Устройство для измерения мощности двигателя

Авторы патента:

G01L3/24 - устройства для определения мощности, например путем измерения и одновременного перемножения величин крутящего момента и скорости вращения, путем перемножения величин тяговой или движущей силы и скорости (измерение скорости как таковое G01P)

Изобретение относится к измерителям мощности двигателя и может быть использовано в двигателестроении. Устройство дополнительно снабжено прецизионными плунжерами, которые установлены в гидроцилиндрах, а гидравлическая система снабжена насосом высокого давления и клапаном для сброса давления. Измеритель давления выполнен безынерционным и соединен с процессором. Прецизионные плунжеры посредством рычагов соединены с корпусом гидротормоза, который при работе стремится повернуться в направлении крутящего момента двигателя. Устройство обеспечивает автоматическое измерение мощности двигателя без дополнительных расчетов в режиме его динамического нагружения. 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению.

Известно устройство для измерения мощности двигателя, содержащее гидротормоз с корпусом и основанием и измеритель частоты вращения двигателя (Л. Я. Волчок "Методы измерения в двигателях внутреннего сгорания", 1955, с. 26-31).

К недостаткам данного устройства следует отнести ненадежность его измерений, а также отсутствие возможности регистрации мгновенных значений мощности и необходимости проведения расчетов для определения мощности.

К основным задачам, которые решали авторы в процессе создания устройства, следует отнести повышение надежности измерений, а также обеспечение мгновенного автоматического измерения мощности двигателя без дополнительных расчетов в режиме его динамического погружения.

Поставленные задачи достигаются тем, что устройство дополнительно снабжено прецизионными плунжерами, которые установлены в гидроцилиндрах, гидравлическая система снабжена насосом высокого давления, а также клапаном для сброса давления, причем измеритель давления выполнен безинерционным и соединен с процессором. Прецизионные плунжеры посредством рычагов соединены с корпусом гидротормоза. Корпус гидротормоза при работе стремится повернуться в направлении крутящего момента двигателя. Величина этого поворота ограничена зазорами между рычагами и образующими пазов в ограничителях, жестко прикрепленных к основанию (раме) гидротормоза, т.е. величина возможного поворота корпуса определена разностью ширины пазов в ограничителях и толщины рычага (зазор а', а'' на фиг. 2).

Прецизионные плунжеры шарнирно прикреплены к рычагам. Эти плунжеры входят в гидравлические цилиндры, которые шарнирно соединены с рамой (основанием) корпуса гидротормоза. Шарнирные соединения обеспечивают отсутствие заклинивания прецизионных втулок в гидравлических цилиндрах. Внутрь этих цилиндров с помощью насоса высокого давления перед работой гидротормоза подается под давлением рабочая жидкость, под действием которой рычаги занимают некоторое среднее положение в ограничителях, т.е. такое положение, когда зазоры между рычагами и образующими паза в ограничителях вверху и внизу примерно равны между собой (величина этих зазоров в выполненной установке составляет 20-25 мм).

При работе гидротормоза крутящий момент, создаваемый двигателем и передаваемый на корпус гидротормоза, уравновешивается силами давления жидкости в гидравлических цилиндрах. Эти силы давления жидкости P_Ж создают усилие P, равное произведению P_Ж на площадь Г_пл. Эти усилия P, действующие на плече L, и уравновешивают создаваемый двигателем крутящий момент М_КР, т.е.: M_КР = 2PL, где L - плечо действия силы P, т.е. расстояние от оси вращения ротора гидротормоза до оси гидравлического цилиндра (см. фиг. 1).

В свою очередь величина давления жидкости в над (под) плунжерных полостях в гидроцилиндрах измеряется безынерционным измерителем давления, установленным в гидравлической системе, состоящей из насоса высокого давления, прецизионных плунжеров гидравлических цилиндров, клапана для сброса давления и соединительных трубопроводов.

