СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАСЛЯНЫХ НАСОСОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к стендам испытания масляных насосов двигателя внутреннего сгорания.
4
Известен стенд для испытания насосов, содержащий основной и расположенный внутри основного мерный баки, всасывающую и напорную гидролинии, сообщенные с испытуемым насосом, регулируемый дроссель, датчик давления, установленные в напорной гидролинии, устройство контроля, выполненное в виде датчика перемещения мерного бака, при этом основной бак снабжен направляющими, в которых установлен мерный бак с возможностью его перемещения в вертикальном направлении (см. а.с. SU №1416754 А1, МПК F04B 51/00, опубликовано 15.08.88).
4
4
Известен стенд для испытаний насосов, содержащий расходную емкость, к которой подсоединены всасывающая и напорная магистрали испытуемого насоса, дополнительный насос с приемным и нагнетательным трубопроводами, подсоединенными к всасывающей магистрали и емкости, регулируемое нагрузочное устройство, вход которого соединен с напорной магистралью испытуемого насоса, компенсирующую емкость, кольцевой коллектор, установленным на входе в испытуемый насос (см. а.с. SU №1139887 А, МПК F04B 51/00, G01M 15/00, опубликовано 15.02.85).
5
Известен стенд для испытания насосов, содержащий привод насоса, бак, расходомер, регулируемый дроссель с органом управления, который снабжен приводом, выполненным в виде червячной передачи, и связанным с ней шаговым электродвигателем, при этом электрическая система управления снабжена блоком управления шаговым электродвигателем и программным устройством (см. а.с. SU №1645623 А1, МПК F04B 51/00, опубликовано 30.04.91).
5
Известен стенд для испытания насосов, содержащий расходный бак с рабочей жидкостью, связанный всасывающей гидролинией с установленным в ней запорным элементом с испытуемым насосом, напорная гидролиния которого сообщена с расходным баком гидролинией слива с установленными в ней датчиком расхода и нагружающим элементом, дополнительную гидролинию слива с отсечным элементом, подключенную к напорной гидролинии, вспомогательный источник давления, выполненный в виде источника газа и, подключенный к всасывающей гидролинии (см. а.с. SU №1564388 А1, МПК F04B 51/00, опубликовано 15.05.90).
5
Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий электрическую машину постоянного тока, преобразователь, выключатель, средний зажим которого соединен с коллектором электрической машины, а к крайним зажимам подключены встречновключенные диоды и регулятор напряжения (см. а.с. SU №1643976 А1, МПК G01M 15/00, опубликовано 23.04.91).
5
5
Известна гидросистема стенда для испытаний насосов, содержащая бак, предохранительный клапан непрямого действия, состоящий из переливного клапана с полостью управления, гидрораспределитель с каналом слива, выполненным трехпозиционным четырехлинейным, сообщенный с баком, испытуемый насос, подключенный к предохранительному клапану, два дополнительных управляющих предохранительных клапана, подключенных своими входами к полости управления переливного клапана, а отводами - к выходам гидрораспределителя (см. а.с. SU №1645674 А1, МПК F15B 19/00, F04B 51/00, опубликовано 30.04.91).
2
Известен стенд для испытания насосов, содержащий привод насоса, бак, расходомер и регулируемый дроссель, соединенный подводящей гидролинией с нагнетательной магистралью испытуемого насоса, и выполненный с двумя соединяющимися с баком каналами постоянного и переменного расхода, где в канал переменного расхода установлен расходомер (см. а.с. SU №618575, МПК F04B 51/00, опубликовано 05.08.78).
Известен стенд для испытания и обкатки двигателей внутреннего сгорания, содержащий испытуемую машину и приводной двигатель, соединенный с испытуемой машиной гидропередачей, включающей регулируемый насос, кинематически связанный с приводным двигателем, бак и обратимую гидромашину, связанную кинематически с испытуемой машиной, а также гидролинией подвода с регулируемым насосом и гидролинией отвода с баком через регулируемый клапан, причем между гидролиниями установлены предохранительные клапаны, гидролиния отвода соединена с гидролинией подвода через обратный клапан и с баком через вентиль, а выход переливного клапана соединен с полостью корпуса обратимой гидромашины, которая дополнительной гидролинией соединена с баком (см. патент на изобретение №2267761 С1, МПК G01M 15/00 (2006.01), опубликовано 10.01.2006).
