Гидравлическое нагружающееустройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к ввт. свмд-ву — (22) Заявлено 170479 (21) 2754941 -25-06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 30.0331,Бюллетень No 12

Дата опубликования описанмя 0504.81 (51)М. Клз

G 01 M 15/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 43. 001 (088.8) научного центра AH СССР (54 ) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖАЮШЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к испытанию двигателей, преимущественно двигателей внутреннего сгорания, транспортных, большой мсицности и на неустановившихся режимах.

Известны гидравлические негру>кающие устройства для двигателей внутреннего сгорания, содержащие корпус, ротор с валом внутри корпуса, подводящие и отводящие трубы и систему регулирования момента 51).

Использование известных нагружающих устройств (НУ) не позволяет имитировать работу испытуемого двигателя 15 с теми транспортными средствами, приведенный момент инерции которых меньше собственного момента инерции вращающихся с валом масс НУ, т. е. в тех эксплуатационных режимах, в кото- 20 рых ускорение вала испытуемого двигателя равно или превышает собственную его добротность по скорости (определяемую отношением наибольшего развиваемого испытуемым двигателем крутящего момента к собственному его моменту инерции), значение которой у современных транспортных двигателей большой мощности (свыше 1000 кВт) превышает

1000 рад./с . 30

Известны гидравлические нагружающие устройства, содержащие корпус, ротор с валом внутри корпуса, подводящие и отводящие трубы и систему регулирования момента, причем ротор имеет внутри рабочие полости, соединенные с подводящими трубами, а отводящие трубы соединены с корпусом.

Такие НУ имеют корпус-статор с вклацышами по внутренней рабочей поверхности, ротор с полуэллиптическими ячейками, жестко укрепленный на нагрузочном валу, клапан управления нагрузной, осуществляющий регулирование объема жидкости, находящейся в рабочей зоне гидротормоэа, подводящую и отводящую жидкость трубы. При работе гидротормоза вода под действием центробежной силы на роторе приобретает кинетическую энергию и отдает ее в виде работы трения о стенки ротора и статора f,2).

Нецостаток таких гидротормозов состоит в том, что они не позволяют осуществить режим холоцной прокрутки (обкатки) испытуемого двигателя и те эксплуатационные режимы, при которых энергия передается от транспортного средства к двигателю., например движение транспортного средства накатом

817505 при включенной трансмиссии), имеют заниженный тормозной момент при малых частотах вращения, малую скорость и низкую точность регулирования динамических нагрузок.

Цель изббретения - расширение вос проиэводимых испытательных статичес5 ких и динамических режимов при испы:таниях транспортных двигателей внутреннего сгорания.

Поставленная цель достигается тем, .что ротор выполнен в вице труб, укрепленных радиально по поверхности вала, вал имеет осевой карал, соединяющий подводящие трубы с полостями ротора, каждая из радиальных труб на внешнем конце снабжена по меньшей.мере двумя соплами, ориентированными в противоположные стороны перпендикулярно плоскости, проходящей через оси вала и трубы, а система регулирования момента выполнена 2О в виде клапанов, размещенных перед каждыи соплом.

На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 — семейство возможных его граничных характеристик, "момент-скорость".

Гидравлическое нагружающее устройство содержит (фиг. 1) вал 1, .имеющий со стороны нерабочего конца осевую полость 2, на котором установлен ротор, выполненный в виде радиальных труб 3 (на фиг. 1 их число равно четырем). Внутренние полости этих труб сообщаются через осевую полость

2 вала 1 с подводящей трубой 4, которая через обратный клапан 5 сообщает- Зэ ся с отводящей трубой 6, расположенной в нижней части корпуса 7, запол- ненного жидкостью так, что ротор находится выше ее уровня. Подводящая

4 и отводящая 6 трубы снабжены регули-40 руюшими клапанами 8 и 9 соответственно управляемьэщ дистанционно от системы управления стенда и связывающими гидравлическое нагружающее устройство с внешней гидравлической системой. 4

На внешних концах радиальных труб 3 установлено по два сопла 10, ориентированных в противоположные стороны перпендикулярно плоскости, проходящей через оси вала и трубы, каждое из сопел сообщается с полостью радиальной трубы через клапан 11,например уравновешенную поворотную заслонку). Управление положением клапанов

11 осуществляется системой регулирования величины и направления крутя- ээ щего момента. на валу нагружающего устройства.

