RU2105963C1 - Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines - Google Patents
Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105963C1 RU2105963C1 RU95110559A RU95110559A RU2105963C1 RU 2105963 C1 RU2105963 C1 RU 2105963C1 RU 95110559 A RU95110559 A RU 95110559A RU 95110559 A RU95110559 A RU 95110559A RU 2105963 C1 RU2105963 C1 RU 2105963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crankcase
- unit
- bed
- base
- crankshaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытанию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при исследовании и испытании основных деталей блок-картера и коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to mechanical engineering, in particular to the testing of internal combustion engines, and can be used in the study and testing of the main parts of the crankcase and crankshaft of an internal combustion engine (ICE).
Известен стенд для исследования напряженно-деформированного состояния коленчатого вала, содержащий силовую раму с верхней плитой и основанием для размещения опор коренных подшипников исследуемого коленчатого вала, устройство для измерения напряжения (авт. свид. СССР N 1239538, кл. G 01 M 13/00, 1986). A known bench for studying the stress-strain state of the crankshaft, containing a power frame with a top plate and a base for placing bearings of the main bearings of the investigated crankshaft, a device for measuring stress (ed. Certificate of the USSR N 1239538, class G 01 M 13/00, 1986).
Известный стенд предназначен для исследования напряженно-деформированного состояния только коленчатого вала и не позволяет проводить аналогичные исследования для блок-картера ДВС. При моделировании напряженно-деформированного состояния коленчатого вала в известном стенде не учитываются все значимые факторы, определяющие напряженное состояние коленчатого вала, например реальные условия опирания вала в двигателе и упругая податливость его опор. The well-known stand is designed to study the stress-strain state of only the crankshaft and does not allow similar studies for the ICE block crankcase. When modeling the stress-strain state of the crankshaft in a known stand, all significant factors that determine the stress state of the crankshaft, for example, the real conditions of bearing of the shaft in the engine and the elastic flexibility of its bearings, are not taken into account.
Известен стенд для исследования напряженно-деформированного состояния блок-картера двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание для крепления опор исследуемого блок-картера, имеющего технологическую головку блока и размещенные в цилиндрах поршни, устройство для измерения напряжений в исследуемом блок-картере и устройство нагружения. Поршни со штоками жестко связаны с технологическим валом. Устройство нагружения - электрогидравлического типа, оно состоит из насосной станции и формирователей импульсов давления, связанных с последней (авт. свид. СССР N 1620877, кл. G 01 M 13/00, 1991). A known bench for studying the stress-strain state of the crankcase of an internal combustion engine, containing a base for mounting the supports of the investigated crankcase having a process head and pistons placed in the cylinders, a device for measuring stresses in the investigated crankcase and a loading device. Pistons with rods are rigidly connected to the process shaft. The loading device is an electro-hydraulic type, it consists of a pumping station and pressure pulse former associated with the latter (ed. Certificate of the USSR N 1620877, class G 01 M 13/00, 1991).
Известный стенд предназначен для исследования напряженно-деформированного состояния блок-картера ДВС и не позволяет одновременно проводить исследования такого состояния для коленчатого вала. К его недостаткам следует отнести отсутствие учета реальной жесткости коленчатого вала и невозможность изменения нагружения блок-картера по углу поворота кривошипа вала при работе двигателя. Кроме недостаточных функциональных возможностей из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма, в известном стенде нет возможности имитации нагружения блока в состояниях при работе двигателя, когда равнодействующая сил, приложенных к поршню, направлена вверх, например, от сил инерции в кривошипно-шатунном механизме. Кроме того, известный стенд требует сложного специального оборудования, включающего гидростанцию, приборы управления и др. Ему присущи трудности сохранения стабильности нагруженного квазистатического состояния из-за неизбежности гидравлических утечек. The well-known stand is designed to study the stress-strain state of the engine block crankcase and does not allow simultaneous studies of this state for the crankshaft. Its disadvantages include the lack of consideration of the real stiffness of the crankshaft and the impossibility of changing the crankcase loading by the angle of rotation of the crank shaft during engine operation. In addition to insufficient functionality due to the lack of a crank mechanism, in the known stand there is no possibility of simulating the loading of a block in conditions when the engine is operating, when the resultant of the forces applied to the piston is directed upwards, for example, from the inertia forces in the crank mechanism. In addition, the well-known stand requires sophisticated special equipment, including a hydroelectric station, control devices, etc. It is inherent in difficulties in maintaining the stability of the loaded quasistatic state due to the inevitability of hydraulic leaks.
