Стенд для обкатки двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к устройствам для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение тормозного момента применительно к современным дизельным ДВС при мощности электромашины привода-тормоза, необходимой (30…40 кВт) только для привода ДВС при холодной обкатке, упрощение устройства стенда. Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый стенд оснащен приводом-тормозом, содержащим электромашину и гидромашину, причем электромашину с двумя присоединительными выходами вала ротора, один из которых соединен с валом ДВС, другой - с валом объемной гидромашины, а электромашина в генераторном режиме работы, т.е. в режиме тормоза, имеет пределы частоты вращения, находящиеся в пределах частоты вращения вала ДВС при горячей обкатке под нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а также технического обслуживания и ремонта машин, оборудования, в частности к устройствам для обкатки двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).

Известен стенд для приработки двигателей (а.с. СССР №1677562. 1991), содержащий электромашину (далее, ЭМ) привода ДВС при холодной обкатке, приборы и механизмы контроля и управления режимов обкатки. Для осуществления горячей обкатки ДВС под нагрузкой на стенде использован способ динамического нагружения путем циклического ускорения и замедления вращения вала ДВС, тем самым создания тормозного момента от момента инерции движущихся частей ДВС и стенда. Однако такой способ нагружения противоречит технологической инструкции по обкатке и испытанию моторостроительных заводов, где указано, что резкие изменения частоты оборотов ДВС не допускаются.

Известен стенд для обкатки и испытания ДВС (а.с. СССР №1068757. 1984), содержащий асинхронную нагрузочную ЭМ, механически связанную с валом ДВС, а электрически - с электрической сетью через статический преобразователь частоты переменного тока со звеном постоянного тока, содержащий первичный и вторичный тиристорные преобразователи, а выводы управления вторичного преобразователя соединены с устройствами измерения частоты вращения ДВС, измерения и регулирования момента торможения ЭМ.

Недостаток данного стенда и других известных стендов, предложенных на основе использования асинхронной ЭМ с преобразователем частоты в качестве тормоза, заключается в следующем. Для торможения при обкатке и испытании современных мощных ДВС с высоким максимальным крутящим моментом необходимо комплектовать стенд ЭМ, мощность которой превышает мощность ДВС не менее, чем на 25% (для ДВС с топливоподачей Common Rail) и 15% (для ДВС с обычной топливоподачей), чтобы обеспечить требуемый тормозной момент и при этом работу ЭМ с нормальной рабочей температурой и выработку нормативного срока службы. Кроме того, использование ЭМ, особенно большой мощности, при работе ЭМ в режиме торможения требует, кроме преобразователя частоты тока из сети, оборудования ее рекуператором для преобразования тока, выработанного ЭМ, в ток с параметрами тока сети и возврата обратно в сеть для энергосбережения. Однако в РФ производство преобразователей частоты требуемых мощностей и рекуператоров к ним пока не освоено, поэтому предлагаемые в настоящее время стенды комплектуются дорогостоящими импортными (от 3,5 до 5,5 млн рублей для ЭМ мощностью от 200 до 400 кВт), что формирует цены на стенды, практически недоступные для потенциальных покупателей. Так, цена предлагаемых на сегодня стендов под маркой «ОТС» с ЭМ от 110 до 800кВт составляет от 6,4 до 13 млн рублей. При этом на сегодня ремонт ДВС в основном (более 95%) осуществляют сами владельцы машин или мелкие предприятия технического сервиса малыми объемами. Поэтому такие стенды не окупаемы и не конкурентносособны, что подтверждает и отсутствие платежеспособного спроса на них.

Известно также нагрузочное устройство для обкатки и испытания дизельных двигателей (Сергеев Н.Н., Горбунов В.П. Нагрузочное устройство для обкатки и испытания дизельных двигателей. Электронный журнал «Современные техника и технологии. 2015. №10, 50), содержащий двухпоточный насосный агрегат с двумя аксиально-поршневыми насосами, электродвигателя с коробкой переключения передач для привода насосного агрегата, гидромотор с нагрузочным клапаном отвода масла от ГМ в бак, два нагрузочных клапана подачи масла от каждого насоса в гидромотор (прототип).

В работе вал ДВС соединяют с валом гидромотора. При холодной обкатке гидромотор работает как привод питанием от насосного агрегата, а при горячей - как насос приводом от ДВС, питанием также от насосного агрегата. Частоту оборотов вала ДВС при холодной обкатке настраивают двумя клапанами на подаче от насосного агрегата в гидромотор, а тормозной момент на валу гидромотора - клапаном на сливе от него в бак.

