Стенд для имитации динамических нагрузок и вынужденных колебаний двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является сокращение времени испытаний путем воспроизведения реальных эксплуатационных динамических нагрузок и колебаний двигателя силовой передачи. Стенд содержит основание, закрепленные на нем стойки, размещенные на них нагрузочное устройство в виде быстродействующих тормозов и тормозных муфт, упругих муфт и маховиков, валы и кулачки, шариковые карданы, подвески с рамой и закрепленным на ней испытуемым двигателем, электродвигатели, механизмы качания подвесок вдоль вертикальной и относительно поперечной и продольной осей, датчики частоты вращения и угловой скорости с преобразователем. Механизм качания подвески вдоль вертикальной оси выполнен в виде быстродействующей тормозной муфты и траверсы, соединенной с кулачковыми механизмами, а механизм качания подвески относительно поперечной оси - в виде быстродействующих тормозных муфт, соединенных с подвеской поперечной осью качания, на которой размещен испытуемый двигатель с коробкой передач. Стенд позволяет проводить испытания двигателей в наиболее тяжелых высокодинамических режимах нагружения, характерных для их работы в эксплуатации и вызывающих интенсивный износ и усталостные разрушения их узлов и деталей. 5 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (l È

А1 (g1)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННсз1Й НС ЯИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ |ИЯМ

ПРИ П НТ Оса (21) 4455466/25-06 (22) 05.07.88 (46) 23.06.90. Бюл, ¹ 23 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Ф.Х.Бурумкулов и Ill.Ñ.Нурханов (53) 621.436.001.5{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 4213669, кл. G 01 И 15/00, 24.09.87. (54) СТЕНД ДЛЯ ИМИТАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ

НАГРУЗОК И ВЫНУМЩЕННЬХ КОЛЕБАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАЧИЯ (57) Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является сокращение времени испытаний путем воспроизведения реальных эксплуатационных динамических нагрузок и колебаний двигателя силовой передачи. Стенд содержит основание, закрепленные на нем стойки, размещенные на них нагрузочное устройство в виде быстродействующих тормозов и тормозных

Изобретение относится к испытаниям двигателеи внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам нагружения двигателей в процессе их испытания, и может быть использовано для исследован я процессов изнашивания деталей и узлов ДВС.

Цель изобретения — сокращение времени испытаний.

2 муфт, упругих муфт и маховиков, ва-лы и кулачки, шариковые карданы, подвески с рамой и закрепленным на ней испытуемым двигателем, электродвигатели, механизмы качания подвесок вдоль вертикальной и относительно поперечной и продольной осей, датчики частоты вращения и угловой скорости с преобразователем. Механизм качания подвески вдоль вертикальной оси выполнен в виде быстродействующей тормозной муфты и траверсы, соединенной с кулачковыми механизмами, а механизм качания подвески относительно поперечной оси — в виде быстродействующих тормозных муфт, соединенных с подвеской поперечной осью качания, на которой размещен испытуемый двигатель с коробкой передач.

Стенд позволяет проводить испытания двигателей в наиболее тяжелых высокодинамических режимах нагружения, характерных для их работы в эксплуатации и вызывающих интенсивный износ и усталостные разрушения их узлов и деталей. 5 ил.

На фиг.1 представлен стенд, об- щий вид и разрез А-А; на фиг.2 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 — - разрез В-В на Аиг.1;на фиг.4 — разрез

Г-Г на фиг.1; на фиг,5 — блок-схема стенда.

Стенд содержит основание 1, на котором закреплены стойки 2-7 и S, 9 с направляющими 10 — 13. Н;. стой15733? 3 ках 2 и 3 жестко прикреплены электромагнитные порошковые тормоза 14 и 15. На стойках 4-9, направляющих

10-13 и тормозах 14 и 15 размещены

5 с помощью подшипников 16-46 электромагнитные порошковые тормозные муфты 47-50, маховики 51-56 с переменными съемными массами, упругие муфты 57-60, снабженные пружинами, полые валы 61-64 и сплошной вал 65, четыре пары кулачков 66, шариковые карданы 67-69 с направляющими качания, трверсы 70, 71 с подвеской 72, с рамой, кулачки 73 и ?4 с валами

