RU221526U1 - Устройство для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Полезная модель содержит регулируемый источник питания, вход которого связан с промышленной электросетью, а выход - с входом приводного агрегата, зубчатый венец ведущей шестерни которого на время холодной обкатки соединен с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания. Новым является то, что приводной агрегат выполнен с возможностью его установки на обкатываемые двигатели внутреннего сгорания различных марок путем использования соответствующих сменных крепежных приспособлений, при этом приводной агрегат выполнен на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, обеспечивающего рекомендуемые временные и скоростные режимы холодной обкатки, путем изменения частоты тока и выходного напряжения регулируемого источника питания, выполненного, например, в виде типового преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при производстве и ремонте двигателей внутреннего сгорания.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания, например универсальный стационарный обкаточно - тормозной стенд КИ-5543 ГОСНИТИ (Кривенко, П.М. Ремонт дизелей сельхозназначения / П.М. Кривенко, И.М. Федосов, В.М. Аверьянов. - М.: Агропромиздат, 1990, с. - 226…228.], содержащее источник питания в виде промышленной сети переменного тока, приводной агрегат в виде электромашины с фазным ротором, вход которого подключен к источнику питания, выходной вал которого через передающий элемент (например, карданный вал) и соединительные элементы (сменные фланцы с наборами отверстий) связывается с торцевыми поверхностями маховиков обкатываемых двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на общей с приводным агрегатом раме.

Недостатками данного устройства является высокая стоимость оборудования и трудоемкость обкатки, связанная с необходимостью установки двигателя внутреннего сгорания на стационарный обкаточный стенд на время обкатки и последующего демонтажа, а также необходимость в большом крутящем моменте приводного агрегата, равном моменту прокрутки обкатываемого двигателя внутреннего сгорания на требуемых частотах вращения.

Известно автономное устройство для холодной обкатки дизельных двигателей внутреннего сгорания (дизеля) после текущего ремонта (Ждановский Н.С., Зуев А.И. Бестормозная проверка и обкатка тракторных двигателей (в эксплуатационных условиях) - М. - Л.: Изд-во с/х литературы, журналов и плакатов, 1962. - 53 с.), содержащее источник питания в виде бака с топливом (бензином), приводной агрегат в виде штатного пускового двигателя внутреннего сгорания с силовой передачей, выходной вал которой, связан со ступицей приводной шестерни, зубчатый венец которой на время обкатки соединен с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, установленного на раме трактора, при этом корпус приводного агрегата установлен в штатное посадочное место для крепления пускового агрегата, жестко связанное с корпусом обкатываемого двигателя внутреннего сгорания.

Недостатком данного устройства являются его ограниченное применение, только на устаревших марках тракторных дизелей и только после текущего ремонта обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, пониженная пусковая (150-250 мин^-1) частота вращения коленчатого вала обкатываемого двигателя внутреннего сгорания и малое время работы (до 5 минут), что не позволяет реализовать требуемые скоростные (400-1500 мин^-1) и временные (10-120 мин) режимы ступеней, необходимые для холодной обкатки новых и капитально отремонтированных двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания (А.с. СССР №1343271. Устройство для холодной обкатки цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания Авторы: Николаенко А.В., Козлов М.В., Тимохин СВ. и др., Опубл. Б.И. №37, 1987), содержащее регулируемый источник питания, выполненный в виде понижающего трансформатора и тиристорного выпрямителя с регулируемым выходным напряжением, вход которого связан с промышленной электросетью, а выход с входом приводного агрегата в виде штатного электростартера, выполненного на базе низковольтного (12/24 В) электродвигателя постоянного тока и силовой передачи, выходной вал которой связан со ступицей приводной шестерни, зубчатый венец которой на время холодной обкатки соединен с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, при этом корпус приводного агрегата установлен в штатное посадочное место для крепления пускового агрегата обкатываемого двигателя внутреннего сгорания.