Недостаток устройства заключается в использовании в качестве тормоза аксиально-поршневого гидромотора, работающего как насос, что: во-первых, не обеспечивает в виду обычно малого рабочего объема, следовательно тормозного момента гидромоторов, достаточного тормозного момента применительно для современных мощных и с высоким максимальным крутящим моментом (1000…2500 Н×м и более) дизельных ДВС; во-вторых, работа сопровождается в такт хода поршней пульсацией давления масла, что вызывает колебания тормозного момента и, как установлено, отражается на качестве приработки деталей цилиндро-поршневой группы ДВС.

Задачей предлагаемого изобретения являются кратное по сравнению с аналогами снижение стоимости стенда, обеспечение диапазона тормозного момента применительно к наиболее распространенным современным форсированным дизельным ДВС при мощности ЭМ привода-тормоза, необходимой только для привода ДВС (30…40 кВт) при холодной обкатке, и при этом упрощение устройства и удобство управления работой стенда.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый стенд оснащен приводом-тормозом, содержащим ЭМ и гидромашину (далее, ГМ), причем ЭМ с двумя присоединительными выходами вала ротора, один из которых соединен с валом ДВС, другой - с валом ГМ, а ЭМ в генераторном (на частоте оборотов, выше синхронной) режиме работы, т.е. в режиме тормоза, имеет пределы частоты вращения, находящиеся в пределах частоты вращения вала ДВС при горячей обкатке под нагрузкой.

Предлагаемое устройство поясняется структурными схемами стенда и привода-тормоза на фиг. 1 и 2.

Стенд (фиг. 1) состоит из рамы 1 для установки ДВС 2, привода-тормоза 3, стойки приборов 4, компьютера 5, маслоохладителя 6, коробки электропитания 7, устройства плавного пуска 8, теплообменника 9, карданного вала 10.

Привод-тормоз 3 предназначен для привода ДВС при холодной обкатке и торможения при горячей обкатке, состоит из рамы 11 (фиг. 2), ЭМ 12, с датчиком 13 частоты вращения, соединительной муфты 14, ГМ 15, предохранительных клапанов 16, 19, датчика 17 давления, дросселирующего устройства 18, датчика 20 температуры, крана 21, бака 22, с датчиком 23 температуры, фильтра 24.

ГМ представляет собой объемную ГМ, предназначен для работы как гидротормоз, ЭМ - асинхронный, с короткозамкнутым ротором электродвигатель переменного тока, предназначен для работы как привод при холодной обкатке, электротормоз - при горячей обкатке с нагрузкой.

Дросселирующее устройство (далее, ДУ) 8 предназначено для создания и регулирования давления рабочей жидкости (далее, РЖ) на выходе ГМ, т.е. тормозного момента на валу, представляет собой гидравлическое дросселирующее устройство с функцией регулирования.

Стойка 4 приборов предназначена для измерения и передачи данных измерения в компьютер, визуального контроля, аварийной сигнализации работы стенда и ДВС, содержит: измерительные устройства частоты вращения вала ДВС, давления РЖ на выходе ГМ, температуры РЖ в сливном отводе ДУ, баке, масла и воды в системах смазки и охлаждения ДВС, манометры контроля давления РЖ в маслоохладителе стенда и системе смазки ДВС, измерительный преобразователь активной мощности тока. Преобразователь измеряет мощность ЭМ: приводную - при холодной обкатке, тормозную - при горячей обкатке, проверке рабочих параметров ДВС под нагрузкой.

Измерители частоты вращения вала ЭМ, давления РЖ на нагнетательном отводе ГМ, преобразователь мощности имеют выход интерфейс RS485.

Компьютер 5 предназначен для приема данных от измерительных устройств стенда по интерфейсу RS485, их обработки и вывода на монитор для визуального контроля, управления стендом, архивизации параметров обкатки и проверки ДВС, представляет собой персональный компьютер с преобразователем интерфейсов USB-RS485. На монитор компьютера выводятся: тормозной момент и мощность гидротормоза; частота оборотов ДВС; мощность, потребляемая ЭМ на привод ДВС, крутящий момент прокручивания вала ДВС при холодной обкатке; мощность, отдаваемая ЭМ в сеть; тормозной момент электротормоза при горячей обкатке ДВС с нагрузкой; суммарные значения мощности и тормозного момента.

Маслоохладитель 6 предназначен для охлаждения РЖ, сливаемой из ДУ в бак.

Устройство плавного пуска (далее, УГШ) 8 предназначено для плавного пуска ЭМ и регулирования тормозного момента ЭМ при работе в генераторном режиме регулированием напряжения тока питания ЭМ от сети. Для этого УПП, кроме функции программируемого плавного пуска, имеет функцию ручного плавного регулирования напряжения тока с помощью встроенного переменного резистора.

Теплообменник 9 предназначен для охлаждения воды в системе охлаждения ДВС за счет смешения холодной и горячей воды, заправки системы, состоит из бака, крана и присоединительных к ДВС частей.

Работа стенда осуществляется в следующем порядке. ДВС устанавливают на раму, соединяют карданным валом валы ДВС и ЭМ. Включают стенд к сети, с помощью УПП запускают ЭМ привода-тормоза, проводят холодную обкатку ДВС. В процессе обкатки по контрольно-измерительным приборам контролируют частоту вращения вала, давление и температуру масла, температуру воды, а по данным на мониторе компьютера - мощность, потребляемую ЭМ на прокручивание вала ДВС. Холодную обкатку завершают по прекращению снижения потребляемой мощности на прокручивание ДВС.

Горячую обкатку под нагрузкой, проверку максимального крутящего момента и мощности ДВС осуществляют торможением гидротормозом и электротормозом.

Гидротормоз позволяет настраивать тормозной момент от нуля до максимального значения бесступенчато, величина момента зависит от рабочего объема и давления на нагнетательном отводе ГМ и не зависит от частоты оборотов ДВС. Настройку момента осуществляют регулированием давления на нагнетательном отводе ГМ рукояткой управления дросселирующего устройства, контролируя момент и мощность торможения по монитору компьютера.

Электротормоз активируют включением ЭМ к сети, когда гидротормоз не обеспечивает требуемого момента, работает с перегрузкой, что увеличивает тормозной момент стенда на 35…50%. Тормозной момент зависит от частоты оборотов вала и напряжения тока на ЭМ. На заданной частоте оборотов ДВС момент настраивают регулированием напряжения тока на ЭМ ручкой управления переменного резистора УПП, контролируя момент и мощность торможения по монитору компьютера.

Режимы обкатки (частота оборотов ДВС, тормозной момент, продолжительность обкатки) и параметры проверки (мощность, максимальный крутящий момент) устанавливают, руководствуясь технологической инструкцией на модель, модификацию ДВС.

Оснащение стенда гидротормозом и электротормозами позволяет достичь значимых технического, экономического результатов и обеспечить стенду конкурентоспособность.

Так, стенд, оснащенный ГМ с рабочим объемом 400 см3/об, давлением 25 МПа и ЭМ 37 кВт/ 1000 об/мин, способен развивать тормозной момент на 20% больше, чем стенд с ЭМ с преобразователем на 250 кВт. При этом расчетная цена стенда по меньшей мере в 3 раза меньше, чем предлагаемого сегодня стенда с ЭМ, импортными частотным преобразователем и рекупратором на 250 кВт. При этом устройство стенда несравнимо проще, почти вдвое уменьшается занимаемая площадь, не потребуются расходы на реконструкцию электросетей, увеличение мощности источников электропитания предприятия (трансформатора, генератора).

Разработана конструкторская документация опытного образца стенда.

1. Стенд для обкатки двигателей внутреннего сгорания, содержащий электромашину, гидромашину, отличающийся тем, что привод-тормоз оснащен электромашиной с двумя присоединительными выходами вала ротора, причем один из них соединен с валом обкатываемого двигателя, другой - с валом объемной гидромашины.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что привод-тормоз оснащен электромашиной, пределы частоты вращения которой в генераторном режиме находятся в пределах частоты вращения обкатываемого двигателя при горячей обкатке под нагрузкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам испытания авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Предварительно для данного типа двигателей проводят испытания с измерением остаточного объема масла в опорах двигателя после останова при нескольких значениях времени выбега роторов за счет различного отбора мощности от роторов двигателя, строят зависимости остаточного объема масла в опорах от времени выбега Q=f(τ) и величины отбора мощности от времени выбега N=f(τ), определяют время выбега и потребную величину отбора мощности от роторов двигателя при допустимом значении остаточного объема масла в опорах двигателя, а при проведении испытаний и в ходе эксплуатации двигателя осуществляют выбранный отбор мощности от роторов двигателя.

