Электромеханический стенд для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электромеханическим стендам для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания, и позволяет обеспечивать возможность испытания нескольких двигателей и получение электроэнергии стабильных параметров при малоизменяющейся выходной мощности нагрузочного генератора. Электромеханический стенд содержит для каждого испытуемого двигателя внутреннего сгорания зубчатую дифференциальную передачу, опорные валы которых соединены с роторами регулирующих асинхронных машин, а выходные валы через общий вал - с нагрузочным генератором, регулирующие асинхронные машины подключены к тиристорным преобразователям частоты, управляющие входы которых соединены с выходами суммирующих усилителей, входы которых подключены к выходам таходатчиков и микропроцессора, другие выходы которого присоединены к компараторам, выходы которых через преобразователи - к двигателям внутреннего сгорания. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к дизелестроению и средствам испытаний двигателей внутреннего сгорания.

Известны стенды для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания с рекуперацией электроэнергии в сеть, содержащие нагрузочный генератор, зубчатую передачу и систему регулирования [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является стенд для обкатки и испытаний двигателя внутреннего сгорания с рекуперацией электроэнергии в сеть, содержащий нагрузочный генератор переменного тока, систему автоматического регулирования и зубчатую дифференциальную передачу, опорное звено которой соединено с регулирующей машиной постоянного тока, снабженный при этом второй машиной постоянного тока, якорь которой электрически связан с якорем регулирующей машины, и электрической машиной переменного тока, якорь которой механически связан с якорем второй машины, имеющей обмотку возбуждения, подключенную к системе автоматического регулирования, которая содержит канал регулирования по нагрузке двигателя с задатчиком, измерителем нагрузки и компаратором, канал регулирования по частоте вращения двигателя с таходатчиком и формирователем и суммирующий усилитель, причем оба канала подключены к обмотке возбуждения второй машины через суммирующий усилитель [2].

Недостатком прототипа является то, что вследствие постепенного ступенчатого режима нагружения двигателя внутреннего сгорания, значение мощности на выходе нагрузочного генератора колеблется.

Задачей изобретения является создание электромеханического стенда, обеспечивающего возможность одновременного испытания нескольких двигателей внутреннего сгорания, работающих на один нагрузочный генератор, и получение электроэнергии стабильных параметров при неизменной или малоизменяющейся выходной мощности нагрузочного генератора.

Поставленная задача решается тем, что электромеханический стенд для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания содержит нагрузочный генератор переменного тока, зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой соединен с таходатчиком, суммирующий усилитель, измеритель нагрузки, соединенный с компаратором.

Новым по сравнению с прототипом является то, что он содержит дополнительную зубчатую дифференциальную передачу для каждого испытуемого двигателя внутреннего сгорания, при этом опорные валы зубчатых дифференциальных передач механически соединены с роторами регулирующих асинхронных машин, а выходные валы через общий вал - с нагрузочным генератором переменного тока, регулирующие асинхронные машины подключены к тиристорным преобразователям частоты, управляющие входы которых соединены с выходами суммирующих усилителей, входы которых подключены к выходам таходатчиков и микропроцессора, другие выходы которого присоединены к компараторам, выходы которых через преобразователь - к двигателям внутреннего сгорания.

Новая совокупность указанных существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата так как появляется возможность испытывать одновременно несколько двигателей внутреннего сгорания и получить практически стабильное значение выходной мощности на выходе генератора за счет установки двигателей внутреннего сгорания на испытание в определенной последовательности, таким образом, что в то время как одни из них работают уже с максимальной или со средней мощностью, загрузка других еще мала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена функциональная схема электромеханического стенда для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащего три двигателя внутреннего сгорания.

