СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к области технической диагностики дизельной топливной аппаратуры.
Мощностные, экономические и экологические показатели дизельной аппаратуры в значительной мере зависят от технического состояния топливных насосов высокого давления (ТНВД). В процессе эксплуатации параметры насосов часто выходят за пределы регламентированных значений. Это обуславливает необходимость периодической технической диагностики ТНВД, заключающейся в воспроизведении скоростных и нагрузочных режимов работы насосов и измерении их основных параметров, в том числе - средней цикловой подачи топлива (производительности секций) и неравномерности подачи топлива, а также фазовых параметров - угла начала нагнетания и чередования подачи топлива.
Известны стенды для испытания топливных насосов высокого давления (ТНВД), содержащие взаимосвязанные между собой и смонтированные на станине установочную плиту с приспособлением крепления регулируемых насосов, привод для вращения вала насоса, средства регулирования параметров топливоподачи и средства измерения параметров ТНВД (см. US №4348895, G01М 15/00, 1982 г., US №4497201, кл. G01M 19/00, 1983 г., RU №2156377, кл. F02M 65/00, 2000 г., RU №2224907, кл. F02M 65/00, 2004 г.).
Общими недостатками известных способов и устройств являются:
- высокая относительная погрешность измерения параметров различных секций насоса, обусловленная используемым принципом одновременного измерения параметров по всем секциям насоса, т.е. наличием нескольких (по числу секций насоса) измерительных каналов;
- высокая стоимость стендов из-за необходимости использования мощного электропривода и обязательного наличия большого количества эталонных аттестованных форсунок для каждого типа насосов (по числу секций).
Известен также стенд для испытания топливных насосов высокого давления, содержащий каркас с плитой, на которой фиксируется испытываемый насос, электродвигатель с маховиком, средства регулирования параметров топливоподачи и средства измерения параметров ТНВД (Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. Москва, 2003 г., стр.565-568).
Недостатки устройства, с помощью которого реализуется известный способ, связаны с необходимостью использования - при одновременном измерении параметров всех секций насоса - мощных (до 15 кВт) электроприводов и набора эталонных форсунок и топливопроводов высокого давления для каждого типа ТНВД. Это приводит к увеличению массогабаритных характеристик и энергоемкости устройства. Кроме того, достаточно сложна переоснастка стенда при испытаниях ТНВД отличающихся по габаритам из-за необходимости обеспечения соосности вала электропривода и вала испытываемого ТНВД.
Задача, решаемая полезной моделью - снижение массогабаритных характеристик устройства и обеспечение возможности регулирования соосности вала электропривода и вала испытываемого ТНВД в широких пределах.
Технический результат - обеспечение высокой универсальности конструкции стенда, обеспечивающей диагностирование широкого спектра ТНВД разных производителей.
Указанная задача решается тем, что стенд для испытания топливных насосов высокого давления, содержащий каркас с плитой, на которой фиксируется испытываемый насос, электродвигатель с маховиком, средства регулирования параметров топливоподачи и средства измерения параметров работы ТНВД, отличается тем, что плита установлена с возможностью вертикального перемещения относительно оси вращения электродвигателя и возвратно-поступательного перемещения вдоль нее, кроме того, установочные площадки для крепления ТНВД установлены с возможностью перемещения поперек плиты, для чего, на продольных направляющих, жестко закрепленных на каркасе ориентированных вдоль оси вращения двигателя, размещена с возможностью перемещения по ним каретка, снабженная винтовым домкратом, на котором закреплена плита, с возможностью сохранения неизменности положения при вертикальной раздвижке домкрата, кроме того, поперек плиты выполнены прорези перпендикулярные оси вращения электродвигателя через которые пропущены соответствующие выступы установочных площадок, при этом у концов выступов выполнены отверстия, снабженные резьбой, соосные друг другу, при этом направление нарезки резьбы этих отверстий принято одинаковым, причем через эти отверстия пропущен стержень середина которого снабжена средством вращения стержня, а оставшиеся участки стержня снабжены резьбой соответствующей резьбе отверстий выступов, при этом на участках стержня направление нарезки резьбы не совпадает.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения, что обеспечивает положительную реакцию на решение технической задачи - снижение массогабаритных характеристик устройства и обеспечение возможности регулирования соосности вала электропривода и вала испытываемого ТНВД в широких пределах.
На фиг.1 показан продольный вид стенда; на фиг.2 показан разрез А-А через плиту стенда; на фиг.3 показан разрез Б-Б через плиту стенда.
На чертежах показаны каркас 1, плита 2, испытываемый насос 3 (ТНВД), электродвигатель 4 с маховиком, средства регулирования параметров топливоподачи 5, средства 6 измерения параметров работы, установочные площадки 7 для крепления ТНВД, продольные направляющие 8, жестко закрепленные на каркасе 1, ориентированные вдоль оси вращения 9 двигателя 4, каретка 10, снабженная винтовым домкратом 11, на котором закреплена плита, 2 с возможностью сохранения неизменности положения (остается горизонтальной и не вращается) при вертикальной раздвижке домкрата 11. Кроме того, поперек плиты выполнены прорези 12 перпендикулярные оси вращения 9 электродвигателя 4, через которые пропущены выступы 13 установочных площадок 7, при этом у концов выступов 13 выполнены отверстия 14, снабженные резьбой, соосные друг другу, направление нарезки резьбы которых принято одинаковым, причем через эти отверстия пропущен стержень 15 середина которого снабжена средством 16 вращения стержня, а оставшиеся участки стержня снабжены резьбой 17, при этом на участках стержня 15 направление нарезки резьбы не совпадает.
Средство регулирования параметров топливоподачи 5 включает в себя топливный бак и подкачивающий насос известной конструкции, снабженный электронным блоком управления, обеспечивающим контроль за параметрами топливоподачи (они на чертежах не показаны). Эти узлы по конструкции не отличаются от известных, используемых с той же целью.
Средства 6 измерения параметров работы включают датчик давления топлива, расходомер, датчик угловых перемещений электродвигателя, его управляющие и сигнальные цепи (они на чертежах не показаны) Все названные узлы связаны с соответствующим контрольно-измерительным блоком, подключенным к компьютеру (на чертежах не показаны).
При установке на стенд ТНВД 3 отличающегося по габаритам от ранее испытанного, испытываемый насос 3 устанавливают на установочные площадки 7 плиты 2, которые предварительно «подгоняют» под габариты ТНВД (стержень 15 посредством средства 16 вращения, приводят во вращение, вследствие чего концы стержня 15 вращаясь в отверстиях 14 выступов 13, перемещают в прорезях 12 выступы 13 либо навстречу друг другу, либо отодвигают их друг от друга). После этого ТНВД 3 закрепляют известным образом на установочных площадках 7 плиты 2 так чтобы в одной вертикальной плоскости находилась ось вращения 9 электродвигателя 4 и ось вращения кулачкового вала 18 ТНВД. После этого, раздвижкой (или сдвижкой) домкрата 11, соответственно поднимают или опускают плиту 2 обеспечивая соосность оси вращения 9 электродвигателя 4 и оси вращения кулачкового вала 18 ТНВД 3 в горизонтальной плоскости.
Далее кулачковый вал 18 ТНВД 3 соединяют с выходным валом 19 электродвигателя 4. Входной штуцер ТНВД 3 соединяют с нагнетательным трубопроводом системы топливоподачи, выходной штуцер средства 6 измерения параметров работы и выходные штуцера остальных секций ТНВД 3 (кроме измеряемой секции) подключают через обратный топливопровод к топливному баку системы топливоподачи. Средства измерения перемещают на позицию измерения и подсоединяют к первой секции ТНВД 3. Затем включают электропривод 4, устанавливают частоту вращения его выходного вала 19 согласно паспортным данным ТНВД и, задав необходимое число циклов подачи, измеряют среднюю цикловую подачу топлива по величине расхода протекающего через расходомер потока топлива (на чертежах не показан) т.е. для определения производительности ТНВД используют метод измерения с непрерывным потоком.
Определение фазовых параметров секции - угла начала нагнетания или впрыска топлива - производится с помощью датчика угловых перемещений (на чертежах не показан), измеряющего угол поворота выходного вала 19 привода 4, и датчика расположенного между выходным штуцером измеряемой секции ТНВД и форсункой измеряющего фактическое давление потока топлива (на чертежах не показан). При этом каждому значению угла поворота выходного вала привода 4 ставится в соответствие значение давления, измеренное датчиком при данном угле.
Заданные значения углов нагнетания, соответствующие измеряемому ТНВД, заранее вводятся в память компьютера (на чертежах не показан).
Поскольку фазовые параметры секций насоса жестко связаны с кулачковым валом, указанный подход к определению угла начала нагнетания или впрыска топлива является вполне корректным. Отработанное топливо сливается через выходные штуцера секций ТНВД.
После завершения измерения параметров первой секции ТНВД во второй секции ТНВД, повторяют процесс измерения параметров и т.д. для каждой последующей секции.
Измерение расхода топлива в динамике при помощи расходомера позволяет повысить точность измерения параметров насоса и исключить влияние на процесс измерения субъективного фактора.
Использование для измерения фазовых параметров датчика давления и датчика угла поворота кулачкового вала насоса позволяет осуществить прямое определение фазовых параметров и повысить точность их измерения.
Мощность привода, требуемая для проведения измерений одной секции ТНВД, может быть выбрана равной 1 кВт. Это значительно меньше мощности привода в устройстве-прототипе - 10 кВт, необходимой для одновременного измерения параметров всех секций ТНВД, и позволяет снизить массогабаритные характеристики, энергоемкость устройства и его стоимость.