75 и 76, редуктор 77 с электродвигателем 78, толкатели 79 и 80 кулачков с вилками 81 и 82 и роликами 83-85 и 86-88, подвеску 89 с рамой и электромагнитные порошковые тормозные муфты 90 и 91 на подшипниковых узлах 92-95, электродвигатели 96 и 97, коробка 98 передач, муфта 99 сцепления, маховик 100 двигателя, испытуемый двигатель 101, 25 электродвигатель 102, датчики 103 и

104 частоты вращения и угловой скорости 105 и 106, преобразователь

107, блок 108 управления, датчики перемещения 109 и 110 и моментов сопротивления 111-119, датчики 120 расхода топлива, датчики температуры и давления 121, устройства 122 согласования и регистрирующие приборы 123. Тормозные муфты 47 и 48 при35 креплены к маховикам 51 и 52, последние жестко соединены с упругими муфтами 57-60 при помоши полых валов

61-64, размещенных в тормозах 14 и

15. Маховики 53 и 54 расположены в одной плоскости и жестко соединены с упругими муфтами 57-60, размещенными в роторах тормозов 14 и 15 и на валу 65, а маховики 55 и 56 прикреплены к роторам тормозов 14 и 15 и связаны с маховиком 53 при помощи четырех пар кулачков 66, последние расположены симметрично относительно горизонтальной оси и закреплены попарно на маховиках 53 и 55, 56. Маховик 54, кроме этого, закреплен на

50 валу 65, связанном с шариковым кар даном 67, жестко соединенного с шариковым карданом 68, последний расположен на траверсе 70. Электромагнитные порошковые тормоза 14 и 15 н тормозные муфты 47 и 48, маховики

51-56 с переменными съемными массами, упругие муфты 57-60, валы 61-65, кулачки 66 и шариковые карданы 67 и 68 образуют нагрузочное устройство стенда для имитации динамических нагрузок двигателя — силовых передач машин с прицепными и навесными машинами-орудиямй. Тормозная муфта 50 прикреплена ведомой частью к кулачкам 73 и 74 при помощи валов 75 и 76 и соединена ведущей частью с ведомым валом редуктора 7, последний жестко соединен ведущим валом с валом электродвигателя 78. Кулачки 73 и 74 соединены с толкателями 79 и 80 с помощью вилок 81 и 82 и роликов 83—

85 и 86-88, расположены на стойках, 8 и 9 с помошью шариковых подшипников 41 и 42 и прикреплены к траверсам

70 и 71.подвески 72 с рамой, установленным на направляющих 10, 11 и 12, 1 3 с помощью поступательных шариковых подшипников 43, 44 и 45, 46 ° Тормозная муфта 50, траверсы 70, 71, кулачки 73, 74 с валами 75, 76, толкателями 79, 80, вилками 81, 82 и роликами 83-88,образуют механизм качания подвески 72 с рамой вдоль вертикальной оси. На раме подвески

72 расположена подвеска 89 с рамой, жестко соединенная с тормозными муфтами 90 и 91, размещенными с помощью поцшипйиковых узлов 92-95 и соединенными с валами электродвигателей

96 и 97, закрепленных также на раме подвески 72. Тормозные муфты 90 и

91 образуюг механизм 89 качания подвески с рамой относительно поперечной оси, На раме подвески 89 закреплены коробка 98 передач, жестко соединенная с шариковым карданом 68, муфта 99 сцепления, маховик 100 двигателя, испытуемый двигатель 101.

Вал электродвигателя 102,,закрепленного на стойке 7, жестко соединен с тормозной муфтой 49, расположенной на стойках 7 и 9 и прикрепленной с помощью шарикового кардана 69 к подвеске 72. Тормозная муфта 49 и шариковый кардан 69 образуют механизм качания подвески 72 относительно продольной оси. На основании 1 закреплены также датчики 103 и 104 частоты вращения и датчики 105 и 106 угловой скорости. Датчики 103 и 104 частоты вращения кпиноременной передачей связаны с валом тормозной муфты

47 и ротором тормоза 14, датчик 105 угловой скорости клиноременной передачей связан с шариковым карданом

73373

< u

Стенд работает следующим образом.