Испытуемые двигатели 1 внутреннего сгорания с помощью соединительных муфт 2 через карданные валы 3 соединены с входными валами зубчатых дифференциальных передач 4. Выходные и опорные валы зубчатых дифференциальных передач 4 соединены соответственно с общим валом 5 и регулирующими асинхронными машинами 6. Общий вал 5 соединен с ротором нагрузочного (синхронного) генератора 7, который через выключатель 8 связан с шинами 9 сети переменного тока. Роторы регулирующих асинхронных машин 6 соединены с шинами 9 сети переменного тока через тиристорные преобразователи 10 частоты, к выходам которых подключены измерители 11 нагрузки. Управляющие входы тиристорных преобразователей 10 частоты соединены с выходами суммирующих усилителей 12, входы которых подключены: одни - к выходам таходатчиков 13, находящихся на входных валах зубчатых дифференциальных передач 4, другие - к выходам микропроцессора 14. Другие выходы микропроцессора 14 и выходы измерителей 11 нагрузки подключены к компараторам 15, которые через преобразователи 16 подключены к двигателям 1 внутреннего сгорания. Датчик 17 перегрузки и датчик 18 обратной мощности соединены электрически с отключающим расцепителем выключателя нагрузочного генератора переменного тока.

Стенд работает следующим образом.

В соответствии с разработанной программой очередности включения испытываемых двигателей внутреннего сгорания от микропроцессора 14 подается сигнал на включение двигателей 1 внутреннего сгорания. На фиг. 2 изображены график 1 изменения мощности одного двигателя и график 2 изменения суммарной мощности трех двигателей, которые ставятся на испытание через равные интервалы времени - 19,8 ч (продолжительность цикла испытаний для одного двигателя - 59,5 ч). Коэффициент пульсации мощности (отношение максимальной мощности к средней) равен 1,19. Если увеличить число испытуемых двигателей до шести, то коэффициент пульсации мощности будет равен 1,08, что вполне приемлемо. Таким образом на выходе нагрузочного генератора 7 можно получать электроэнергию стабильной мощности.

Регулирование частоты выходного напряжения осуществляется следующим образом.

Сигнал с таходатчиков 13 подается на суммирующие усилители 12, туда же от микропроцессора 14 поступает сигнал, задающий частоту напряжения (предполагается, что цифроаналоговый преобразователь встроен в микропроцессор). С суммирующих усилителей сигналы поступают на тиристорные преобразователи 10 частоты, которые меняют частоту напряжения питания, подаваемого на асинхронные регулирующие машины 6.

Регулирование нагрузки на каждом двигателе 1 внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Сигнал, пропорциональный моменту на валу двигателя 1, поступает с измерителя 11 нагрузки на компаратор 15. Туда же поступает сигнал от микропроцессора 14, задающий момент нагрузки двигателя 1 внутреннего сгорания в соответствии с программой испытания. Сигнал рассогласования воздействует на преобразователь 16, который увеличивает или уменьшает подачу топлива на двигатель 1 внутреннего сгорания.

Конструкция системы регулирования предусматривает работу в ручном режиме, когда сигналы задания частоты и момента нагрузки поступают на суммирующий усилитель 12 и компаратор 15 от оператора.

Датчик 17 перегрузки и датчик 18 обратной мощности служат для защиты стенда от перегрузок и несоответствия режимов работы.

Электромеханические стенды обеспечивают выработку электроэнергии стабильных параметров в процессе обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания. Эти стенды особенно эффективны в условиях серийного производства двигателей внутреннего сгорания судо-, тракторо-, автомобилестроительных и других производств.

Источники информации, принятые при составлении заявки 1. Двигатель внутреннего сгорания. "Стенды для испытания дизелей".-М.: НИИинформтяжмаш, 1974, N 4-74-4.

2. Авторское свидетельство N 629469, М. Кл.² G 01 M 15/00, прототип.

Формула изобретения

Электромеханический стенд для обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащий нагрузочный генератор переменного тока, зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой соединен с таходатчиком, суммирующий усилитель, измеритель нагрузки, соединенный с компаратором, отличающийся тем, что он содержит дополнительную зубчатую дифференциальную передачу для каждого испытываемого двигателя внутреннего сгорания, при этом опорные валы зубчатых дифференциальных передач механически соединены с роторами регулирующих асинхронных машин, а выходные валы через общий вал - с нагрузочным генератором переменного тока, регулирующие асинхронные машины подключены к тиристорным преобразователям частоты, управляющие входы которых соединены с выходами суммирующих усилителей, входы которых подключены к выходам таходатчиков и микропроцессора, другие выходы которого присоединены к компараторам, выходы которых через преобразователи - к двигателям внутреннего сгорания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2