Гидравлическое нагружающее устройство работает следующим образом.

В исходном положении вал 1, свя- 40 эанный с валом испытуемого двигателя внутреннего сгорания, не вращается, все клапаны 11 закрыты, регулирующий клапан 8 открыт и в подводящую трубу 4 подана рабочая жидкость фЯ под избыточным давлением. Обратный клапан 5 предотвращает ее поступление в корпус 7 через отводящую трубу б.

Система регулирования воздействует на клапаны 11, установленные перед соплами, ориентированными против рабочего направления вращения вала 1, и открывает доступ жидкости к этим соплам. Струи жидкости, извергаемой из этих сопел, создают за счет реактивных сил движущий крутящий момент на валу 1, который под действием этого момента вращается в рабочем длй испытуемого двигателя направлений.

Этим создается режим прокрутки двигателя. Когда частота вращения вала

1 достигает требуемой величины, в ,цвигатель подают топливо, закрывают клапаны 11, установленные перед соп-. лами, ориентированными против направления вращения и открывают клапаны

11 перед соплами, ориентированными по направлению вращения вала 1, который теперь приводится во вращейие испытуемым двиг; телем. жидкость, выбрасываемая из этих сопел, создает тормозной крутящий момент на валу двигателя. Избыток жнцкости отводится иэ корпуса 7 по отводящей трубе 6 через регулирующий клапан 9. Таким образом, в гидравлическом нагружающем устройстве осуществляется воспроизведение,цвигательных н тормозных крутящих моментов на валу испытуемого двигателя эа счет жидкости, подводимой к нему под избыточным давлением от внешнего источника, причем величи+ на этих моментов зависит от величины давления подводимой жидкости, величины проходного сечения регулирующего клапана 8, положения клапанов 11 н скорости вращения вала 1.

При вращении вала 1 испытуемым ,цвигателем, закрытых регулирующих клапанах 8 и 9 и открытых клапанах

11 в группе сопел, ориентированных в какую-нибудь одну сторону, жидкость, находящаяся в нижней части корпуса 7, за счет центробежных сил, возникающих в массе жидкости в полостях рациальных труб 3, засасывается через отводящую трубу б, обратный клапан

5, подводящук трубу 4, осевой канал

2 вала 1 в полости труб 3 и поступает через открытые клапаны 11 к соответствующим соплам.

При этом создается тормозной момент на валу 1, определяемый силами, необходимыми для разгона масс извергаемой из сопел жицкости от нулевой их скорости в корпусе 7 до окружной скорости вращения сопел, и момент сил реакции выбрасываемой из сопел жидкости, направление которого опре,целяется тем, какая группа сопел работает.

Для иллюстрации действия предлагаемого нагружающего. устройства на фиг. 2 прецставлено семейство его

55 граничных характеристик — зависимость крутящего момента М на валу 1 в ункции скорости ) вращения этого вала.

Поскольку при соответствующем управлении регулирующим клапаном В и клапанами 11 предлагаемое нагружающее устройство способно развивать как активный (движущий), так и тормозной крутящие моменты, то обласТь его возможных характеристик охватывает все четыре квадранта . плоскости М вЂ , т ; е. может использоваться при испытаниях реверсивных двигателей . На. фиг. 2 изображена рабочая область при испытании нереверсивных двигателей внутреннего сгорания-.

При закрытом регулирующем клапане

8 область возможных характеристик ограничена Фигурой OCDEFO, причем кривая ОС характеризует зависимость момента нагружения от скорости вращения вала 1 при полностью открытых кла-20 панах 11 в группе сопел торможения.

При этом кривая CD соответствует огра-. ничению момента, кривая DE — ограничению мощности, а кривая EF — скорости.

Кривая OF — характеризует зависимость 25 величины момента от скорости при полностью открытых клапанах 11 в группе сопел активного (ускоряющего) момента.

Области ОАВСО и OFGKHO сооттветствуют работе нагру>тающего устройства от внешнего источника жидкости под избыточным давлением, причем точки А и Н для данной конструкции нагружающего устройства определяются наибольшим давлением подводимой извне ><идкости.