После пуска испытуемого двигателя 101 подключают электропорошковые тормоза 14 и 15 и динамометрическую ведомую часть тормозных муфт

47 и 48 с водяным охлаждением при заданном взаимно-угловом положении оС пар кулачков 66 маховиков 53, 55 и

53, 56, а затем включают коробку 98 передач с помощью муфты 99 сцепления, вращающую маховики 51-54 и с запаз-. дыванием на угол Ы маховики 55, 56 по отношению к маховику 53, упругие муфты 57-60, валы 61-65, ведущую часть тормозных муфт 47, 48 и роторов тормозов 14 и 15. Неподвижная часть тормозов 14, 15 и ведомая часть тормозных муфт 47, 48 поглощают мощность двигателя для воспроизведения случайных или произвольных процессов торможения, Тормоза 14 и 15 и тормозные муфты 47 и 48 в процессе торможения с проскаль"-ыванием сооб-щают системе двигатель — силовая передача заданные вынужденные случайные или произвольные колебания вокруг горизонтальной оси и нагружают их моментами сопротивления, имитирующими силы сопротивления машинорудий и движению машины, динамические эксплуатационные режимы нагружения двигателя — силовой передачи машины с прицепными и навесными машинами — орудиями и высокодинамические режимы нагружения при наложении собственных колебаний двигателя — силовой.передачи. Затем включан)т вспо5 могательные электродвигатели 78, 96, 97 и 102, вращающие ведущие части тормозной муфты 50 с помощью редуктора 77 и тормозных муфт 90, 91

20 ния двигателя 101 от Boýäåéñòâès . MHK

5 15

67 нагрузочного устройства и электрически соединен с тормозной муфтой

49 через преобразователь 107, а датчик 106 угловой скорости жестко,соединен с валом кулачка 73 ° Нагрузочное устройство и механизмы качания подвесок стенда снабжены блоком

108 управления, электрически связанным с электропорошковыми тормозами

14 и 15 и тормозными муфтами 47, 48, 50, 90, 91, а испытуемый двигатель (ДВС) — датчиком 120 расхода топлива, датчиками 121 температуры и давления, подключенными через устройство 122 согласования к регистрирующим приборам 123. и 49 с водяным охнаждением, и под— ключают динампметрические ведомые части тормозных муфт 49, 50, 90, 91 в режиме торможения с проскальзыванием. Тормозная муфта -49 в режиме торможения сообщает двигателю 101 колебательные движения вокруг продольной оси подвески 72, а тормозная муфта 50 механизма качания подвески

72 с рамой вдоль вертикальной оси и тормозные муфты 90 и 91 механизма

89 качания подвески с рамой относительно погеречной оси в режима торможения сообщают испытуемому двигателю вертикальные и поперечные колебательные движения, имитирующие вертикальные и поперечные вынужденные случайные или произвольные колебаропрофиля неровности при установивllI!IxcsI H неустановившихся режимах движения машины при агрегатировании ее машинами-орудиями, Колебания подвесок 72, 89 складываются с собственными колебаниями системы двигатель силовая передача и обеспечивают получение тяжелых высокодинамических ре- жимов нагружения, которые имеют место в эксплуатации и вызывают повышенный износ и усталостнь)е разрушения сопряженных деталей ДВС вЂ” силовой передачи. Сигнал от датчика угловой скорости 105 через преобразователь

107 поступает на вход тормозной муфты 49 и автоматически воспроизводит вокруг продольной оси колебания случайного или прризвольнаго режима торможения двигателя 101. Сигналы с блока 108 управления поступают на вход тормозов 14, 15 и тормозных муфт 47, 48, 50, 90, 91 и воспроизводят заданные случайные или произвольные процессы торможения двигате-ля, имитирующие действия моментов сопротивления передвижению машины с прицепными и навесными машинамиорудиями, вертикальные и попереч— ные вынужденные колебания испытуемого двигателя от воздействия микропрофиля неровности при установившихся и неусгановившихся режимах движения машин. Сигналы датчиков частоты вращения 103 и 104, угловой скорости 105 и 106, »еpI-мещения

109 и 110, моментов со»р 1)»аления

111 — 119, расхода o»)I»»а 1?0, тем»ературы и дав»е»ия 121 чбтр ..) устройства 1ZZ сог.))ас()F)

1573373 к регистрирующим приборам 123. Процесс измерения и записи информации автоматизирован.

