СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE TEST BENCH AND METHOD OF ICE TESTING

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания на стенде, в частности в малогабаритных многоцелевых двигателях, работающих при знакопеременных нагрузках.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство амортизирующей знакопеременной передачи, соединяющее выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным стендом через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, включающее контроль осевого перемещения выходного вала (патент РФ на изобретение №2367806, МПК F02B 79/00).
Недостатками известного устройства является то, что происходят поломки выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, а работоспособность передачи проверяется только при остановленном двигателе. Кроме этого в результате повышенной вибрации при обкатке возникает поломка двигателя и амортизирующей передачи.
Известен способ испытания двигателя, включающий контроль диагностических параметров выходного вала двигателя до и после испытания (патент РФ на изобретение №2150592, МПК F02B 79/00, G01M 15/00).
Недостатками известного способа являются:
- недостаточная достоверность замера осевого перемещения выходного вала двигателя, так как он производится при неработающем и не нагруженном двигателе;
- отсутствие непрерывного контроля работоспособности амортизирующей передачи;
- увеличенное время проведения испытания;
- увеличенный расход электроэнергии топлива и смазочных масел из-за анализа результатов после испытаний, при отрицательных показаниях параметров испытания не прерываются;
- влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков за счет того, что в стенде для испытаний ДВС, содержащего амортизирующую знакопеременную передачу, соединяющую выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, дополнительно установлены излучатель света и фотоприемник, а на присоединительные фланцы закреплены диски с отверстиями соосно к диску, закрепленному на присоединительном фланце выходного вала двигателя, при этом за отверстием присоединен под углом 45° отражатель с возможностью прохождения луча от излучателя света через отверстия и отражатель на фотоприемник. Диаметр отверстия на диске, закрепленном через присоединительный фланец к нагрузочному устройству, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту фланцев относительно друг друга, длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения выходного вала. Излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вращения выходного вала двигателя. В стенд дополнительно введены вибродатчик и вычитатель. Вибродатчик установлен на двигателе и выходом соединен с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника.
Поставленные задачи по способу испытаний двигателя внутреннего сгорания заявленным стендом решаются тем, что перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение. На отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема проведения испытания двигателя, на фиг.2 изображен стенд с кронштейном, где кронштейн, источник света и фотоприемник условно повернуты на 90°, на фиг.3 показана электросхема конкретного выполнения стенда, на фиг.4 - стенд с диафрагмой. На фиг.1, 3, 4 луч света условно изображен пунктирной линией.
Стенд для испытания ДВС, состоит из испытываемого двигателя 1, соединенного выходным валом 2 через амортизирующую передачу 3 с нагрузочным устройством 4. Амортизирующая передача 3 включает в себя установленные на шлицевом валу присоединительные фланцы 5, 6 с резиновыми вкладышами. На фланцы установлены диски 7, 8 с отверстиями 9, 10 соосно друг другу и параллельно оси вращения двигателя 1. Диаметр отверстия 9 на присоединительном фланце 5, соединяющем нагрузочное устройство 4 с амортизирующей передачей 3, равен диаметру луча излучателя света 11, установленного стационарно. Радиус отверстия 10 на присоединительном фланце 6, соединяющем выходной вал 2 с амортизирующей передачей 3, равен максимально допустимому повороту фланцев 5, 6, возникающему при изменении нагрузки на выходном валу 2. На присоединительном фланце 6, соединяющем испытываемый двигатель с амортизирующей передачей 3, сзади отверстия 10 под углом 45° установлен отражатель 12. Над отражателем стационарно установлен фотоприемник 13. Размеры фотоприемника больше допустимых величин осевого перемещения выходного вала 2. Один выход фотоприемника 13 соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а другой - с входом вычитателя 15. На двигателе 1 установлен вибродатчик 16, который одним выходом соединен с блоком анализа работоспособности и контроля 14, а другим - с входом вычитателя 15. Выход вычитателя соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а выход блока анализа работоспособности и контроля соединен с входами сигнального 17 и печатающего 18 устройств. Излучатель света 11 и фотоприемник 13 установлены на кронштейне 19 с возможностью поворота и установки в разных точках вокруг оси вращения двигателя 1. Кронштейн устанавливается в положение, при котором помехи от вибрации работающего двигателя минимальны.
Стенд работает следующим образом.
Нагрузочное устройство 4 раскручивает двигатель 1, затем создает нагрузочный момент в соответствии с условиями работы в агрегате, для которого двигатель предназначен. При знакопеременном нагружении присоединительные фланцы 5, 6 перемещаются относительно друг друга, устраняя ударные нагрузки. При обкатке луч, на каждом обороте двигателя, проходит от излучателя света 11 через отверстия 9, 10 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Каждое отклонение луча от центра фиксируется в блоке анализа работоспособности и контроля 14. В случае непопадания луча на фотоприемник 13 блок анализа работоспособности и контроля 14 подает сигнал на сигнальное устройство 17 о поломке амортизирующей передачи 3.
При отклонении присоединительных фланцев 5, 6 на большую величину из-за поломки амортизирующей передачи 3 происходит выдавливание резиновых вкладышей, поломка шлицевого соединения, скручивание вала. Испытания останавливают. Кроме этого блок анализа работоспособности и контроля 14 дополнительно подает сигнал на сигнальное устройство 17 об остановке испытаний в случае отклонения луча от центра фотоприемника 13 вдоль оси вращения на величину больше половины допуска на осевое перемещение выходного вала 2.
Кронштейн 20 в процессе испытания может быть перемещен в разные положения вокруг оси вращения двигателя 1 для точного замера осевого перемещения выходного вала 2. Вибродатчик 16 измеряет вибрацию двигателя и передает параметры вибрации в блок анализа работоспособности и контроля 14. В случае превышения вибрации допустимых значений блок анализа работоспособности и контроля подает сигнал на сигнальное устройство 17 и выводит на печатающем устройстве 18 протокол испытаний с указанием причин отказа. Для исключения остановки испытаний от допустимой вибрации двигателя 1 другой выход вибродатчика 17 передает величину вибросмещения на вычитатель 15, который, в свою очередь, передает разность величин вибросмещения двигателя и перемещений выходного вала 2.
Заявленный способ испытания ДВС стендом реализуется следующим образом.
Перед испытанием осевое перемещение выходного вала 2 устанавливают в среднее положение при помощи измерительного индикатора. На отверстие 10 в присоединительном фланце 6, закрепленном на выходном валу 2 двигателя 1, присоединяется диафрагма 20 с отверстием 21, равным отверстию 9 на диске 7. Отверстия 9, 10 и 21 выставляются соосно за счет перемещения диска 8. Луч от излучателя света 11 пропускается через отверстия 7, 21 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после этого диафрагму 20 снимают.
Заявленный способ применялся для испытания дизельных двигателей ТМЗ450Д и ТМЗ520Д, предназначенных для разного типа исполнительных механизмов. Большая достоверность испытаний достигалась тем, что на стенд двигатель ставился на те амортизаторы, на которых он будет работать с данным исполнительным механизмом. Знакопеременная нагрузка программировалась на выходном валу в соответствии с нагрузкой от конкретного исполнительного механизма, а осевое перемещение выходного вала проверялись во время динамических нагрузок.
Нагрузочное устройство 4 представляет собой нагрузочный стенд марки 1DS546V. Излучатель света 11 представляет собой ПЗС матрицу типа S2311, блок анализа работоспособности и контроля 14 состоит из порогового блока (операционный усилитель 14УД6) и микропроцессора. Вычитатель 15 представляет собой разностный сумматор на базе операционного усилителя К140УД7, вибродатчик 16 представляет собой пьезоэлектрический преобразователь ДН-3, сигнальное устройство 17 представляет собой лампу накаливания, печатающее устройство 18 - принтер.
Использование предлагаемой конструкции стенда и способа испытаний ДВС позволяют:
- проводить достоверный замер осевого перемещения выходного вала двигателя при нагрузочном знакопеременном моменте таком, каким будет нагружен двигатель, соединенный с исполнительным механизмом;
- уменьшить время проведения испытаний, так как при превышении допустимых параметров испытания останавливаются;
- уменьшить расход электроэнергии, топлива и смазочных масел;
- исключить влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний, так как замеры проверяются автоматически;
- избежать поломок выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, так как ее работоспособность проверяется при проведении испытания;
- избежать поломок двигателя и амортизирующей передачи в результате повышенной вибрации, так как уровень вибрации контролируется в процессе испытания.