Известен стенд для испытания двигателей внутреннего сгорания, содержащий асинхронную электрическую машину обратимого действия, с валом которой соединена муфта измерения крутящего момента, инвертор для изменения нагрузки, систему автоматического управления и сбора информации с датчиков, систему поддержания температуры охлаждающей жидкости, систему подвода и фильтрации воздуха, отвода отработавших газов, модуль питания электронной системы управления двигателем и персональный компьютер с программным обеспечением для управления всеми системами стенда, клапан, расположенный в канале отвода наддувочного воздуха (см. патент на полезную модель №157305 U1, МПК G01M 15/02 (2006.01), опубликовано 21.04.2015).
Известен стенд для испытания топливных насосов высокого давления, включающий взаимосвязанные между собой, смонтированные на корпусе и связанные с приводом функциональные узлы - узел установки топливных насосов высокого давления, топливный бак, мерный блок с мерными цилиндрами, блок форсунок, трубопроводы, масляный и топливный насосы, электронасос подпитки, блок управления и привод с муфтой, преобразователь частоты и приспособление противовибрации, при этом преобразователь смонтирован на выносном вертикальном кронштейне напротив передних стенок корпуса, электрически соединен с приводом и выполнен в виде автоматического регулятора привода переменного тока с задатчиком и счетчиком числа оборотов, приспособление противовибрации выполнено в виде смонтированных на верхней стенке корпуса установочной плиты с размещенными под плитой сменными виброизоляторами, над плитой - сменными кронштейнами для установки испытуемых топливных насосов высокого давления, а стаканы в мерном блоке смонтированы горизонтально (см. патент на изобретение №2319035 С2, МПК F02M 65/00 (2006.01), опубликовано 10.03.2008).
Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания на тепловой удар, содержащий основание, на котором установлен испытываемый двигатель, связанный со стендовой системой охлаждения, включающая асинхронную электрическую машину, насос, установленный на станине, связанный с электрической машиной приводом и со стендовой гидравлической системой, имеющей соединительные трубопроводы, вентили, расширительный бачок с предохранительным клапаном, бак горячей охлаждающей жидкости со встроенным подогревателем, фильтр, дроссель, соединенный с насосом гидравлическим контуром, обратный клапан, обратный клапан, трехходовой регулирующий клапан, теплообменник, вентили, электромагнитный клапан, измерительно-управляющую систему, содержащую датчики температуры, уровня жидкости, плотности и давления, расходомер жидкости (см. патент на полезную модель №152389, МПК G01M 15/05 (2006.01), опубликовано 27.05.2015).
Известно устройство для испытания масляных насосов, состоящее из емкости с жидким маслом и манометром, масляного насоса с приводом от электродвигателя, заборника, находящегося в резервуаре с жидким маслом, маслопроводов, связывающих заборник с насосом, а насос - с емкостью с жидким маслом, причем раздаточный маслопровод, связанный с насосом, снабжен запорным механизмом и счетчиком масла, при этом емкость с жидким маслом снабжена нагревательным элементом с термометром, (см. патент на полезную модель №46358 U1, МПК G01M 15/02 (2000.01), опубликовано 27.06.2005).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является стенд для испытания масляных шестеренных насосов, содержащий приводной вал для подключения к нему вала испытываемого насоса, гидравлическую систему, имеющую гидробак, всасывающую гидролинию, вход которой подключен к гидробаку, а выход предназначен для подключения к входному отверстию испытываемого насоса, напорную гидролинию, вход которой предназначен для подключения к выходному отверстию испытываемого насоса, сливную гидролинию для возврата рабочей жидкости в гидробак, гидролинию для испытания центрифуги, вход которой подключен к напорной гидролинии, а выход - к гидробаку, а также средства для установки испытываемых насоса и центрифуги на стенд и средства для определения производительности испытываемого насоса, при этом гидравлическая система снабжена регулируемым дросселем для регулирования давления рабочей жидкости в напорной гидролинии, а средства для определения производительности испытываемого насоса включают в себя датчик оборотов вала испытываемого насоса, счетчик импульсов, снабженный индикатором и органом включения/выключения, счетчик жидкости, снабженный соответствующим органом включения/выключения и двухходовой кран с переключающей рукояткой, причем выход датчика оборотов подключен к счетчику импульсов, вход и первый выход двухходового крана подключены к сливной гидролинии, второй выход двухходового крана подключен к входу счетчика жидкости, выход которого подключен к сливной гидролинии после точки подключения первого выхода двухходового крана, а переключающая рукоятка связана с органами включения/выключения счетчика импульсов и счетчика жидкости (см. патент на изобретение №2290538 С1, МПК F04C 2/08.(2006.01), G01M 15/00 (2006.01), опубликовано 27.12.2006).