Изобретение относится к области технической диагностики в процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания по расходу топлива на холостом ходу и уровню механических потерь.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к управлению объемом впрыска топлива согласно объему всасываемого воздуха. Технический результат заключается в снижении пропуска зажигания до перехода в отказоустойчивый режим.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам испытаний газотурбинных двигателей. Способ испытаний газотурбинного двигателя включает испытания при отказе системы управления при превышении максимально допустимой температуры газа перед турбиной.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). В способе испытаний ГТД предварительно проводят испытания репрезентативного количества двигателей от трех до пяти на выбранном режиме работы двигателя, измеряют температуру газа перед турбиной и за турбиной при различном положении угла установки направляющих аппаратов компрессора высокого давления, определяют величину изменения температуры газа перед турбиной и за турбиной при изменении положения угла установки направляющих аппаратов компрессора высокого давления, затем при приемо-сдаточных испытаниях двигателя на выбранном режиме работы измеряют температуру газа перед и за турбиной, и при несоответствии измеренных температур заданным значениям изменяют угол установки направляющих аппаратов компрессора высокого давления до достижения заданных значений температуры газа перед турбиной и за турбиной.

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин, в частности к устройствам для определения экологической безопасности технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики электромагнитных механизмов с подвижным якорем, в магнитную цепь которых встроен постоянный магнит.

Изобретение относится к стендам для проведения термодинамических исследований эффективности работы тепловых насосов. Испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, теплообменник-охладитель хладагента, установленный между конденсатором и регулирующим вентилем расположены последовательно.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам испытания двигателей внутреннего сгорания. Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого способа, заключается в определении момента срыва толщины масляного слоя в режимах рабочего хода и газообмена, характеризующего контакт трущихся поверхностей на уровне микронеровностей посредством сигналов датчиков.

Изобретение может быть использовано для анализа быстропротекающих процессов в рабочих колесах турбомашин в процессе поузловой доводки рабочих колес турбин и компрессоров газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к области обкатки двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство для подачи приработочной присадки в камеру сгорания ДВС, содержащее емкость с присадкой 9; впускной коллектор 1, во входной части которого установлен распылитель 2, снабженный кольцевым 10 и центральным 11 каналами; выпускной коллектор 15, снабженный трубопроводом 16 для отвода не израсходованной присадки обратно в емкость 9.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при их изготовлении.

Изобретение относится к области эксплуатации машин и машиностроению и может быть использовано при обкатке, контроле, испытании и диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обкатке дизеля K6S310DR тепловоза ЧМЭ-3, оборудованного при прохождении капитального ремонта, сталеалюминиевыми вкладышами подшипников коленчатого вала.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности может быть использовано для приработки деталей в процессе обкатки двигателей после их изготовления или ремонта.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к ускоренной обкатке двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к измерительной технике, и может быть использовано при ремонтно-диагностических работах с двигателями внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для приработки и испытания двигателей внутреннего сгорания при их производстве и капитальном ремонте.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к электротормозным стендам для проведения обкатки и диагностики двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способам технической диагностики дефектов подшипников качения газотурбинного двигателя при испытаниях и в эксплуатации и может найти применение в двигателестроении для выявления наличия дефекта недостаточной смазки подшипника качения. Технический результат изобретения - повышение надежности диагностики на начальной стадии развития дефекта смазки подшипника; оперативность получения диагноза появления дефекта смазки подшипника и расширение возможностей способа диагностики. В способе диагностики технического состояния подшипника качения ротора газотурбинного двигателя, изменяют частоту вращения ротора, наблюдают за появлением в спектре корпусной вибрации составляющих, равноотстоящих от составляющей на частоте вращения ротора, если они отстоят на величину первой критической частоты вращения и при этом увеличивается температура подшипника, делают вывод о появлении дефекта его недостаточной смазки. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение тормозного момента применительно к современным дизельным ДВС при мощности электромашины привода-тормоза, необходимой только для привода ДВС при холодной обкатке, упрощение устройства стенда. Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый стенд оснащен приводом-тормозом, содержащим электромашину и гидромашину, причем электромашину с двумя присоединительными выходами вала ротора, один из которых соединен с валом ДВС, другой - с валом объемной гидромашины, а электромашина в генераторном режиме работы, т.е. в режиме тормоза, имеет пределы частоты вращения, находящиеся в пределах частоты вращения вала ДВС при горячей обкатке под нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх