г;эснабжения стенда, «агрузгч«- ус пoi-". " г виде маховика, устгнов;:. «нага на в.л —,ГKDI30I1 электромашины. махани: 1 регули. звания подачи топлив - в двт1гатель, I; 1«n л;",ически соединенный ". Bat Ом управл ия.; ротивоположнь;й ка«О.I катар:ãn свя33 i с концевым выключатт-.лем, а т л Зл ч: о шийся 3е л, что, с целью снижения расхода топлива и времени л3риоабатки, cTi";нд дапалнителы1а содержит диффеаенцигл, выполненный в виде ведущей и вера3лай шестаоен, сгтеллитных зубчатых колес, размегцен«ых 13 коробе, жест п связан«ам с води с, лт ел,." 1I « "., Г3чьтых колес, и пру.кин;. раз сщс <«ь ":.Орпусе. на валу управления уста«Оп I«:.;змо-: .остью поворота рафилираaai,. палик, взаимодей,".",вующий с одним: витков пружи3- ы, адин конец которой 3a I I. план 33 кОрпусе, а другой махани-тески соединен с карабт3м. вал управления ъ .т-.» .;":3« в кОр

ПУСЕ С ВОЗМО КНОСтЬЮ ОСЕВОГа П".РЕМЕЩЕния, причем вал велущей шестерни длфференциала соединен с валам двигателя, а вал ведомой шестерни связа«с валом электромашины и маховика.

1622790 min

Редактор Л.Гратилло

Заказ 107 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Мщах

<и

v

Фиг.2

Составитель M. Горохов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Ñàìáoðcêàÿ