Установка для вибрационных испытаний двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано при вибрационных испытаниях деталей кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания, позволяет повысить точность и сократить трудоемкость испытаний. Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, электродвигатель 5, нагрузочное устройство 6, причем электродвигатель соединен с коленчатым валом двигателя с помощью гибкого вала 8, а нагрузочное устройство 6 - соединительной муфтой 9. Двигатель 1 имеет картер 10, поршень 11, шатун 12, подшипники 13 коленвала противовесы и маховик 15. Перед каждым циклом испытаний на двигатель устанавливают заданный комплект поршней 11, шатунов 12, коленчатых валов 13, регулируют эксцентриситет отверстий под поршневой палей и положение центров массы шатунов при помощи изменения положения грузов и числа прокладок, и также собирают размерную цепь двигателя для проведения испытаний. Затем осуществляют основные режимы работы установки по заданной программе. При этом выполняются оценка и определение фактического спектра вибраций двигателя, вибрационные испытания двигателя в зависимости от конструктивных параметров деталей кривошипно-шатунного механизма и выявление оптимального варианта конструкции. 7 з.п. ф-лы. 28 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4099903/06 (22) 09.05,86 (46) 23.08,91. Бюл, hL 31 (72) М.А.Минасян (53) 621.43 — 001.5(088.8) (56) Григорьев Н.В, и др. Вибрация энергетических машин. Л.: Энергия. 1974, с.190,191. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ

ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано при вибрационных испытаниях деталей кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания, позволяет повысить точность и сократить трудоемкость испытаний. Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, электродвигатель 5, нагрузочное устройство 6, причем электродвигатель соединен с коленчатым валом двигателя с помощью гибкого вала 8, а на„, Я „„1672259 А1 грузочное устройство 6 — соединительной муфтой 9, Двигатель 1 имеет картер 10, поршень 11, шатун 12, подшипники 13 коленвала, противовесы и маховик 15, Перед каждым циклом испытаний на двигатель устанавливают заданный комплект поршней 11, шатунов 12, коленчатых валов 13, регулируют эксцентриситет отверстий под поршневой палей и положение центров массы шатунов при помощи изменения положения грузов и числа прокладок, и также собирают размерную цепь двигателя для проведения испытаний. затем осуществляют основные режимы работы установки по заданной программе. При этом выполняются оценка и определение фактического спектра вибраций двигателя, вибрационные испытания двигателя в зависимости от конструктивных параметров деталей кривошипно-шатунного механизма и выявление оптимального варианта конструкции.

7 з.п.ф-лы, 28 ил.

1672259

10 с учетом различного перекрытия и диэмет- 15

40

50

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при вибрационных испытаниях деталей кривошипно-шатунного механизма в процессе их разработки.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение трудоемкости испытаний.

На фиг,1 представлена установка, общий вид; на фиг.2 — картер, поперечный вид; на фиг.3 — то же, вид сбоку; на фиг.4 — то же, вид сверху; на фиг.5 — схема испытания поршня с учетом различных факторов, на фиг,6 — схема испытания коленчатых валов ров шеек; на фиг.7 — схема коленчатого вала с отрицательным перекрытием шеек; на фиг,8 — схема коленчатого вала с нулевым перекрытием шеек; нэ фиг.9 — схема коленчатого вала с положительным перекрытием шеек; на фиг.10 — 12 — шейки коленчатых валов с положительным, нулевым и отрицательным перекрытиями шеек соответственно; нэ фиг.13 — 15 — коренные шейки коленчатых валов соответственно

01 = d; dl > d и б < d; на фиг1619— шатунные шейки коленчатого вала соответственно при di = d; dl > d u dl < d: на фиг.20 — шатуны с кривизной; на фиг,21— шатуны составные; на фиг.22 — шатун специальный с противовесами и грузами а имметричным расположением центров масс; на фи -,23 — разрез А-А на фиг.22; на фиг.24-26 — комплект коренных подшипников с внутренними диаметрами Ai, Аг и Аз; на фиг.27 — картер, втулка и крышка цилиндров, поперечный разрез; на фиг.28 — то же, вид сверху.

Установка содержит малоразмерный двухтактный двигатель 1 внутреннего сгоранияя (фиг.1) с внешним смесеобрэзованием и контурной поперечной щелевой бесклэпанной продувкой 2 с эксцентричным расположением окон 3 íà втулке 4, приводной электродвигатель 5. нагрузочное устройство 6. Приводной электродвигатель 5 соединяется с коленчатым валом 7 двлгэтеля

1 с помощью гибкого вала 8, а нагруэочное устройство 6 — соединительной муфтой 9, двигатель имеет картер 10, поршень 11, шатун 12, подшипники 13 коленчатого вала, противовесы 14 и маховик 15.

Картер выполнен в форме цилиндра и усечен по хорде в верхней части и образую цей плоскость (полку) 16 (фиг,2). На поперечной плоскости картера с двух его сторон вы полнены резьбовые отверстия 1/ для крепления крышек картера (не показаны).

Пазы 18, выполненные по фор.ле ласточкина хвоста (фиг.3) на полке 16 картера, 25

35 позволяют закрепить цилиндровую втулку 4 (фиг,1) как со смещенной осью вправо или влево по отношению к оси коленчатого вала (фиг.1), так и без смещения, Для обеспечения хода поршня в цилиндре нижняя часть втулки может быть установлена по отношению горизонтальной плоскости 16 (фиг.2) картера на различных глубинах. Для этого в горизонтальной плоскости картера выполнено отверстие 19 (фиг.4) в форме эллипса для обеспечения установки цилиндровой втулки вправо или влево по отношению к оси коленчатого вала.

Щека выполнена прямоугольной формы с двумя отверстиями 20 диаметром dl для закрепления шатунной и коренной шеек (фиг,1З-19).

Фиксация (установгз) шейки в щеке с достаточной жесткостью обеспечивается зэ счет наличия в щеке разрыва 21 и крепежного элемента 22. Шатунная шейка (фиг.19) для обеспечения сборки коленчатого вала с отрицательным перекрытием (фиг.12) имеет выборку 23 (лыска полукруглая) с двух сторон, Диаметр d шатунной и коренной шеек в местах 24 для крепления их в щеках равен диаметру dl (отверстия в щеке). В щеках предусмотрены также резьбовые гнезда (не показаны) для крег ления противоьесоз.

Для вибрационного испытания кривошипно-шатунного механизма (КШМ) с учетом демпфирования ударов и механических колебаний, возникающих в КШМ при движении, стержень 25 шатуна выполнен с кривизной (фиг.20), Для учета влияния длины предусмотрены воэможность замены стержня 26 (фиг.21) шатуна с верхней (поршневой) головкой 27 на стержень другой длины или установка между стержнем 26 и нижней (кривошипной) головкой 28 набора прокладок 29.

Шатун в сборе с грузами состоит из верхней (поршневой) 30 и нижней (кривошипной) 31 головок, стержня 32 с отверстиями, расположенными по длине шатуна параллельно осям поршневой и кривошипной головок. В зти отверстия с обеих сторон вставлены i рузы 33-36 с асимметричным расположением центров масс, которые снабжены болтом 37, гайкой 38 и шайбой

39 для обеспечения удержания грузов на стержне 32 шатуна от выпадания и вращения, Для установки грузов 33-36 в нужное положение вокруг каждого отверстия стержня нанесены (накерненol) несколько меток (не показаны).

С наружной стороны ",.àæàorî груза ЗЗ36 " асимметричным расположением цент1672259 перемещаться по высоте стакана 43 и контрится гайкой 45. 40

55 ра массы предусмотрены ступенчатые выступы 40 и 41. Кривошипная головка имеет резьбовые отверстия, пластины (пакет пластин) 42 и средства для крепления их в отверстиях в различных комбинационных вариантах.

Универсальность картера достигается за счет цилиндрической части, выполненной по размеру, соответствующему траектории движения кривошипа с положительными перекрытиями шеек (фиг.9) и шатуна с максимальной длиной (фиг.21). а также отверстия под комплект коренных подшипников, В комплекте коренные подшипники (фиг.24-26) отличаются тем, что внутренние диаметры их А1, А: и Аэ выполнены равными диаметрам коренных шеек (фиг.14 и 15) соответственно, а наружный диаметр соответствует размеру В в крышке картера 10 (фиг,27).

При наличии такого комплекта подшипников исключается необходимость замены картера и его крышек.

При испытании КШМ с различными перекрытиями шеек коленчатого вала и длинами шатунов цилиндр для каждого случая испытаний должен крепиться таким образом. чтобы не препятствоеать движению

КШМ, Устройство состоит из специального стакана 43 с фланцем 44, внутри которого нарезана резьба по всей длине. Такая же резьба нарезана в нижней части поверхности втулки цилиндра. Фланцем 44 стакан 43 крепится с помощью крепежного элемента (фиг.32) в пазах 18 на горизонтальной плоскости 16 картера 10.

Втулка 4 цилиндра имеет воэможность

На втулку 4 цилиндра на регулировочных прокладках 46 устанавливается крышка 47. Регулировочные прокладки 46 обеспечивают возможность перемещения крышки 47 в зависимости от размеров испытуемых деталей KLUM. Фланец 44 снабжен отверстиями 48, соосными с пазами 18.

Установка работает следующим образом, Перед каждым циклом испытаний на двигатель 1 последовательно устанавливают заданный комплект поршней 11. шатунов 12, коленчатых валов 13, регулируют зксцентриситет отверстий под поршневой палец, положение центров массы шатунов при помощи изменения положения грузов

33-36 и числа прокладок 29, смещают ось втулки 4 цилиндра относительно оси коленчатого вала 13, перемещая фланец 44 со

35 стаканом 43 по пазам 18, в щеки 21 коленчатого вала устанавливают шатунные и коренные шейки заданного диаметра. устанавливают положение крышки 47 QTHQсительно втулки 4 цилиндра, изменял число прокладок 46, устанавливают положение втулки 4 в стакане 43.

Затем осуществляют основные режимы работы установки, которыми являются, работа испытуемого KLIJM двигателя 1 на топливе беэ нагрузки, при этом электродвигатель 5 отсоединен от двигателя внутреннего сгорания; прокрутка испытуемого кривошипношат,нного механизма двигателя 1 от приводного электродвигателя 5 с помощью гибкого вала 8; прокрутка коленчатого вала 7 от электродвигателя 5 при отсоединенной шатуннопоршневой группе.

Предлагаемая установка может применяться также для решения и других задач динамики ДВС, например для испытаний на парциальные крутильные, осевые. изгибные, попарно парциальные, связанные или пространственные (крутильно-изгибноосевые) колебания, испытаний гасителей колебаний (демпферов, антивибраторов и т.д.) уравновешивания и т.д, При этом выполняются: оценка и определение фактического спектра вибрации двигателя; вибрационные испытания двигателя с учетом конструктивных, геометрических и динамических факторов беэ осуществления замены основных неподвижных деталей; выявление оптимального варианта конструкции деталей двигателя в зависимости от минимального уровня шума и вибрации, Ф ормула изобретения

1. Установка для вибрационных испытаний двигателя внутреннего сгорания, содержащая двигатель внутреннего сгорания, снабженный картером с крышками, втулкой и головкой цилиндра, поршнем, шатуном, коленчатым валом с подшипниками, противовесами и маховиroM, а также приводное и нагрузочное устройства, соединенные с двигателем при помощи валов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и сокращения трудоемкости, картер выполнен цилиндрической формы с плоскостью в верхней части и эллипсовидным отверстием, на которой размещен стакан с фланцем, причем на внутренней поверхности стакана выполнена резьба по всей высоте, 1672259 во фланце и верхней плоскости картера выполнены соответственно соосные пазы и о верстия, обеспечивающие возможность горизонтального перемещения стакана с фланцем относительно картера в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, а втулка цилиндра снабжена резьбой в нижней части и установлена в стакане с возможностью перемещения по оси.

2. Установка по п.1. о т л и ч а ю щ а яс я тем, что между крышкой и втулкой цилиндра дополнительно установлены регулировочные прокладки, обеспечивающие перемещение крышки относительно втулки.

3. Установка по п.1, отл и ч а ю ща яс я тем, что коленчатый вал выполнен составным со щеками прямоугольной формы, причем щеки снабжены двумя отверстиями и прорезями для установки сменных шатунных и коренных шеек.

4.Установка по п.1, отл и ча ю щаяс я тем, что крышки картера снабжены

17 7б фланцами r отверстиями для установки сменных подшипников и коленчатых валов, 5. Установка поп.1, отл ич а ю ща я5 с я тем, что поршень снабжен сменной вставкой с эксцентричным отверстием под палец с грузом заданной массы, причем груз . размещен в соответствии с эксцентриситетом отверстия, 10 6.Установка поп.1,отличающаяс я тем, что стержни шатуна выполнены заданной кривизны.

7, Установка поп.1,отличающаяс я тем, что шатун выполнен сборным и

15 снабжен прокладками, установленными между нижней головкой и стержнем, причем стержень снабжен отверстиями для установки грузов с асимметричными центрами масс.

20 8, Установка поп.1, отл ича ю щаяс я тем, что соединительный вал между приводным устройством и двигателем выполнен гибким.

18 18

1672259

1672259 фиг. 6

Cb Ъ

М 1 °

Фиг. 7 фиг. 8 фиг. 9

Фиг. 11 Фиг 1 фиг УО д(р ф )Щ(фиг. 13 фиг. 14

Фиг 20

3 ИЙнЯ Я ,р + -„ " ъ ф .19 иг )б фиг.17 фиг 1В фиг

29

28

1672259

А

35 р >>

Фиг 2д

Фиг. 24

Фиг.25

Фиг 22

Составитель В. Лобанов

Техред М. Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор Л. Гратилло

Заказ 2831 Тираж 336 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

A-4

52 З 52

А

Ю

Ф

1б

10 05 у

- 05

--11

-1

-7g