Стенд обеспечивает наиболее точ5 ное и достоверное воспроизведение эксплуатационных режимов нагружения и вынужденных колебаний. Крутящий момент испытуемого двигателя 101 и модулирующие заданные мсменты сопро- 1() тивления в тормозах 14 и 15 и тормозных муфтах 47 и 48 создают динамические нагрузки, близкие к эксплуата- ционным, при этом маховики 51-56, упругие муфты 57 — 60, валы 61-65 и роторы тормозов 14 и 15, шариковые карданы 67 и 68 служат для имита-ции момента инерции соответствующих вращающихся узлов и деталей силовой передачи, приведенного к валу коробки 98 передач. Взаимноугловое положение пар кулачков 66 маховиков 53, 55 и 53, 56 служит для имитации влияния на двигатель провисания сцепки при агрегатировании машины прицепными машинами-орудиями в период их разгона или торможения. В случаях блокирования пар кулачков 66 обеспечивается имитация влияния жесткой сцепки при агрегатировании машины навесными машинами-орудиями. Neханизм качания подвески 72 с рамой вдоль вертикальной оси служит для имитации реальных эксплуатационных вынужденных вертикальных колебаний двигателя, а механизм качания подвески 89 с рамой — для имитации реальных эксплуатационных вынужденных поперечных колебаний двигателя.

Стенд позволяет приблизить стендовые испытания двигателя к. наиболее тяжелым эксплуатационным при соблюдении идентичности динамических нагрузок и вынужденных колебаний двигателя — силовой передачи в стендовых и эксплуатационных испытаниях, а также сократить время испытаний за счет сообщения двигателю сложных колебательных движений, характерных для эксплуатационных режимов,что вызывает интенсивный износ и приработ«5G ку узлов и деталей и снижает циклы нагружения до наступления усталостных разрушений.

Формула изобретения

Стенд для имитации динамических нагрузок и вынужденных колебаний двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание с закрепленными на нем стойками.с направляющими, на стойках установлены нагрузочное устройство, подвеска с рамой и закрепленным на ней испытуемым двигателем с коробкой передач, вспомогательный двигатель, механизм качания подвески и датчики частоты вращения и угловой скорости с преобразователем, причем механизм качания подвески относительно продольной оси выполнен в виде первой быстродействующей тормозной муфты, снабженной фланцем, при помощи которого ведомая часть первой тормозной муфты жестко соединена с подвеской, а ведущая ее часть — с налом вспомогательного двигателя, нагрузочное устройство выполнено в виде тормозного механизма, содержащего первый и второй быстродействующие тормоза с маховиками, четыре полых вала и четыре пары кулачков, вторую и третью быстродействующие муфты, четыре упругих муфты и четыре маховика, установленных в стойках соосно с,валом, первый и второй маховики прикреплены соответственно к второй и третьей тормозным муфтам, а третий и четвертый маховики установлены в одной плоскости, причем третий маховик связан при помощи вала с испытуемым двигателем, а четвертый маховик через пары кулачков — с маховиками двух тормозов, закрепленные на стойке соосно с валом тормозного механизма и размещенные в них упругую муфту и два полых вала, последние установлены один внутри другого и кажцый из них жестко соединен с упругой муфтой и маховиком, прикрепленным к тормозной муфте, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, стенд дополнительно содержит подвеску с рамой, механизмы качания подвесок вдоль вертикальной и поперечной осей, шариковые карданы с направляющими качения, и датчики переиещения, причем механизм качания подвески вдоль вертикальной оси выполнен в виде редуктора, первого электродвигателя, четвертой быстродействующей тормозной муфты и кулачкового механизма, содержащего два кулачка на валу, сопряженные с кулачками вилки, снабженной роликами, и толкатели двух траверс, ведущая

1573373

1О часть четвертой муфты жестко соединена с выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с валом первого электродвигателя, ведомая часть четвертой тормозной муфты связана при помощи двух валов с двумя кулачковыми механизмами, толкатели двух траверс размещены на направляющих стоек и соединены с подвеской продольной осью качания, механизм качания подвески относительно поперечной оси выполнен в виде второго и третьего электродвигателей, пятый

5 и шестой быстродействующих тормозных муфт, соединенных ведущими частями при помощи продольной оси качания с валами второго и третьего электродвигателей,размещенных на подвеске, а ведомыми частями — с подвесной поперечной осью качания.

1., 3 3 73

1573373

1573373

/-/

Составитель А.Золотов

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 1б39 Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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