Стенд для усталостных испытаний на кручение коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания

Авторы патента:

Девяткина Лариса Константиновна (RU)

G01N3/36 - с помощью пневматических или гидравлических средств

G01M15/02 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

G01M13/00 - Испытание деталей машин (исследование мощности резания режущих инструментов G01N, например G01N 3/58)

Владельцы патента RU 2570333:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и испытаниям на усталостную прочность при кручении. Стенд содержит сервогидравлическое нагружающее устройство (СНУ), элемент коленчатого вала (1), один конец которого жестко крепится через фланец отбора мощности к вертикальной неподвижной стойке (7). Напрессованный с натягом на свободный конец вала каток (2) имеет возможность свободно кататься по опорной плите (5), которая жестко крепится к столу СНУ. Сопряженная с катком (2) поверхность опорной плиты (5) повторяет форму опорной поверхности катка (2). К катку (2) крепится рычаг (4), на который через сферический упор (6), присоединенный к СНУ, передается эксцентричная нагрузка от поршня СНУ, под действием которой жестко связанный с рычагом (4) каток (5) может совершать качательное движение вокруг оси, совпадающей с продольной осью коленчатого вала (1) и передавать крутящий момент элементу коленчатого вала (1). Технический результат заключается в обеспечении задания произвольного закона нагружения. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний на усталость коленчатых валов при кручении, и может быть применено в заводских или исследовательских лабораториях.

Известен стенд для испытаний на усталостную прочность коленчатых валов (а.с. СССР №108240, опубл. 1960 г. ), содержащий электрический двигатель, нагружающее устройство в виде синхронно вращаемых приводом тяг с грузами, испытываемый образец коленчатого вала.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для испытаний трубчатых образцов на усталость при сложном напряженном состоянии (патент РФ №2462697, опубл. 27.09.2012 г.). Установка содержит электродвигатели, червячные редукторы, кривошипно-шатунный механизм, гидронасос, гидроцилиндры со штоками, которые через коромысла осуществляют передачу на испытываемый образец крутящего момента.

Недостатком установки является то, что она не обеспечивает возможности проводить усталостные испытания образца на кручение с произвольным отличным от синусоидального законом изменения крутящего момента по времени.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем проведения усталостных испытаний на кручение коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания с произвольным законом нагружения. Подобные испытания позволят более правильно моделировать условия, в которых работает коленчатый вал при эксплуатации.

Для решения этой задачи в стенде, содержащем элемент коленчатого вала, серво-гидравлическое нагружающее устройство, вертикальную неподвижную стойку, сферический упор, рычаг, коромысло, вместо системы гидроцилиндров со штоками для передачи на коленчатый вал крутящего момента на свободный конец вала напрессовывается цилиндрический каток, который под действием нагрузки от сервогидравлического нагружающего устройства катится по поверхности опорной плиты, совершая качательное движение вокруг оси, совпадающей с продольной осью коленчатого вала, и передает коленчатому валу крутящий момент.

Достигаемый технический результат - возможность задавать произвольный закон изменения крутящего момента по времени, при этом максимально возможная величина передаваемого крутящего момента ограничивается только условием обеспечения неподвижности во фрикционном соединении «коленчатый вал - каток».

Конструкция стенда показана на чертеже.

Стенд содержит элемент коленчатого вала 1, вертикальную стойку 7, опорную плиту 5, цилиндрический каток 2, рычаг 4, сферический упор 6, сервогидравлическое нагружающее устройство.

Стенд для усталостных испытаний натурных коленчатых валов на кручение работает следующим образом. Элемент коленчатого вала 1 через фланец отбора мощности посредством болтов 22 и призонных штифтов 13 жестко крепится к вертикальной неподвижной стойке 7. В свою очередь стойка 7 жестко крепится к столу нагружающего устройства. На второй, свободный конец вала напрессовывается каток 2 с высоким натягом D=0,0025-0,0030. Каток 2 имеет возможность свободно кататься по поверхности опорной плиты 5. Форма сопряженной с катком поверхности опорной плиты повторяет форму катка. Опорная плита жестко крепится к столу нагружающего устройства. С помощью болтов 22 и призонных штифтов 13 к катку крепится рычаг 4. Через сферический упор 6, присоединенный к нагружающему устройству, на рычаг передается эксцентричное усилие от поршня сервогидравлического нагружающего устройства.

Под действием заданного усилия Р рычаг опускается на величину d и вследствие эксцентриситета h точки приложения нагрузки относительно оси рычага одновременно поворачивается относительно продольной оси вала на угол j=d/h. На этот же угол j поворачивается и каток, жестко связанный с рычагом и коленчатым валом, тем самым совершая качательное движение и передавая крутящий момент M=P*h элементу коленчатого вала. При движении поршня в обратном направлении под действием сил упругости каток и элемент коленчатого вала возвращаются в исходное состояние. Таким образом осуществляется преобразование возвратно-поступательного движения поршня сервогидравлического нагружающего устройства в колебательное циклическое кручение элемента коленчатого вала вокруг продольной оси.

Учитывая, что современные сервогидравлические нагружающие устройства позволяют задавать произвольный закон нагружения, в том числе и блочное нагружение, конструкция стенда, осуществляя преобразование возвратно-поступательного движения поршня сервогидравлического нагружающего устройства в циклическое кручение коленчатого вала, позволяет при испытаниях на кручение задавать прозвольный закон нагружения, при этом максимально возможная величина крутящего момента ограничивается только условием обеспечения неподвижности во фрикционном соединении «вал-каток».

Результаты усталостных испытаний коленчатого вала дизеля ЧН26/26 на кручение подтвердили эффективность предлагаемого способа и позволили обеспечить максимальную величину крутящего момента 200 кН×м при отнулевом цикле нагружения.