Известные решения в большинстве случаев не позволяют расширить функциональные возможности, повысить производительность стенда для испытания насосов, имеют ограниченное применение, работа стенда производится в ручном режиме.
Задачей данной полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда и обеспечение автоматизации работы.
Поставленная задача достигается тем, что стенд для испытания масляных насосов двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание, на котором установлен на станине испытываемый насос, электродвигатель с приводным валом для присоединения к нему вала испытываемого насоса, гидравлическую систему, связанную с испытываемым насосом, имеющей соединительные трубопроводы и емкость со встроенным подогревателем, всасывающую гидролинию, напорную гидролинию, вход которой предназначен для подключения к выходному отверстию испытываемого насоса, сливную гидролинию, регулируемый дроссель для регулирования рабочей жидкости в напорной гидролинии, средства для определения производительности испытываемого насоса, включающие в себя датчики, электромагнитный клапан, расходомер жидкости, установленный на напорной гидролинии, дополнительно содержит закрепленную на основании масляную ванну с маслозаборником, управляющую магистраль сигнала дифференциального клапана, входящий в испытываемый насос, мерную емкость регистрации утечек масла через дифференциальный клапан, трехходовой клапан и предохранительный клапан, связанные с одной стороны с напорной гидролинией, а с другой - с испытываемым насосом через управляющую магистраль сигнала дифференциального клапана, блок управления стендом с персональным компьютером, электрический силовой модуль, соединенный со средствами для определения производительности испытываемого насоса, которые связаны через блок управления стендом с персональным компьютером, промежуточную опору вала привода, оснащенного упругими муфтами, датчиком крутящего момента, при этом гидравлическая система имеет технологический контур, содержащий фильтр, емкость слива, теплообменник и циркуляционный насос, вход всасывающей гидролинии связан через маслозаборник с масляной ванной, причем масляная ванна с маслозаборником снабжена датчиками температуры, давления, плотности и уровня жидкости, а средства для определения производительности испытываемого насоса дополнительно включают в себя терморегулятор с реле включения подогревателя жидкости. В частном случае исполнения электродвигатель выполнен в виде управляемой электрической машины, соединенной с испытываемым насосом через промежуточную опору вала привода.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что стенд для испытания масляных насосов дополнительно содержит закрепленную на основании масляную ванну с маслозаборником, управляющую магистраль сигнала дифференциального клапана, входящий в испытываемый насос, мерную емкость регистрации утечек масла через дифференциальный клапан, трехходовой клапан и предохранительный клапан, связанные с одной стороны с напорной гидролинией, а с другой - с испытываемым насосом через управляющую магистраль сигнала дифференциального клапана, блок управления стендом с персональным компьютером, электрический силовой модуль, соединенный со средствами для определения производительности испытываемого насоса, которые связаны через блок управления стендом с персональным компьютером, промежуточную опору вала привода, оснащенного упругими муфтами, датчиком крутящего момента, при этом гидравлическая система имеет технологический контур, содержащий фильтр, емкость слива, теплообменник и циркуляционный насос, вход всасывающей гидролинии связан через маслозаборник с масляной ванной, причем масляная ванна с маслозаборником снабжена датчиками температуры, давления, плотности и уровня жидкости, а средства для определения производительности испытываемого насоса дополнительно включают в себя терморегулятор с реле включения подогревателя жидкости, позволяет расширить функциональные возможности стенда и обеспечить автоматизацию работы.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания насосов:
Стенд для испытания масляных насосов двигателя внутреннего сгорания содержит основание 1, на котором установлен на станине 2 испытываемый масляный насос 3, электродвигатель 4 с приводным валом 5 для присоединения к нему вала испытываемого масляного насоса 3, масляную ванну 6 с маслозаборником 7. Электродвигатель 4 выполнен в виде управляемой электрической машины 4, соединенной с испытываемым масляным насосом 3 через промежуточную опору 8 вала привода. Промежуточная опора 8 предназначена для обеспечения работоспособности и надежной эксплуатации вала привода, оснащенного упругими муфтами 9, 10, 11, датчиком 12 крутящего моментом, датчиком 13 частоты вращения.
Стенд для испытания масляных насосов также содержит гидравлическую систему, связанную с испытываемым масляным насосом 3, которая имеет соединители 14, соединительные трубопроводы с патрубком 15 слива и емкость 16 со встроенным подогревателем 17, который содержит датчик 18 температуры и терморегулятор 19 с реле включения подогревателя 17.
Гидравлическая система стенда имеет технологический контур, который снабжен фильтром 20, вентилями 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, емкостью 28 слива, соединительными трубопроводами с патрубками 29 и 30 заполнения и слива, теплообменником 31 с управляющим электромагнитным клапаном 32 и циркуляционным насосом 33.
Также стенд включает в себя управляющую магистраль 34 сигнала дифференциального клапана, который входит в испытываемый масляный насос 3, всасывающую 35 гидролинию, вход которой связан через маслозаборник 7 с масляной ванной 6, напорную 36 гидролинию, вход которой предназначен для подключения к выходному отверстию испытываемого масляного насоса 3, сливную 37 гидролинию, снабженную элементами технологического контура фильтром 20, емкостью 28 слива и патрубками 30 заполнения и слива, регулируемый дроссель 38 для регулирования рабочей жидкости в напорной 36 гидролинии и средства для определения производительности испытываемого масляного насоса. Кроме того, стенд содержит мерную емкость 39 регистрации утечек масла через дифференциальный клапан, управляемый электромагнитный трехходовой клапан 40, предохранительный клапан 41, которые связаны с напорной 36 гидролинией с одной стороны, а с другой - с испытываемым масляным насосом 3 через управляющую магистраль 34 сигнала дифференциального клапана испытываемого масляного насоса 3.
При помощи управляемого электромагнитного трехходового клапана 40 можно оценить герметичность дифференциального клапана на отсутствие перетечек масла, управляющая магистраль 34 сигнала дифференциального клапана позволяет оценить негерметичность или течь дифференциального клапана.
Средства для определения производительности испытываемого масляного насоса 3 включают в себя датчики 18, 42, 43 температуры, датчики 44 и 45 давления, датчик 46 плотности, датчик 47 уровня жидкости, электромагнитный клапан 32, датчик 13 частоты вращения, расходомер 48 для измерения расхода жидкости, установленный на напорной 36 гидролинии и терморегулятор 19 с реле включения подогревателя 17 жидкости.
Масляная ванна 6 с маслозаборником 7 закреплена в средней части стенда на основании 1 и является исходной емкостью масла подготовленного и используемого для испытаний масляных насосов. Масляная ванна 6 с маслозаборником 7 снабжена датчиком 42 температуры, датчиком 44 давления, датчиком 46 плотности и датчиком 47 уровня жидкости.
В одной из части стенда за испытываемым масляным насосом 3 расположен блок 49 управления стендом с персональным компьютером 50, электрический силовой модуль 51, соединенный со средствами для определения производительности испытываемого насоса, которые связаны через блок 49 управления стендом с персональным компьютером 50.