Кроме того, устройство снабжено измерителем частоты вращения, сигнал от которого вместе с сигналом от измерителя давления поступает в процессор, после чего результаты обработки сигналов поступают в блок отображения информации.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство имеет гидравлический тормоз с корпусом 1, к которому крепятся рычаги 2, и к ним шарнирно крепятся прецизионные плунжеры 4, входящие в гидроцилиндры 5, которые, в свою очередь, шарнирно прикреплены к неподвижному остову (раме) корпуса гидротормоза. С помощью насоса высокого давления 6 при закрытом клапане 7 внутрь гидроцилиндров перед работой гидротормоза подается рабочая жидкость, обеспечивающая перемещение рычагов в среднее положение в пазах, жестко закрепленных ограничителем 3 (когда зазор а' примерно равен а'', что в выполненном устройстве составляет величину 20 мм). При работе гидротормоза, нагружающего двигатель, мощность которого и должна быть определена, корпус гидротормоза стремится повернуться в направлении стрелки (см. фиг. 1) и это усилие, воспринимаемое поршнями 4, приводит к увеличению давления в цилиндрах 5, что фиксируется измерителем давления 8. Устройство снабжено также измерителем частоты вращения 9 двигателя (ротора гидротормоза), процессором 10 и блоками 11 и (или) 12 отображения результатов (дисплей, индикатор).

Мощность N, развиваемая двигателем, определяется на основании следующих известных зависимостей: N-M_КРn/159,2 (кВт), где М_КР - крутящий момент, развиваемый двигателем, H м; n - частота вращения двигателя, с^-1, фиксируемая измерителем частоты вращения 9.

В свою очередь М_КР = 2PL, где p - усилие на плунжере, создаваемое рабочей жидкостью, находящейся под давлением в гидроцилиндрах, H; L - плечо силы P, равное расстоянию между осью вращения ротора гидротормоза и осью гидроцилиндров, м.

Усилие P определяется на основании фиксируемого измерителем давления 8 давления рабочей жидкости З путем его перемножения на площадь прецизионного плунжера Г_ПЛ.

P = P_Ж Г_ПЛ Все расчеты реализуются в блоке (процессоре) 10, а результаты расчетов высвечиваются на индикаторе 12 или дисплее 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед работой гидротормоза в гидроцилиндры 5 с помощью насоса высокого давления 6 с невозвратным клапаном подается рабочая жидкость (в выполненной конструкции в качестве рабочей жидкости используется смесь дизельного топлива и масла). Под действием давления жидкости прецизионные плунжеры, перемещаясь относительно цилиндров, поворачивают гидротормоз таким образом, что рычаги 2 занимают примерно среднее положение в ограничителях поворота 3. При работе двигателя с нагружающим его гидротормозом гидротормоз под действием крутящего момента, развиваемого двигателем, стремится повернуться в направлении этого момента (см. стрелку на фиг. 1), воздействуя через плунжеры на рабочую жидкость в гидравлических цилиндрах, что приводит к увеличению давления жидкости, находящейся в замкнутом пространстве (клапан 7 сброса давления закрыт, невозвратный клапан насоса высокого давления разделяет объемы гидравлической системы устройства и самого насоса высокого давления, протечки в прецизионном зазоре практически отсутствуют) в силу того, что жидкость практически несжимаема. Большему моменту развиваемого крутящего момента соответствует большее значение давления жидкости, которое (давление) фиксируется измерителем давления 8, подающим соответствующий сигнал к процессору 10. Сюда же (к процессору 10) поступает сигнал от измерителя частоты вращения 9. Эти сигналы обрабатывается в процессоре, который выдает сигнал на блоки отображения результатов 11, 12, которые показывают численную величину развиваемой двигателем мгновенной мощности.

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности двигателя, содержащее гидротормоз с корпусом и основанием и измеритель частоты вращения двигателя, отличающееся тем, что в него введены процессор, блоки отображения результатов измерения и гидравлическая система, содержащая насос высокого давления с невозвратным клапаном, безынерционный измеритель давления жидкости и клапан для сброса давления, а гидротормоз снабжен прикрепленными к корпусу рычагами и прецизионными плунжерами, установленными в гидроцилиндрах, при этом прецизионные плунжеры шарнирно прикреплены к рычагам, а гидроцилиндры шарнирно прикреплены к основанию гидротормоза, их полости подсоединены к гидравлической системе, а выходы измерителя давления и измерителя частоты вращения двигателя подключены к процессору, связанному с блоками отображения результатов измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и оценки наработки различных видов транспортных средств при работе в различных эксплуатационных условиях

Способ маневрирования загрузочно-скоростными режимами работы машинно-тракторного агрегата и устройство для его осуществления // 2105276

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике и может быть использовано для регулирования, вручную или автоматически, режимами работы машинно-тракторного агрегата (МТА) в эксплуатационных условиях, а также при обучении и повышении квалификации трактористов

