Устройство для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя



Устройство для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя
Устройство для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя

Владельцы патента RU 2689061:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания при их испытании и доводке после модернизации, форсирования или дефорсирования. Устройство содержит обратимую винтовую пару и механизм принудительного изменения взаиморасположения элементов винтовой пары, технологический привод (шестерню, звездочку) кулачкового вала 10 и кулачковый вал 11, к ступице привода (шестерня, звездочка) прикреплена обойма 7 обратимой шарико-винтовой передачи, передающей усилие вращения, возникающее при осевом перемещении винтового вала 5, на сепаратор 8, жестко соединенный с кулачковым валом 11. На хвостовике винтового вала шарико-винтовой передачи смонтирован подшипниковый узел 3 для передачи осевого усилия от механизма осевого перемещения 2 - «винт-гайка» на винтовой вал, при этом корпус подшипникового узла 3 при вращении рукоятки 1 выполняет осевые перемещения совместно с винтовым валом 5 и кулачковый вал изменяет угловое положение относительно привода. Корпус устройства, в котором размещены механизмы и детали (кроме рукоятки управления) закреплен на технологической крышке картера газораспределительного механизма двигателя. Технический результат заключается в упрощении конструкции, в уменьшении габаритно-массовых параметров, снижении трудоемкости подключения и погрешности изменения параметров при стендовых испытаниях и возможности принудительного бесступенчатого изменения углового положения кулачкового вала относительно коленчатого вала на любом режиме испытания двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для изменения углового положения кулачкового вала при испытании двигателя после модернизации газораспределительного механизма (ГРМ), при проведении стендовых испытаний на стадии доводки конструкции вновь разрабатываемых типоразмеров ДВС, при решении задач по форсированию или дефорсированию двигателя и др.

Известно устройство изменения углового положения кулачкового вала относительно коленчатого вала (В.Н. Степанов «Тюнинг автомобильных двигателей» СПб 2000 г.), представляющее собой составную шестерню привода распределительного вала, позволяющую изменять положение ее венца относительно ступицы (угловое положение кулачкового вала относительно коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания).

Известно также устройство (патент РФ №20630522 МПК, F01L 1/34) для установки фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащее звездочку цепного привода, установленного на носке кулачкового вала, и муфту с регулировочными отверстиями; при этом звездочка снабжена отдельным фланцем с регулировочными отверстиями. При регулировании поворачивают звездочку или кулачковый вал на необходимый угол и через совпадающие отверстия соединение фиксируют болтами.

Главным недостатком анализируемых устройств является отсутствие возможности изменения углового положения кулачкового вала на ходу (на работающем двигателе), большой временной разрыв между моментом изменения углового положения кулачкового вала и моментом определения результативности такого изменения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство регулирования фаз газораспределения (патент РФ № 2323352 МПК, F01L 1/352), содержащее ведущий шкив и привод, с валом которого связан кулачковый вал механизма газораспределения, привод выполнен в виде двух планетарных с одинаковым передаточным числом передач, каждая из которых содержит центральный вал, кинематически связанный с центральным колесом через подвижно установленный в общем водиле сателлит, причем центральный вал одной из планетарных передач связан с ведущим шкивом механизма газораспределения, а центральное колесо ее - с поворотным исполнительным механизмом, при повороте этого центрального колеса происходит угловое смещение центральных валов и обеспечивается угловой сдвиг кулачкового вала. Данное устройство соответствует требованию изменения на заданную величину углового положения кулачкового вала на работающем двигателе.

Недостатком такого устройства является его сложность, существенны затраты на изготовление. Например, необходимо изготовить более десяти зубчатых колес повышенной точности, а компоновочная схема и размеры устройства таковы, что потребуются существенные дополнительные конструкторско-технологические работы для подключения его при стендовых испытаниях двигателя.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение габаритно-массовых показателей, снижение трудоемкости подключения устройства при стендовых испытаниях двигателя и возможность принудительного бесступенчатого изменения углового положения кулачкового вала на любом режиме испытания двигателя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя, содержащее кулачковый вал и размещенный соосно с кулачковым валом технологический привод (шестерня, звездочка), соединенный с коленчатым валом, в отличие от прототипа кинематическая цепь передачи движения от привода к кулачковому валу содержит обратимую винтовую пару и механизм принудительного изменения взаиморасположения элементов обратимой винтовой пары.

Винтовая пара выполнена преимущественно в виде обратимой шарико-винтовой передачи, включающей обойму, содержащую участок внутренних прямолинейных шлицев, жестко соединенную с приводом, сепаратор, соединенный с кулачковым валом двигателя, и вал с винтовой нарезкой и прямолинейными шлицами для осевого перемещения вала с винтовой нарезкой относительно обоймы, между сепаратором и валом в винтовых канавках расположены тела качения, предназначенные для передачи усилия с вала с винтовой нарезкой на сепаратор.

Для осевого перемещения винтового вала относительно сепаратора на хвостовике вала установлено устройство, содержащее подшипниковый узел и связанный с ним механизм изменения осевого взаиморасположения винтового вала и сепаратора резьбовым соединением, гайка резьбового соединения жестко соединена с корпусом, в котором размещены все детали устройства, а корпус закреплен на технологической крышке картера газораспределительного механизма.

В результате патентного поиска не выявлено технических решений, идентичных заявленному. Новая совокупность признаков, а именно, винтовая передача, встроенная между приводом кулачкового вала и кулачковым валом, ручной привод принудительного изменения взаиморасположения элементов винтовой пары и размещение устройства на технологической крышке картера механизма ГРМ позволяют получить новый технический результат - упрощение конструкции, уменьшение габаритно-массовых параметров, снижение трудоемкости и погрешности измерения параметров на всех режимах испытания двигателей, что подтверждает причинно-следственную связь новой совокупности признаков и достигаемого результата, которая не была известна из уровня техники до создания данного технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство может применяться в машиностроении (двигателестроении) при проведении НИОКР по модернизации газораспределительного механизма, форсированию и дефорсированию двигателей и на стадии доводки новых ДВС, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение поясняется чертежом (Фигура), где представлена схема устройства для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя. Устройство содержит технологический привод (шестерню, звездочку) кулачкового вала 10 (не содержит шпоночного соединения) и кулачковый вал 11, к ступице привода (шестерня, звездочка) прикреплена обойма 7 обратимой шарико-винтовой передачи, имеющая участок с внутренними прямолинейными шлицами 6, которые сочленяются с шлицевым участком вала с винтовой нарезкой 5; эти шлицы предназначены для передачи момента вращения от обоймы (привода кулачкового вала) к валу с винтовой нарезкой. Полупогруженные в винтовые канавки тела качения 9 (шарики) передают усилие вращения на сепаратор 8, жестко соединенный с кулачковым валом 11. На хвостовике винтового вала шарико-винтовой передачи у подшипниковой опоры 4 смонтирован подшипниковый узел 3 для передачи осевого усилия от механизма осевого перемещения 2 - «винт-гайка» на винтовой вал, при этом корпус подшипникового узла 3 при вращении рукоятки 1 может совершать только осевые перемещения совместно с валом 5 с винтовой нарезкой. Корпус, в котором размещены механизмы и детали устройства (кроме рукоятки управления) закреплен на технологической крышке картера газораспределительного механизма двигателя.

Устройство работает следующим образом. Двигатель монтируют на испытательный стенд, снабженный устройствами контроля угловой скорости коленчатого вала, крутящего момента, измерения углового положения кулачкового вала, расхода топлива и др. После установки (монтажа) устройства для принудительного бесступенчатого изменения углового положения кулачкового вала двигатель запускают, прогревают и устанавливают один из предусмотренных планом испытаний режим нагрузки. Вращением рукоятки управления 1 оператор перемещает вал с винтовой нарезкой 5 в осевом направлении, возникающая при этом тангенциальная составляющая силового взаимодействия тел качения 9 и винтовой канавки вала 5 поворачивает в тангенциальном направлении сепаратор 8 и связанный с ним кулачковый вал 11 на определенный угол относительно обоймы 7 и привода кулачкового вала 10.

Если коррекция углового положения кулачкового вала выполнена в благоприятном направлении, улучшающем наполнение и удаление отработавших газов, то угловая скорость коленчатого вала двигателя будет возрастать при неизменном цикловом расходе топлива, и ее (угловую скорость) следует вернуть в соответствие плану испытания уменьшением циклового расхода топлива. За наилучшее значение углового положения кулачкового вала для данного режима испытания принимают такое, при котором отклонения углового положения кулачкового вала в «плюс» или в «минус» ведут к снижению мощности при данном минимальном расходе топлива. Аналогичные действия выполняют на всех режимах, включенных в план испытаний, а полученная при реализации плана испытаний информация является основой технического задания на проектирование систем управления работой газораспределительного механизма двигателя.

Устройство обеспечивает возможность принудительного бесступенчатого изменения углового положения кулачкового вала на любом режиме испытания двигателя, упрощение конструкции, снижение габаритно-массовых показателей, снижение трудоемкости и погрешности измерения исследуемых параметров.

1. Устройство для бесступенчатого принудительного изменения углового положения кулачкового вала при стендовых испытаниях двигателя, содержащее кулачковый вал и размещенный соосно с кулачковым валом технологический привод, соединенный с коленчатым валом, отличающееся тем, что кинематическая цепь передачи движения от привода к кулачковому валу содержит обратимую винтовую пару и механизм принудительного изменения взаиморасположения элементов обратимой винтовой пары.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовая пара выполнена в виде обратимой шарико-винтовой передачи, включающей обойму, содержащую участок внутренних прямолинейных шлицев, жестко соединенную с приводом; сепаратор, соединенный с кулачковым валом двигателя, и вал с винтовой нарезкой и прямолинейными шлицами для осевого перемещения вала с винтовой нарезкой относительно обоймы, между сепаратором и валом в винтовых канавках расположены тела качения, предназначенные для передачи усилия с вала с винтовой нарезкой на сепаратор.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для осевого перемещения вала с винтовой нарезкой относительно сепаратора на хвостовике вала с винтовой нарезкой установлено устройство, содержащее подшипниковый узел и связанный с ним механизм принудительного изменения осевого взаиморасположения винтового вала и сепаратора резьбовым соединением, гайка которого жестко соединена с корпусом, в котором размещены все детали устройства, а корпус закреплен на технологической крышке картера газораспределительного механизма.



 

Похожие патенты:

Заявляемое изобретение относится к областям техники, связанным с испытаниями электрореактивных двигателей с высоким удельным импульсом, например стационарных плазменных и ионных двигателей.

Изобретение относится к обеспечению испытаний газотурбинных двигателей, в частности отладки лопаточного аппарата компрессоров и турбин, а также может быть использовано в практике измерений деформаций, температур, вибраций на любых вращающихся и подвижных частях агрегатов.

Изобретение относится к области контроля технического состояния газотурбинных двигателей (ГТД), а именно к способу вибродиагностирования газотурбинного двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ выявления ухудшения характеристик датчика выхлопных газов двигателя заключается в том, что измеряют соответственные концентрации множества составляющих выхлопных газов с помощью газоанализатора, принимающего поток выхлопных газов из двигателя, и категоризируют каждую составляющую или в группу окислителей, или в группу восстановителей.

Объектом изобретения является способ мониторинга лопаточного колеса (22) авиационного двигателя, содержащий: считывание по меньшей мере одного временного сигнала, связанного с моментами прохождения лопаток (23) лопаточного колеса перед датчиком (21); определение текущей фазы полета летательного аппарата; при этом для каждого полета из серии полетов летательного аппарата приводят в соответствие по меньшей мере часть каждого временного сигнала с заранее определенной фазой полета; и для каждой лопатки (23), для каждого полета и для каждой заранее определенной фазы полета измеряют среднее положение (24С) вершины лопатки, называемое положением равновесия.

Предложены способ и датчик для обнаружения твердых частиц в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Датчик твердых частиц содержит наружную неперфорированную трубку с множеством отрицательных электродов на протяжении внутренней поверхности; центральный перфорированный элемент с множеством положительных электродов на протяжении наружной поверхности указанного центрального элемента.

Группа изобретений относится к способу, аппаратуре и системе для оценки нормальности или ненормальности измеренного датчиком физического параметра устройства. Для оценки контрольные значения для рабочего параметра устройства сохраняют в средствах хранения данных, при помощи средств обработки данных вычисляют оценочное значение параметра определенным образом, вычисляют соответствующую погрешность, вычисляют оценочное значение дисперсии физического параметра для значения рабочего параметра, вычисляют вклад аномалии измеренного значения, сравнивают вклад аномалии измеренного значения с порогом, при превышении порога отображают измерение как ненормальное на интерфейсных средствах.

Изобретение относится к энергетике, в частности к способам испытаний турбин. Способ газодинамических испытаний малоразмерных турбин включает изготовление одного или нескольких альтернативных вариантов испытываемой турбины, поочередную установку их на испытательном стенде, создание эквивалентных натурным условий работы - характерного давления по критериям Маха и Рейнольдса.

Изобретение может быть использовано в системах очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Способ для выпускной системы двигателя.

Группа изобретений относится к инструменту валидации системы мониторинга агрегата авиационного двигателя, системе мониторинга и способу валидации системы мониторинга.