Задачей изобретения является создание стенда, который позволил бы одновременно проводить исследования напряженно-деформированного состояния основных деталей ДВС блок-картера и коленчатого вала, и повысить достоверность исследований за счет учета их взаимовлияния. The objective of the invention is to create a stand that would allow for simultaneous studies of the stress-strain state of the main parts of the internal combustion engine of the crankcase and crankshaft, and to increase the reliability of studies by taking into account their mutual influence.
Эта задача решается тем, что стенд для исследования напряженно-деформированного состояния основных деталей ДВС содержащий основание для крепления опор исследуемого блок-картера, имеющего технологическую головку блока и размещенные в цилиндрах поршни, устройство для измерения напряжений в исследуемом блок-картере и устройство нагружения, снабжен закрепленной на основании тензометрической муфтой для соединения с установленным в блоке и связанным с поршнями посредством шатунов исследуемым коленчатым валом и фиксации последнего в одном из заданных положений, при этом устройство для нагружения состоит из силовой рамы и винтовых пар по числу цилиндров, причем силовая рама имеет верхнюю плиту, жестко связанную с технологической головкой блока и блок-картером, и нижнюю плиту, расположенную между верхней плитой и головкой и связанную посредством стоек с основанием, гайка каждой винтовой пары имеет опорные поверхности, расположенные между этими плитами напротив них, и привод, а винт выполнен из двух соединенных между собой с возможностью углового перемещения друг относительно друга элементов, верхний из которых пропущен через прорезь в днище поршня и зафиксирован от углового перемещения при вращении гайки, а нижний выполнен в виде вилки, кинематически связанной с шатуном. This problem is solved in that the stand for studying the stress-strain state of the main components of the internal combustion engine containing a base for mounting the supports of the investigated crankcase having a process head and pistons located in the cylinders, a device for measuring stresses in the studied crankcase and a loading device, is equipped fixed on the base with a strain gauge coupling for connecting to the crankshaft under study connected to the pistons and connected to the pistons by connecting rods and fixing the latter in one m from predetermined positions, wherein the loading device consists of a power frame and screw pairs according to the number of cylinders, and the power frame has an upper plate rigidly connected to the technological head of the block and the crankcase, and a lower plate located between the upper plate and the head and connected by struts to the base, the nut of each screw pair has supporting surfaces located between these plates opposite them, and the drive, and the screw is made of two connected to each other with the possibility of angular movement no other elements, the upper of which is passed through a slot in the bottom of the piston and secured against angular movement during rotation of the nut and the bottom is formed as a plug which is kinematically connected to a connecting rod.
При таком выполнении стенда обеспечивается возможность с наибольшей полнотой и достоверностью моделирования квазистатическое напряженно-деформированное состояние одновременно коленчатого вала и блок-картера с учетом их взаимовлияния в любой момент по углу поворота коленчатого вала, обеспечивается стабильность во времени этого состояния. В результате расширяются функциональные возможности стенда при одновременном повышении достоверности исследований. With this implementation of the stand, it is possible with the greatest completeness and reliability of modeling the quasistatic stress-strain state of the crankshaft and the crankcase at the same time, taking into account their mutual influence at any time along the angle of rotation of the crankshaft, this time stability is ensured. As a result, the functional capabilities of the stand are expanded while increasing the reliability of research.
