Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность работы устройства. Устройство содержит ленту 3 фольги, один конец которой жестко закреплен на верхней торцовой поверхности цилиндра 2, а другой через поворотный ролик 4, размещенный в пазу нижней части стенки цилиндра 2, связан с натяжной парой 5. Тензодатчики 6 деформации, измеряющие силу трения между поршнем 1 и цилиндром 2, размещены на ленте 3 фольги 3 и расположены вне цилиндра между поворотным роликом 4 и натяжной парой 5. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (1) „- 01 М 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4442500/25-06 (22) 20.06 ° 88 (46) 30 06 90, Ъкп, Ф 24 (7 l) МГТУ им, Н. Э, Баумана и Всесоюз— ное производственное объединение

Союз вуз прибор и (72) С. В. Путинцев, N, С. Песоцкий, M,Ã,Ïoëÿêîûà, В,К.Чистяков, I

А,С.Шаповалов и С.А.Аникин (53) 621.436.001.4 (088,8) (56 ) Автор ское свидетель ство СССР .)1 - 1264022, кл. G О1 М 13/00, !984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИ1Ы

ТРЕНИЯ В ЦИ1ИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЕ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57):1зобретение относится к двигателестроению H позволяет повысить надежность работы устройства. Устройство содерхлт ленту 3 фольги, один конец которой жестко закреплен на верхней торцовой поверхности цилиндра 2, а другой через поворотный ролик 4, размещенный в пазу нижней части стенки цилиндра 2, связан с натяжной парой 5. Тензодатчики 6 деформации, измеряюшие силу трения м..жду поршнем

- i <, ;ûðîì 2, размещены на ленте 3 фольги и расположены вне цилиндра между поворотным роликом 4 и натяжной парой 5 ° 3 з, п,ф-лы, 2 ил.

1575077.Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для измерения силы трения н цилиндропоршневой гру ппе (ЦПГ) двигателя внутрен5 наго сгорания (ДВС) .

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства, На фиг. "1 изображен цилиндр двига теля, продольное сечение на фиг. 2 i устройство, частичный вырез, Устройство содержит поршень 1, раэ крещенный н цилиндре 2, имеющем на внутренней поверхности расположенные продольном напранлении ленты 3 фоль-15

Ги у которых один конец путем прижа1ия голонки цилиндра (не показана) жестко сняэан с верхней торцевой поверхностью цилиндра 2, а другой конец через поноротный ролик 4, находящился н пазу, выполненном н нижней части стенки цилиндра 2, связан с натяж ной парой 5, выполненной н виде чер вячной передачи и размещенной за пределами цилиндра 2 на блок-картете (не 25 показан), При этом на ленте 3 фольги на участке между поворотным роликом

4 и натяжной парой 5 размещены тензодатчики 6. Образующая поноротного ролика 4 выполнена вогнутой с радиусом кривизны, равным радиусу внутренней поверхности цилиндра для устранения смятия ленты, Устройство работает следующим образом, При работе ДВС на установившемся тепловом режиме сила трения поршня 1 и поршневых колец вызывает продольную деформацию растяжения — сжатия ленты

3 фольги на участке хода поршня 1.

Благодаря предварительному растяжению ленты 3 натяжной парой 5 через поворотный ролик 4, указанную деформацию испытывает также участок ленты между поворотным роликом 4 и натяжной парой

5, имеющий тензодатчики 6, которые преобразуют деформацию ленты 3 в пропорциональнои, силе трения электрический сигнал, подлежащий регистрации, Лспольэование н качестве упругого измерительного элемента лент металлиI ческой фольги 3 расположенных непосредственно на внутренней поверхности цилиндра 2, устрайяют необходимость выполнения продольных направляющих па- с зон в стенке цилиндра 2 ДВС, что позволяет сохранить его жесткость на исходном уровне, Кроме, того, устранение продольных пазов в цилиндре 2 приводит к резкому (в 1,5-2 раза) снижению прорыва газов через уплотнение поршневых колец, Размещение тензодатчлкон нне эоны трения поршня 1 и устраненле

Вредных ноэдейстний давления и температуры смазки и газов позволяет полностью решить нопрос продления срока службы и надежной работы тензодатчикон 6.

Предотвращение сминания ленты 3 при движении поршня 1 обеспечивается предварительным растяжением ленты при помощи натяжной пары 5, импе льзуемой также при тариронке и калибровке устройства.

Размеры ленты (ширина и толщина) определяются требованием надежности работы ее н условиях многоциклоного нагружения усилием растяжения-сжатия, обеспечением нормального функционирования и поршневых колец, осущестнлением смены напранления силового потока на ленте через поноротный ролик.

Выполнение этих требований возможно при использовании ленты 3 фольги из прочного упругого сплава, например, нихрома, манганита и др. при ширине, не приводящей к сминанию ленты на сгибах, и толщине, находящейся н поле допусков на зазор псы поршень-цилиндр и на отклонение от правильной геометрии поршня и цилиндра, Минимальную неличину площади поперечного сечения ленты можно ohpepелить иэ соотношения

S=ЬЬ=Г-м-ы- -с-, (1)

С 3

I где F — максимальная величина слмекс лы трения, приходящаяся на ширину ленты b — допу ск аемо е напр яже ни е на разрыв материала ленты;

Ъ, h — ширина и толщина ленты фольги

D — диаметр цилиндра, Ширина ленты выбирается с учетом выполнения условия работы ленты без смятия и лежит в пределах

33/20) Ь ) D/15, а толщина ленты определяется по уранне нию

I= макс

h > —---L l>

Максимальное значение толщины ленты для обеспечения работоспособности устройстна и двигателя не должно превышать суммы допусков на отклонения от правильной геометрии внутренней по1575077 ерхности цилиндра

h с г„+,+ „ (2) где Х, Р, д> — полусуммы допусков на ! Э нецилиндричность, некру глость отклонения от прямо5 линейности ооразуюших, соответственно, . Таким образом, выбор толщины ленты необходимо производить в следующих пр едел ах

Ь ЯЗ hc J +d,+ з (3)

Для выполненных конструкций, например, для двигатеЛя 4210, 5/12 (Д144) 15 размеры ленты составляют: ширина b 57 мм, толщина h 30-40 мкм, В ряде случаев, например при исследованиях режимов масляного голодания, применения маловязкого моторного мас- 20 ла и др, возникает необходимость подавления сил трения на поверхности ленты фольги, обращенной к стенке цилиндра> где условия смазки становятся хуже, чем на поверхности ленты, сопря- 25 женной с поршнем. Хотя эти силы по произведены м оценка» на порядок ниже регистрируе»ых и, кроме то го, имеют локальный характер проявления и места приложения, они нежелательны с 3р точки зрения надежности работы устройства, так как могут быть при мной преждевременного истирания или с»инания ленты. Указанный недостаток устраняется путем нанесения на сопря— женную с цилиндром поверхность ленты фольги на длине контакта ленты с поршнем слоя антифрикционного самосмаэывающего материала, например, соединений граФита или солей молибдена лю- 4О бым известным методом, например, путем электроосаждения, При этом мини-. мальная толщина слоя покрытия такова, что обеспечивает заполнение микровпадин поверхности ленты, а максимальная 41 толщина слоя способствует предотвраще нию металлического контакта ленты с цилиндром при местном внедрении ьикро- выступов поверхности цилиндра в антифрикционный слой в случае пиковых íà- gp груэок на полосу или резком ухудшении у словий с»аз ки .

На.) t 3В и ц где t — толщина слоя антифрикционнои И го покрытия, 55

R, R — параметры шероховатости ленты фольги и внутренней поверхности цилиндра, соответственно.

Использование ленты 3 фольги позволяет упростить конструкцию устройства дпя измерения силы трения в ЦПГ эа счет того, что отпадает необходимо ст ь к омпен сир ов ат ь дей ст вне газ овой силы на упругий измерительный элемент: сила давления газов лишь прижимает -ленту к стенке цилиндра, Продольное перемещение ленты 3 под действием силы трения происходит в пределах упругих деформаций, т. е. весьма незначительно, поэтому трение между лентой

3 и цилиндром 2 не влияет на измеряемую величину. фор мул а изобретения

1. Устройство для измерения силы

;трения в цилиндропоршневой группе дви-! гателя внутреннего, сгорания, содержащее цилиндр, размещенный в нем поршень и упругие измерительные элементы с тепзодатыками, причем один конец каждого упруго"

ro измерительного элементажестко связан с уплотнительным буртом цилиндра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, устройство дополнительно содержит поворотный ролик и натяжную пару, размещенную вне. цилиндра, а упругие измерительные элементы выполнены в виде ленты фольги иэ упругого металлического»атернапа, причем конец каждой ленты, противоположный жестко связ анно»у с цилиндром через поворотный ролик, раэмещенжй в пазу стенки цилиндра с возможностью вращения, связан с натяжной нарой, а тензодатчики размещены на ленте ф шьги между поворотным роликом и наема; ной парой.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч ею щ е е с я тем, что образующая поворотного ролика выполнена вогнутой с радиусом кривизны, равняем радиусу внутренней поверхности цилиндра.

3, устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ленты фсщьги предварительно растянуты с помощью натяжной пары, 4. Устройство по пп. 1 и 3, о тл и ч а io щ е е с я тем, что ширина b

:и толщина h ленты фольги определяются соотношениями

D/20)byD/15, \

F макс

) д . 1 7 3t

-«- — — (М dÐ+д + " где D — диаметр цилиндра;

1575077

Составитель В,.Горбунов

Техред М.Ходанич

Редактор М,Iîâòèí

Корректор М.Самоирская

Заказ 1780 Тир аж 442 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и, открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Š— максимальная величина силы

Мсе КС трения в цилиндропоршневой группе, приходящаяся на ширину ленты Ь;

1 Ь.1 — допускаемое напряжение на разI рыв материала ленты; полусуммы допусков на нецилиндричность, некруглость, отклонение от прямолинейно сти образующей соответственно,