Способ контроля степени загрузки двигателя // 2096641

Способ определения индикаторной мощности компрессора // 2003954

Устройство для определения топливно-энергетических затрат дизеля // 1812450

Способ определения удельной мощности затрачиваемой машинно- тракторным агрегатом на обработку материала // 1789888

Способ определения удельной мощности затрачиваемой машинно- тракторным агрегатом на обработку материала // 1781569

Устройство выходного контроля пневматических ручных машин вращательного действия // 1765725

Датчик загрузки двигателя // 1765724

Устройство для измерения работы дизельных двигателей // 1744525

Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления // 2171973

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания, работающего в реальных эксплуатационных условиях

Способ определения эффективной мощности главного судового двигателя // 2259544

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатационного контроля эффективной мощности главных судовых двигателей

Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания // 2266527

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному приборостроению

Устройство для контроля и регулирования загрузки дизеля // 2344386

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и регулирования режимов работы двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей, включая дизели с наддувом

Устройство для измерения максимальной мощности на валу // 2368879

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения максимальной мощности, развиваемой пневматическим двигателем

Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы // 2449251

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента, скорости вращения, потребляемой энергии электродвигателей

Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания // 2454643

Изобретение относится к области испытаний и технической диагностики двигателей внутреннего сгорания в отсутствии тормозных устройств, в частности к способам оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по значению мощности механических потерь (Nмex), и может быть использовано для контроля и диагностирования ДВС в процессе их изготовления, обкатки, технического обслуживания и ремонта

Способ эксплуатации вертолета // 2543111

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам контроля технического состояния авиационной техники. Способ эксплуатации вертолета заключается в том, что при каждом полете осуществляют контроль фактической тяги несущего винта вертолета, причем предварительно перед началом эксплуатации вертолета осуществляют сбор исходных данных по характеристикам двигателей силовой установки в соответствии с формулярами и сбор исходных данных по величине тяги несущего винта при контрольных висениях вертолета. В течение всего времени эксплуатации вертолета осуществляют сбор и фиксацию фактических данных по величине тяги несущего винта на режимах висения вертолета, сравнивают с помощью бортового вычислителя полученные статистические данные по тяге несущего винта с исходными величинами и, в случае снижения величины тяги несущего винта от исходной на заданную величину, формируют с помощью бортового вычислителя сигнал на монитор о необходимости регулировки параметров двигателей до значений, обеспечивающих отклонение тяги несущего винта в пределах 0,5% от исходной величины. Регулирование параметров двигателя осуществляется или в автоматическом режиме, или обслуживающим персоналом на земле. Достигается повышение эффективности применения вертолета. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ калибровки вращающего момента // 2566619

Описан способ проверки правильности определения вращающего момента двигателя, включающий: определение вращающего момента двигателя по количеству топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем вращающий момент двигателя получают из таблицы впрыскивания топлива; вычисление первой величины веса транспортного средства по его ускорению и полученному вращающему моменту двигателя; определение вращающего момента вспомогательного тормозного устройства с использованием таблицы вспомогательного тормозного устройства; вычисление второй величины веса транспортного средства по полученному тормозному моменту вспомогательного тормозного устройства и сравнение первой и второй величин веса транспортного средства. Достоинство изобретения заключается в том, что можно определить отклонение действительной величины вращающего момента двигателя от номинальной величины вращающего момента двигателя транспортного средства без необходимости измерения вращающего момента двигателя с помощью отдельного датчика вращающего момента. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания в процессе разгона // 2589973

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу определения эффективной мощности двигателей внутреннего сгорания. Изобретение заключается в следующем. Проводят бестормозные испытания группы двигателей одной марки с заранее известной эффективной мощностью. По каждому двигателю из этой группы посредством электродинамического измерительного прибора фиксируют максимальное значение электрического импульса (напряжение, силу тока или мощность), создаваемого преобразователем. При этом находят функцию максимального значения импульса от эффективной мощности двигателя. Затем определяют максимальное значение импульса первичного преобразователя при испытании в таком же режиме любого другого двигателя этой же марки. По полученным результатам, используя указанную функцию, определяют эффективную мощность отдельно взятого испытываемого двигателя. В результате представляется возможным использовать при бестормозных испытаниях двигателей общедоступные (стандартные) электродинамические измерительные приборы: амперметр, вольтметр или ваттметр. Это позволяет создать простой и доступный способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.