На фиг. 1 изображен заявляемый стенд (поперечный разрез); на фиг. 2 - связь вилки устройства нагружения с размещенными в блок-картере поршневым пальцем и шатуном двигателя; на фиг. 3 расположение тензометрической муфты стенда. In FIG. 1 shows the inventive stand (cross section); in FIG. 2 - connection of the plug of the loading device with the piston pin and the connecting rod of the engine located in the crankcase; in FIG. 3 location of the strain gauge coupling of the stand.
Заявляемый стенд содержит основание 1, на котором установлены две передние опоры 2 и задняя опора 3 для крепления исследуемого блок-картера 4 рядного ДВС, в цилиндрах которого размещены поршни 5, связанные посредством поршневых пальцев 6 и шатунов 7 через вкладыши с исследуемым коленчатым валом 8 (используются штатные детали кривошипно-шатунного механизма). К блок-картеру сверху через штатную прокладку головки блока 9 и технологическую головку 10 блока с помощью болтов 11 и дистанционных втулок 12 прикреплена верхняя плита 13. Нижняя плита 14, расположенная между плитой 13 и головкой 10, с помощью стоек 15 опирается непосредственно на опоры 2 и 3 для крепления блок-картера. Количество стоек может быть различным и определяется необходимой жесткостью конструкции. Указанные стойки связаны с нижней плитой и опорами с помощью резьбовых соединений. Плиты 13 и 14, образующие силовую раму, служат упорами для гаек 16 с запрессованными на них упорными подшипниками 17 и 18. Подшипник 17 размещен на верхней опорной поверхности 19 со стороны плиты 13, подшипник 18 размещен на нижней опорной поверхности 20 со стороны плиты 14. Стенд содержит устройство нагружения, состоящее из силовой рамы и винтовых пар. Последние имеют гайки 16 с приводом от рычага 21 и винты, каждый из которых состоит из двух составных элементов 22 и 23. Количество винтовых пар соответствует числу цилиндров двигателя. Верхний винтовой элемент 22 пропущен через прорезь 24 в днище поршня и зафиксирован от углового перемещения при вращении гайки посредством направляющей шпонки 25, закрепленной на плите 14 и входящей в паз винтового элемента 22. Винтовой элемент 22 соединен болтом 26 с вилкой 23, при этом обеспечивается возможность углового перемещения элементов 22 и 23 друг относительно друга. Через отверстия, выполненные в указанной вилке, с зазором пропущен поршневой палец 6. Таким образом вилка связана через поршневой палец с шатуном 7. The inventive stand contains a base 1 on which two front bearings 2 and a rear support 3 are mounted for mounting the investigated block crankcase 4 of an in-line ICE, in the cylinders of which
Стенд снабжен тензометрической муфтой 27, закрепленной на основании 1. Тензомуфта 27 своим фланцем 28 с помощью болтов присоединяется к маховику 29 коленчатого вала 8. Резьбовые отверстия в маховике под указанные болты расположены равномерно по окружности через 5-15o. Поэтому коленчатый вал может быть зафиксирован в различных положениях по углу его поворота, обеспечиваемых креплением болтами тензомуфты, т.е. через каждые 5-15o. Для контроля за усилием нагружения на вал тензомуфты 27 и на шатуны 7 наклеены тензорезисторы 30 и 31. Для измерения напряжений в исследуемых блок-картере и коленчатом вале на эти детали также наклеиваются тензорезисторы, например на опоры вала в блоке или галтели коленчатого вала. Тензорезисторы через усилители сигнала подключены к регистрирующему прибору (не показан).The stand is equipped with a
Схема наклейки и соединения тензорезисторов на шатунных шейках исключает появление дополнительного неучтенного сигнала из-за изгиба шатуна, снижающего точность регистрации прилагаемых нагрузок (Шушкевич В.А. Основы электротензометрии. Минск, Высшая школа, 1975, Гл. 3.). The scheme of the sticker and the connection of strain gauges on the connecting rod journals eliminates the appearance of an additional unaccounted signal due to the bending of the connecting rod, which reduces the accuracy of registration of applied loads (Shushkevich V.A. Fundamentals of electrotensometry. Minsk, Vysshaya Shkola, 1975, Ch. 3.).