Изобретение может быть использовано в транспортных двигателях внутреннего сгорания, снабженных системой рециркуляции выхлопных газов. Способ работы двигателя (10) заключается в том, что уменьшают поток выхлопных газов одного или более специальных цилиндров (4) рециркуляции выхлопных газов (EGR), обеспечивающих внешнюю рециркуляцию выхлопных газов к цилиндрам (1), (2) и (3) двигателя, в ответ на повышение крутящего момента, требуемого водителем.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ для двигателя с наддувом заключается в том, что определяют условия работы двигателя.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Система управления двигателем гибридного транспортного средства содержит контроллер с инструкциями, хранимыми в его долговременной памяти для обеспечения работы транспортного средства, в том числе: в ответ на более низкий, чем пороговое значение, требуемый крутящий момент и более низкую, чем пороговое значение, степень заряженности системной аккумуляторной батареи, обеспечивают работу двигателя с первым коэффициентом сжатия с использованием цикла Аткинсона.

Изобретение может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Система электрогидравлического привода клапанов двигателя внутреннего сгорания включает гидроцилиндр (1), плунжер (2), гидронасос (15), редукционный клапан (16) и магистраль (11) слива масла в картер двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя транспортного средства осуществляется в двигателе (10), имеющем цилиндры двигателя, разделенные на первую группу (18) цилиндров, выделенную для рециркуляции отработавших газов, и вторую группу (17) цилиндров, состоящую из остальных цилиндров двигателя.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам управления двигателем внутреннего сгорания. Устройство (30) управления для двигателя (2) внутреннего сгорания, включающего в себя камеры (6) сгорания, порты (8, 10), соединенные с камерами (6) сгорания, и клапаны (12, 14).

Группа изобретений относится к области автомобилестроения, в частности к устройству для подачи сжатого воздуха к пневмоустройствам в автомобилях, в частности тормозным устройствам в автомобилях, в которых сжатый воздух отбирается из камеры сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания посредством управляемого клапана.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для системы двигателя заключается в том, что в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель (10), когда работают по меньшей мере один впускной клапан (52) и один выпускной клапан (54), модулируют эталонное напряжение датчика (126) отработавших газов при закрытой и открытой впускной дроссельной заслонке (62).

Изобретение относится к способу для улучшения запуска двигателя. В одном из примеров способ выбирает первый цилиндр для приема топлива после останова двигателя с положением цилиндра относительно верхней мертвой точки такта сжатия цилиндра.

Изобретение относится к способам и системам для подавления преждевременного воспламенения в двигателе, работающем с продувочным воздухом. Устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения, используемое для обеспечения положительного перекрытия между впускным и выпускным клапанами, настраивается в ответ на указание преждевременного воспламенения, чтобы кратковременно уменьшать перекрытие клапанов.

Изобретение может быть использовано в транспортных двигателях внутреннего сгорания, снабженных системой рециркуляции выхлопных газов. Способ работы двигателя (10) заключается в том, что уменьшают поток выхлопных газов одного или более специальных цилиндров (4) рециркуляции выхлопных газов (EGR), обеспечивающих внешнюю рециркуляцию выхлопных газов к цилиндрам (1), (2) и (3) двигателя, в ответ на повышение крутящего момента, требуемого водителем.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания при их испытании и доводке после модернизации, форсирования или дефорсирования. Устройство содержит обратимую винтовую пару и механизм принудительного изменения взаиморасположения элементов винтовой пары, технологический привод кулачкового вала 10 и кулачковый вал 11, к ступице привода прикреплена обойма 7 обратимой шарико-винтовой передачи, передающей усилие вращения, возникающее при осевом перемещении винтового вала 5, на сепаратор 8, жестко соединенный с кулачковым валом 11. На хвостовике винтового вала шарико-винтовой передачи смонтирован подшипниковый узел 3 для передачи осевого усилия от механизма осевого перемещения 2 - «винт-гайка» на винтовой вал, при этом корпус подшипникового узла 3 при вращении рукоятки 1 выполняет осевые перемещения совместно с винтовым валом 5 и кулачковый вал изменяет угловое положение относительно привода. Корпус устройства, в котором размещены механизмы и детали закреплен на технологической крышке картера газораспределительного механизма двигателя. Технический результат заключается в упрощении конструкции, в уменьшении габаритно-массовых параметров, снижении трудоемкости подключения и погрешности изменения параметров при стендовых испытаниях и возможности принудительного бесступенчатого изменения углового положения кулачкового вала относительно коленчатого вала на любом режиме испытания двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх