УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИИ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС)

Устройство для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС)
Полезная модель относится к триботехнике и может быть использована для исследования и демонстрации износа материалов с использованием высокотехнологичных добавок в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).
5
Из уровня техники известна конструкция машины трения, которая состоит из станины, узла трения с размещенным в нем образцом и цилиндрическим контробразцом, и приводом вращения цилиндрического контробразца [«Машина трения» SU 1635069 (А1) (Попченко Ю.А., Скуратовский А.К., Заболотский Л.В., Климанов А.С.) МПК G01N 3/56, 15.03.1991] [1].
Недостатком этого технического решения [1] является то, что привод, который содержит электродвигатель и клиноременную передачу, обеспечивает взаимное перемещение образца и контробразца только в одном направлении - в направлении вращения контробразца.
Это приводит к невозможности исследований износа материалов в условиях реверса, то есть при противоположном (обратном) вращении контробразца.
Необходимость такой демонстрации и исследований обусловлены тем, что общее влияние нагрузки и переменной по направлению скорости скольжения вызывают возникновение режима трения без смазки, а это, в свою очередь, приводит к передеформированию поверхностных слоев и к изменению характера и интенсивности износа.
Из уровня техники также известна наиболее близкая по технической сути машина трения для испытания материалов в условиях обратно-вращательного движения, которая содержит станину, узел трения с размещенными в нем образцом и цилиндрическим контробразцом, и привод вращения цилиндрического образца, который дополнительно содержит кривошипный механизм [«Машина тертя для випробування матерiалiв в умовах зворотно-обертального руху» UA 152243 (U) (Нацiональний технiчний унiверситет України «Київський полiтехнiчний iнститут») МПК (2006) G01N 3/56, 15.06.2005] [2].
Это техническое решение касается машины трения, которая работает следующим образом.
Привод обеспечивает движение контробразца, в результате чего между ним и образцом возникает сила трения, которая регистрируется с помощью системы измерения основных параметров.
Угол поворота контробразца регулируется изменением эксцентриситета кривошипного механизма.
Недостатком этого технического решения [2] является отсутствие возможности демонстрации триботехнических свойств в реальном времени и на элементах реальных механизмов, например двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Кроме того, невозможно исследовать влияние ударной нагрузки в узлах трения, в которых, кроме того, предварительно используются легко разрушаемые материалы, в связи с чем такая нагрузка в данном случае является особой составной частью при износе контактирующих поверхностей.
Например, исследовать и продемонстрировать работу самого опасного, с точки зрения эксплуатации подшипникового узла двигателя внутреннего сгорания (ДВС), шатунного подшипника скольжения, где вкладыши изготовлены из легкоплавкого материала (баббит, ЦАМ или тому подобный) взаимодействуют со стальной шейкой вала в присутствии ударных нагрузок.
Из уровня техники заявители не обнаружили известные устройства, пригодные для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в результате чего заявители считают, что устройство для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС), которое заявляется, не имеет прототипа.
В основу полезной модели поставлена техническая задача создать и реализовать такое устройство, которое бы давало возможность исследовать и демонстрировать свойства триботехнических материалов в реальном времени и на реальных механизмах двигателя внутреннего сгорания (ДВС), смонтированного на автономной платформе.
Технический результат, который достигается при решении поставленной технической задачи, заключается в повышении достоверности демонстрации результатов исследований свойств триботехнических материалов в реальном времени и на реальных механизмах двигателя внутреннего сгорания (ДВС), как в стационарных условиях, так и, при перемещении устройства на другое место исследования с помощью передвижной или самоходной автономной платформы.
Поставленная техническая задача решается, а ожидаемый технический результат достигается тем, что устройство для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС) характеризуется тем, что на автономной платформе установлены двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с быстросъемными поддоном картера и крышкой газораспределительного механизма, который связан трубопроводом и электрической сетью с топливным баком и аккумуляторной батареей, установленными на этой же автономной платформе.