Стенд работает следующим образом. The stand works as follows.
Для моделирования напряженно-деформированного состояния блока 1 и/или коленчатого вала 8 в определенный момент по углу поворота кривошипа сначала коленчатый вал устанавливается в нужное положение и скрепляется с фланцем 28 тензомуфты 27 болтами. Далее при вращении гаек 16 с помощью рычага 21 в том или другом направлении последние упираются в верхнюю 13 или нижнюю 14 плиты, вызывая соответственно усилия сжатия или растяжения в шатунах 7. Таким образом во всех шатунах создаются нагрузки, соответствующие результирующим усилиям от сил давления газов и инерционных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме в определенном мгновенном его положении на работающем двигателе. Численные значения указанных нагрузок могут быть получены из традиционного расчета динамики двигателя или определяются, исходя из задач исследования. To simulate the stress-strain state of block 1 and / or crankshaft 8 at a certain point in terms of the angle of rotation of the crank, the crankshaft is first set to the desired position and fastened to the
При упирании гайки 6 в нижнюю плиту 14 имитируемые нагрузки в кривошипно-шатунном механизме уравновешиваются силовыми потоками, замкнутыми через стойки 15 непосредственно на опоры блок-картера 2 и 3, дополнительно не нагружая последний. Этим обеспечивается соответствие нагружения исследуемых деталей реальному на работающем двигателе в периоды, когда равнодействующая сил, приложенных к поршню, направлена вверх. Коленчатый вал 8 в этом случае нагружен указанными нагрузками, а блок 1 воспринимает усилия в виде реакции опор коленчатого вала и от затяжки болтов 11 крепления технологической головки 10 и верхней плиты 13. When the
В положениях, когда равнодействующая сил направлена вниз, гайка 6 упирается в верхнюю плиту 13, уменьшая силы давления на блок-картер со стороны технологической головки 10 и нагружая кривошипно-шатунный механизм и опоры коленчатого вала 8 в блоке 4. In positions where the resultant force is directed downward, the
Во всех положениях алгебраическая сумма моментов на шатунных шейках коленчатого вала 8 должна быть равна реактивному крутящему моменту на маховике 29, и тем самым обеспечивается равновесие активных и реактивных сил и моментов. Неточное задание нагрузки в каком-либо шатуне неизбежно приводит к нарушению равновесия сил и моментов и отклонению значения крутящего момента на маховике от его расчетной величины. In all positions, the algebraic sum of the moments on the crankpins of the crankshaft 8 should be equal to the reactive torque on the
Контроль усилий растяжения-сжатия шатунов 7 осуществляется регистрирующей аппаратурой с помощью тензорезисторов 31, наклеенных на шатуны 7. Тензомуфты 27 посредством наклеенных на ее вал тензорезисторов 30 используется для контроля значений крутящего момента на маховике. Поскольку коленчатый вал может быть зафиксирован в различных положениях, обеспечивается возможность исследований напряженно-деформированного состояния коленчатого вала и блок-картера дискретно по углу поворота кривошипа, фиксируя во времени каждое состояние. Благодаря выполнению винта составным и креплению его составных элементов 22 и 23 с возможностью их углового перемещения, а также использованию шпонки 25 удается исключить кручение тела шатуна и обеспечить эффект только осевого растяжения-сжатия. The tensile-compression forces of the connecting rods 7 are monitored by recording equipment using strain gauges 31 glued to the connecting rods 7. The
Таким образом стенд позволяет получить дискретные периодические функции напряженно-деформированных состояний блок-картера и коленчатого вала по углу поворота кривошипа за рабочий цикл (720o) с учетом их взаимовлияния, обеспечить стабильность во времени квазистатических напряженно-деформированных состояний для их всестороннего исследования.Thus, the stand allows you to obtain discrete periodic functions of the stress-strain states of the crankcase and crankshaft according to the angle of rotation of the crank per working cycle (720 o ), taking into account their mutual influence, to ensure the stability in time of quasistatic stress-strain states for their comprehensive study.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110559A RU2105963C1 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110559A RU2105963C1 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95110559A RU95110559A (en) | 1997-06-10 |