Наличие в предлагаемом устройстве радиально к валу расположенных труб, заполненных жидкостью и сообщающихся с подводящей трубой, обеспечивает ему свойство самоэасасывания жидкости и 40 позволяет сообщить кинетическую энергию жидкости, движущейся в полостях радиальных труб при вращении ротора и открытых клапанах любой группы сопел. 45

Наличие сопел на внешних концах радиальных труб позволяет использовать для нагружения испытуемого двигателя энергию (крутящий момент) сил реакции струй жидкости дополнительно к нагружению эа счет кинетической энергии, причем эти две составляющие крутящего момента могут как суммироваться, так и вычитаться в зависимости от того, какая из групп сопел работает, т. е от направления струй жидкости по отношению к направлению вращения ротора.

Введение управляемых клапанов в пОлости радиальных труб и их установка непосредственно перед соплами ре- е9 шает две задачи. Во-первых, позволяет регулировать величину и направление крутящего момента на валу устройства и, во-вторых, обеспечивает постоянное наличие жидкости в полостях Я радиальных труб,. необходимое для са-, мовсасывания жидкости при любом положении управляемых кЛапанов. Непосредственное соединение отводящей трубы с подводящей обеспечивает в устройстве непрерывность циркуляции ограниченного объема рабочей жидкости, т. е. непрерывность и длительность процесса испытания.

Двигательный режим работы предлагаемого устройства осуществляется по- . дачей в его подводящую трубу жидкости под избыточным давлением, например от гидравлического аккумулятора (при этом должен быть установлен обратный клапан, предотвращающий поступление жидкости иэ подводящей трубы в отводящую), причем активный (двигательный) крутящий момент может быть органиэЬван любого направления, что позволяет воспроизвести, крутящий момент на валу лнФого знака (направления).

Характеристики (фиг. 2) построены по результатам расчетов. Как следует из этих расчетов, собственная добротность предлагаемого нагружающего устройства по скорости (ускорение) может достигать величин, превиаающих в несколько раз собственную добротность современных двигателей внутрен-. него сгорания. Кроме того,. большие секундные расходы рабочей жидкости, циркулирующей в нем, обеспечивают возможность плавного и точного регулирования величины крутящего момента на его валу. Это позволяет утверждать, что с его использованием возможна имитация практически всех эксплуатационных динамических режимов работы транспортных двигателей внутреннего сгорания.

Использование предлагаемого изобретения позволяет полнее воспроизводить натурные условия эксплуатации при стендовых испытаниях транспортных двигателей внутреннего сгорания, что повысит качество и ускорит процеос доводки при разработке и изготовлении двигателей. Кроме того, его применение позволяет сократить процесс испытания двигателей эа счет ужесточения испытательных режимов. Все это позволяет считать, что использование изобретения даст существенный технический и экономическйй эй>фект, величина которого будет определяться объемом внедрения.

Работоспособность предлагаемого гидравлического нагружающего устройства подтвердило испытание упрощенной действующей модели, изготовленной s

ИАПУ ДВНД AH СССР.

Формула изобретения

Гидравлическое нагружающее устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее, корпус, ротор

827505

10 с валом внутри корпуса, подводящие и отводящие трубы и систЕму регулирования момента, причем ротор имеет внутренние рабочие полости, соединечные с подводящими трубами, а отводя ие трубы соединены с корпусом, о т л и ч<.а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения воспроизводимых статических и динамических режимов, ротор выполнен в виде труб, укрепленных радиально по поверхности валв, который имее т осевой канал, соединяющий подводящие трубы с полостями ротора, каждая из радиальных труб на внешнем конце снабжена по меньшей мере„ двумя соплами, ориентированными в противоположные стороны перпенцикулярно плоскости, проходящей через оси вала и трубы, а система регулирования момента выполнена в виде клапанов, размещенных перед каждым соплом.

Источники информации,; принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Р 1430870,. кл. F 1 А, 1976.

2. Райков И. Я. Испытания,цвигателей внутреннего сгорачия. 2», "Высшая школа", 1975, с. 83-84.

817505

Заказ 1318/55

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор Н. Кузнецова Техред М.Федорнак Корректор Г. Назарова