Благодаря созданию устройства для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС), которое использует натуральный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), оборудованный быстросъемными поддоном картера и крышкой газораспределительного механизма, который связан трубопроводом и электрической сетью с топливным баком и аккумуляторной батареей, установленными на этой же автономной платформе, достигается повышение достоверности натуральной демонстрации результатов исследований свойств триботехнических материалов в реальном времени и на реальных механизмах двигателя внутреннего сгорания (ДВС), как в стационарных условиях, так и при перемещении устройства на другое место исследования с помощью передвижной или самоходной автономной платформы.
Устройство для исследования и демонстрации триботехнических свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС) поясняется прилагаемым чертежом и примером его осуществления со ссылками на чертеж.
Конструкция стенда схематически показана на чертеже, где на платформе 13, снабженной колесами 14, установлен двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 1, в корпусе которого расположены газораспределительный вал 3, и коленчатый вал 5 с поддоном картера 4 а также с крышкой газораспределительного механизма 2, работу которого обеспечивают карбюратор 6, топливный бак 7, стартер 9, аккумуляторная батарея 8, генератор 10 и радиатор 11.
Отвод выхлопных газов выполняется через выхлопную систему 12 с глушителем,, при необходимости, снабженную катализатором.
Для удобства визуального контроля установлено зеркало 15.
Наблюдение за температурой вкладышей ведут с помощью инфракрасного термометра (пирометра) 16.
Существенными признаками заявленного технического решения является размещение на автономной платформе 13 двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1 с быстросъемными поддоном картера 4 и крышкой газораспределительного механизма 2, который связан трубопроводом и електричною сетью с топливным баком 7 и аккумуляторной батареей 8, установленными на этой же автономной платформе 13.
Последовательность исследовательских и демонстрационных операций при использовании устройства выполняют следующим образом.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 1, установленный на платформе 13, предварительно нарабатывает с маслом в картере 4, в которое внесено триботехническое соединение.
Скорость вращения коленчатого вала 5 и срок наработки ДВС 1 с маслом зависит от конкретного триботехнического соединения и поставленной цели при исследовании или демонстрации.
После наработки определенного времени, масло сливается, снимаются поддон картера 4 и крышка газораспределительного механизма 2, после чего монтируют зеркало 15 и пирометр 16.
После этого начинается исследование или демонстрация характеристик сервовитной пленки, которая образовалась во время предыдущей работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1, с маслом и добавленным к ней триботехническим соединением.
Следующим шагом является работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1 без масла в течение установленного регламентом презентации времени, при котором проводится визуальное и инструментальное наблюдение за работой газораспределительного и коленчатого валов 3, 5 на протяжении запланированного срока, для чего используются зеркало 15 и пирометр 16.
Исследования триботехнического состава заключаются в сравнении установленных параметров деталей в тех местах, где они подвергаются трению, например, линейных размеров, твердости и тому подобных параметров, к началу работы устройства с маслом и триботехническим соединением и после работы в заданных режиме и времени, а также без масла за счет сервовитной пленки.
Деталями, которые подлежат исследованиям, могут быть шейки газораспределительного и коленчатого валов 3, 5, стенки цилиндров, поверхности трения компрессионных и маслосъемных колец и тому подобные детали триботехнических пар.
Количество циклов и их длительность обусловливается целью исследования.
На протяжении исследования проводится визуальное и инструментальное наблюдение за работой исследуемых деталей на протяжении запланированного срока, а также, при необходимости, проводится фиксирование информации с помощью фото-, кино-, электронных и тому подобных устройств.
Устройство также может быть использовано для сравнения результатов, полученных при использовании разных триботехнических соединений.
Для этого необходимо для каждого соединения отдельно, например, наработать коленчатый вал 5 в порядке, указанном выше и поставить новые вкладыши подшипников, при этом время предыдущей наработки должно быть одинаковым, а коленчатые валы 5 и вкладыши подшипников изготовлены из одной партии и одинаковыми линейными показателями для максимального снижения погрешностей испытаний.
Для точности испытаний топливо также должно быть одинаковым, а число оборотов и другие показатели должны контролироваться приборами.
Сравнение эффективности триботехнических соединений проводится согласно температурным показателям поверхностей трения, изменению их линейных размеров, показателей твердости, наработки к предельному или полному износу поверхностей деталей и тому подобное.