RU2105963C1 true RU2105963C1 (en) | 1998-02-27 |
Family
ID=20169234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95110559A RU2105963C1 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2105963C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103162965A (en) * | 2013-03-22 | 2013-06-19 | 潍柴动力股份有限公司 | Engine body fatigue test device of diesel engine |
RU2570333C2 (en) * | 2012-12-29 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Ice crankshaft fatigue torsion test bench |
RU2753228C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Device for fixing cylinder liner of internal combustion engine when restoring it by mechanical processing |
-
1995
- 1995-06-22 RU RU95110559A patent/RU2105963C1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570333C2 (en) * | 2012-12-29 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Ice crankshaft fatigue torsion test bench |
CN103162965A (en) * | 2013-03-22 | 2013-06-19 | 潍柴动力股份有限公司 | Engine body fatigue test device of diesel engine |
CN103162965B (en) * | 2013-03-22 | 2016-01-13 | 潍柴动力股份有限公司 | A kind of engine body fatigue test device of diesel engine |
RU2753228C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Device for fixing cylinder liner of internal combustion engine when restoring it by mechanical processing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95110559A (en) | 1997-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103808499B (en) | A kind of vibration isolator dynamic stiffness method of testing and device thereof | |
CN108982262A (en) | A kind of rubber material multichannel fatigue experimental device and method | |
JP2013535670A (en) | Apparatus and test method for static characteristics of full load of bolt joint surface unit | |
CN113588272B (en) | Double-rotor blade composite fault simulation test bed | |
CN102053039A (en) | Engine body hydraulic fatigue test system | |
CN102607958B (en) | Three-direction independent load test method and device for semi-rigid base material of pavement | |
CN109540442A (en) | The experimental rig of phantom frame beam column interior joint receiving horizontal earthquake action | |
CN107101881B (en) | The impact experiment apparatus and its experimental method of a kind of brace pre axial force, moment of flexure | |
RU2105963C1 (en) | Bed analyzing stressed-deformed state of basic parts of internal combustion engines | |
US5469741A (en) | Apparatus and methods for detecting imbalance | |
CN201876393U (en) | Hydraulic fatigue test system for engine body | |
CN115824615A (en) | Engine piston pin friction performance testing system and testing method thereof | |
RU2328705C2 (en) | Method and device for calibrating balance, in particular, weighing tank | |
CN116773379B (en) | Axial load and transverse reciprocating action coupling test device for pressurizing pipeline | |
CN112284660B (en) | Bent torsion composite load test device of bent axle | |
CN109724879A (en) | Flexible fiber reinforced film biaxial stress fatigue loading test device | |
CN214366427U (en) | Solid rocket engine elasticity weak constraint test stand | |
CN214471632U (en) | Anti-seismic support and hanger component and anti-seismic performance testing equipment for diagonal bracing assembly | |
Krodkiewski et al. | Theory and experiment on a method for on-site identification of configurations of multi-bearing rotor systems | |
CN211978308U (en) | Portable geometric composition analysis demonstration experimental device | |
CN114354347A (en) | Self-balancing structural engineering array loading test device | |
CN107941480B (en) | Multifunctional bolt group comprehensive test bed and measurement and control system | |
Yahiaoui et al. | Techniques for the investigation of the ratchetting behaviour of piping components under internal pressure and simulated seismic loading | |
RU187318U1 (en) | STAND FOR TESTS AND DIAGNOSTICS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES | |
CN115824655B (en) | Marine engine modularization micro-test platform based on combustion and vibration characteristics |