Стенд для испытаний коленчатых валов на усталостную прочность при кручении, содержащий нагружающее устройство, элемент коленчатого вала, один конец которого жестко крепится через фланец отбора мощности к вертикальной неподвижной стойке нагружающего устройства, отличающийся тем, что в нем используется напрессованный с натягом на свободный конец вала каток, имеющий возможность свободно кататься по опорной плите, которая жестко крепится к столу нагружающего устройства, причем сопряженная с катком поверхность опорной плиты повторяет форму опорной поверхности катка, при этом к катку крепится рычаг, на который через сферический упор, присоединенный к нагружающему сервогидравлическому устройству, передается эксцентричная нагрузка от поршня сервогидравлического нагружающего устройства, под действием которой жестко связанный с рычагом каток может совершать качательное движение вокруг оси, совпадающей с продольной осью коленчатого вала, и передавать крутящий момент элементу коленчатого вала.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, при аттестации, сертификации и исследовании продукции заводов, выпускающих трехниточные шпалы и шпалы с разной шириной колеи.

Способ определения прочности металлических запорных элементов обратного клапана гидрорезного оборудования // 2534003

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности.

Способ испытания железобетонных шпал и стенд для его реализации // 2502062

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, при аттестации, сертификации и исследовании продукции заводов, выпускающих шпалы.

Гидропульсаторная испытательная машина для циклических испытаний образцов материалов или изделий на усталость // 2454652

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним повторяющихся или пульсирующих усилий, более конкретно, путем воздействия на испытываемый образец циклических нагрузок.

Устройство для определения свойств материала при гидростатическом нагружении тонкостенных оболочек // 2410666

Изобретение относится к исследованию механических свойств материала, в частности к определению технологических параметров процессов (усилий, напряжений, деформаций, перемещений).

Установка для испытания образцов материалов // 2404420

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Установка для ударных испытаний образцов материалов // 2404419

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Устройство контроля состояния материала в процессе эксплуатации конструкции, нагруженной давлением жидкой и/или газообразной среды // 2392606

Установка для усталостных испытаний образца // 2376578

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Многоканальная система нагружения // 2303804

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано в стендах прочностных испытаний конструкций. .

Способ оценки работоспособности технологического оборудования при эксплуатации в условиях, вызывающих снижение пластичности и растрескивание металла конструктивных элементов // 2569964

Изобретение относится к оценке работоспособности технологического оборудования при эксплуатации в условиях, вызывающих снижение пластичности и растрескивание металла конструктивных элементов, и может быть использовано при его диагностировании для обоснования возможности, сроков, условий дальнейшей эксплуатации и предупреждения хрупких разрушений.

Способ испытания корпусов турбомашин на непробиваемость и устройство для его реализации // 2569930

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к испытаниям корпусов роторов лопаточных машин на непробиваемость. Способ заключается в том, что на одной из лопаток, установленных в роторе, расположенном внутри неподвижного корпуса, осуществляется ослабление ее поперечного сечения, при достижении ротором заданной частоты вращения и прогреве корпуса и деталей ротора до необходимой температуры проводят обрыв этой лопатки с последующим взаимодействием оборвавшейся части с корпусом.

Способ диагностики топливных форсунок // 2568373

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ диагностики топливной форсунки, в котором для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром двигателя, производят регулирование количества впрыскиваемого топлива или начало/конец синхронизации впрыска топлива в указанный цилиндр.

Способ калибровки вращающего момента // 2566619

Описан способ проверки правильности определения вращающего момента двигателя, включающий: определение вращающего момента двигателя по количеству топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем вращающий момент двигателя получают из таблицы впрыскивания топлива; вычисление первой величины веса транспортного средства по его ускорению и полученному вращающему моменту двигателя; определение вращающего момента вспомогательного тормозного устройства с использованием таблицы вспомогательного тормозного устройства; вычисление второй величины веса транспортного средства по полученному тормозному моменту вспомогательного тормозного устройства и сравнение первой и второй величин веса транспортного средства.

Устройство для многоточечного получения данных/распределения среды, в частности зонд для замера давления в воздухозаборнике турбомашины // 2564364

Изобретение направлено на получение данных или осуществление получения данных или распределения среды многоточечно, точно и быстро с хорошим пространственным разрешением и минимальными габаритными размерами.

Устройство для определения аэродинамических характеристик модели ракеты авиационного базирования // 2564054

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам для измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модели изделий авиационной и ракетной техники при проведении испытаний в аэродинамических трубах.

Способ обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель // 2561963

Изобретение относится к способу обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель, причем упомянутый двигатель имеет, по меньшей мере, компрессор, камеру сгорания и турбину.

Способ испытания эрд и стенд для его реализации // 2561801

Изобретение относится к области электроракетных двигателей и стендов для их испытаний. В способе испытания электроракетных двигателей в вакуумной камере, основанном на том, что истекающее рабочее тело затормаживают на защитной мишени, согласно изобретению, энергию истекающего рабочего тела в виде ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы преобразуют в электрическую энергию, которую выводят за пределы вакуумной камеры для полезного использования.

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания // 2561758

Изобретение может быть использовано для определения технического состояния электронной системы управления и элементов двигателей с распределенным впрыском топлива в процессе их изготовления, технического обслуживания и ремонта.

Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания // 2560972

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателей внутреннего сгорания заключается в измерении давления в масленой магистрали при работе двигателя, отличается тем, что давление масла измеряют в масленой магистрали на участке канала, расположенным между коренным и шатунным подшипниками по оси коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки, и по величине измеренного давления судят о допустимой степени износа шатунного подшипника.

Способ и устройство для диагностирования машин // 2567017

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к техническому диагностированию машин и их деталей, и может быть использована для измерения динамических характеристик машин.