Стенд для испытания масляного насоса двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
Для заполнения маслом масляной ванны 6 гидравлической системы и ее технологического контура через патрубок 30 заполнения и слива из емкости 28 слива необходимо закрыть вентили 21, 23, 25, 26, открыть вентили 22, 24, 27. Заполнение осуществляется при активации процесса с персонального компьютера 50 или напрямую с силового модуля 51, при этом включается циркуляционный насос 33. Контроль заполнения осуществляется датчиком 47 уровня, а датчиком 46 плотности и датчиком 42 температуры осуществляется контроль плотности и температуры масла. Данные с датчика 42 температуры, датчика 46 плотности и датчика 47 уровня жидкости передаются в средства для определения производительности испытываемого насоса и отображаются на экране монитора персонального компьютера 50. При достижении заданного уровня в масляной ванне 6, соответствии плотности масла заданному значению на экране монитора персонального компьютера 50 появляется сообщение о готовности к проведению испытаний, при этом необходимо закрыть вентили 22, 23, 25, 26, 27, открыть вентили 21, 24.
Далее проводятся испытания с заданием различных условий в автоматическом режиме, связанном согласно заданному алгоритму, заложенному в персональном компьютере 50 стенда. При этом вращение управляемой электрической машины 4 приводит испытываемый масляный насос 3 и масло из масляной ванны 6 поступает в элементы гидравлической системы, в регулируемый дроссель 38, затем в расходомер 48 для измерения расхода жидкости, регистрируется температура и давление масла на выходе насоса датчиком 43 температуры и датчиком 45 давления, после чего масло свободно стекает обратно в масляную ванну 6 и процесс повторяется. При превышении давления за испытываемым масляным насосом 3 автоматически открывается предохранительный клапан 41, давление сбрасывается по соединительным трубопроводам в патрубок 15 слива и на экране монитора персонального компьютера 50 появляется соответствующее сообщение. В ходе испытаний по показаниям датчика 12 крутящего момента и датчика 13 частоты вращения определяется крутящий момент и частота вращения, вычисляется потребляемая мощность на привод испытываемого масляного насоса 3. Все данные испытаний записываются на персональный компьютер 50.
В ходе испытаний определяются как гидравлические характеристики - зависимость расхода, давления и других параметров в испытательной гидравлической системе от частоты вращения ведущего вала испытываемого масляного насоса 3. Наличие датчика 12 крутящего момента в приводе испытуемого масляного насоса позволяет определить механическую характеристику - зависимость потребляемой мощности от частоты вращения ведущего вала испытуемого масляного насоса 3. Также имеется возможность определить состояние его дифференциального клапана при испытаниях за счет установки управляемого электромагнитного трехходового клапана 40 в управляющей магистрали 34 сигнала данного клапана. Установка испытываемого масляного насоса 3 на данном стенде идентична условиям установки на двигателе внутреннего сгорания, что дает более точные результаты испытаний.
Для слива масла со стенда масляной ванны 6 из гидравлической системы и технологического контура системы через соединительные трубопроводы с патрубком 30 заполнения и слива в емкость 28 слива, необходимо закрыть вентили 22, 24, открыть вентили 21, 23, 25, 26, 27. Слив осуществляется при активации процесса с персонального компьютера 50 или напрямую с электрического силового модуля 51, при этом включается циркуляционный насос 33. Контроль слива осуществляется датчиком 47 уровня, данные с датчика 47 уровня передаются в средства для определения производительности испытываемого масляного насоса и отображаются на экране монитора персонального компьютера 50. При достижении заданного уровня в масляной ванне 6 на экране монитора персонального компьютера 50 появляется сообщение о сливе масла со стенда.
Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности стенда при точности определения производительности испытуемого масляного насоса, а так же позволяет в совокупности признаков определить исправность оборудования, зависимость давления на выходе насоса и расход масла, позволяет определить зависимость потребляемой мощности от частоты вращения ведущего вала, за счет наличия датчика крутящего момента, проводить испытания в автоматическом режиме, проводить слив жидкости из технологического контура.
Реализация полезной модели возможна на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.