Недостатками данного устройства являются его неуниверсальность, так как его приводной агрегат может устанавливаться в штатные посадочные места пусковых агрегатов ограниченного числа марок ДВС, с одинаковыми присоединительными размерами пускового агрегата (диаметрами и расположением центрирующих и крепежных отверстий, модулем и числом зубьев венцов маховиков), преимущественно одного завода изготовителя, а также пониженная, пусковая частота вращения коленчатого вала (80-250 мин^-1) обкатываемого двигателя внутреннего сгорания и малое время работы (до 5 минут) обусловленное нагревом обмоток, щеточно-коллекторного узла и подшипников скольжения электродвигателя стартера, не рассчитанных на длительную, непрерывную работу, что не позволяет обеспечить требуемые скоростные режимы и время ступеней холодной обкатки новых и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания, различных марок.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является обеспечение универсальности заявляемого устройства по отношению к различным маркам и типам (бензиновые, дизельные) обкатываемых двигателей внутреннего сгорания и создание требуемых скоростных режимов и времени ступеней холодной обкатки новых и капитально отремонтированных двигателей внутреннего сгорания.

Для решения этой технической задачи предлагается устройство для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания, содержащее регулируемый источник питания, вход которого связан с промышленной электросетью, а выход с входом приводного агрегата, зубчатый венец ведущей шестерни которого на время холодной обкатки соединен с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, при этом приводной агрегат выполнен с возможностью его установки на обкатываемые двигатели внутреннего сгорания различных марок, путем использования соответствующих сменных крепежных приспособлений и соединения зубчатого венца ведущей шестерни приводного агрегата с зубчатыми венцами маховиков обкатываемых двигателей внутреннего сгорания различных марок, путем использования соответствующих сменных ведущих шестерен, при этом приводной агрегат выполнен, на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, или на базе мотор -редуктора с высокочастотным электродвигателем переменного тока, обеспечивающего рекомендуемые временные и скоростные режимы холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок, путем изменения частоты тока и выходного напряжения регулируемого источника питания, выполненного в виде типового преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода.

Новым является то, что приводной агрегат выполнен с возможностью его установки в посадочные места штатных пусковых агрегатов двигателей внутреннего сгорания различных марок путем использования сменных крепежных приспособлений, и с возможностью соединения зубчатых венцов сменных ведущих шестерен приводного агрегата с зубчатыми венцами маховиков двигателей внутреннего сгорания, при этом приводной агрегат выполнен, на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, или на базе мотор-редуктора с высокочастотным электродвигателем переменного тока, обеспечивающего рекомендуемые временные и скоростные режимы холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок, путем изменения частоты тока и выходного напряжения регулируемого источника питания, выполненного в виде типового преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются его универсальность, достигнутая за счет использования сменных крепежных приспособлений для установки приводного агрегата в посадочные места крепления штатных пусковых агрегатов обкатываемых двигателей внутреннего сгорания различных марок, и сменных ведущих шестерен с различными параметрами зубчатых венцов и одинаковыми присоединительными размерами их ступиц, соответствующими присоединительным размерам вала приводного агрегата (например шпоночным или резьбовым, с одним и тем же диаметром, шагом, профилем резьбы и ее длиной) и с соответствующим, осевым позиционированием зубчатых венцов на ступицах, обеспечивающим их зацепление с зубчатыми венцами маховиков обкатываемых двигателей по всей длине их зубьев, а также применения в составе приводного агрегата высокочастотного электродвигателя переменного тока с высокой частотой вращения и удельной мощностью (или понижающего мотор - редуктора с высокочастотным электродвигателем переменного тока), обеспечивающими возможность его установки в посадочные места штатных пусковых агрегатов (электростартеров) двигателей внутреннего сгорания различных марок, предусмотренных инструкцией по эксплуатации устройства и обеспечивающего рекомендуемые частоты вращения и временные режимы холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок, предусмотренные типовыми и оригинальными технологиями ее проведения, а также новых связей между известными и вновь введенными элементами.

Применение новых существенных признаков совместно с известными позволяет обеспечить универсальность требуемые скоростные режимы и время ступеней холодной обкатки новых двигателей внутреннего сгорания и двигателей внутреннего сгорания после их производства, текущего и капитального ремонтов.

Высокочастотный электродвигатель переменного тока приводного агрегата, при габаритных размерах, не превышающих размеров штатных пусковых агрегатов двигателей внутреннего сгорания (электростартеров), позволяет реализовать требуемые скоростные режимы и время ступеней холодной обкатки новых двигателей внутреннего сгорания и двигателей внутреннего сгорания после текущего и капитального ремонтов, за счет высокой удельной мощности, эффективной системы охлаждения и долговечных подшипников качения. Исключение из кинематической цепи передачи крутящего момента от вала электродвигателя (электростартера) к ступице ведущей шестерни силовой передачи (в виде механизма управления осевым перемещением шестерни и обгонной муфты) и жесткое, консольное крепление ведущей шестерни на валу упрощает устройство и повышает его надежность.

Как вариант, вместо высокочастотного электродвигателя, может быть использован мотор-редуктор, на базе высокочастотного электродвигателя с большей максимальной частотой вращения, например до n=48000 мин^-1, (для асинхронного электродвигателя с коротко замкнутым ротором, с одной парой полюсов р=1, частоте выходного тока регулируемого источника питания f=800 Гц, n=f*60/p=880*60/1=48000 мин^-1) и, соответственно, с большей удельной мощностью, что дополнительно расширяет возможности заявляемого устройства для холодной обкатки по мощности, затрачиваемой на прокрутку, обкатываемых ДВС.

Набор сменных крепежных приспособлений, например в виде переходных фланцев, с одинаковыми присоединительными размерами -диаметром и длиной центрирующего отверстия, соответствующими присоединительному размеру (диаметру и длине центрирующей проточки) передней крышки приводного агрегата (электродвигателя или мотор-редуктора) и различными установочными, размерами (диаметром и длиной центрирующей проточки, диаметром и расположением отверстий для штатных крепежных болтов) соответствующими размерам (диаметрам и длинам центрирующих отверстий, расположению и диаметрам резьбовых отверстий для штатных крепежных болтов) посадочных мест для крепления штатных пусковых агрегатов обкатываемых двигателей внутреннего сгорания, обеспечивает возможность жесткого крепления приводного агрегата в посадочные места обкатываемых двигателей внутреннего сгорания различных марок и соответственно универсальность устройства.

Набор сменных приводных шестерен с различными параметрами зубчатых венцов и одинаковыми присоединительными размерами их ступиц, соответствующими присоединительным размерам вала приводного агрегата (например резьбовым, с одним и тем же диаметром, шагом, профилем резьбы и ее длиной или шпоночным) и с соответствующим осевым позиционированием зубчатых венцов на ступицах, обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя к зубчатым венцам обкатываемых двигателей внутреннего сгорания, что позволяет применить один и тот же типоразмер заявляемого устройства для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок, то есть его универсальность.

Применение регулируемого источника питания (по частоте и напряжению), в виде типового преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода с питанием от промышленной электросети, с требуемой максимальной частотой выходного тока (до 800 Гц и более), мощностью (определяется максимальной мощностью на прокрутку обкатываемых двигателей внутреннего сгорания) и выходным напряжением (до 400 В и более) обеспечивает электропитание высокочастотного электродвигателя и плавную регулировку частоты вращения его вала и коленчатого вала обкатываемых двигателей внутреннего сгорания.

Устройство для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания (фиг. 1), содержит регулируемый источник питания 1, вход которого связан с промышленной электросетью 2, а выход с входом приводного агрегата 3, зубчатый венец 4 ведущей шестерни 5 которого на время холодной обкатки соединен с зубчатым венцом 6 маховика 7 обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 8, при этом приводной агрегат 3 выполнен с возможностью его установки (жесткого крепления) в посадочные места 9 штатных пусковых агрегатов обкатываемых двигателей внутреннего сгорания 8 различных марок (на чертеже изображен одной марки), путем использования соответствующих сменных крепежных приспособлений 10 и соединения зубчатого венца 4 ведущей шестерни 5 приводного агрегата 3 с зубчатыми венцами 6 маховиков 7 обкатываемых двигателей внутреннего сгорания 8 различных марок, путем использования соответствующих сменных ведущих шестерен 5, при этом приводной агрегат 3 выполнен например на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, обеспечивающего рекомендуемые скоростные и временные режимы холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания 8 различных марок, путем изменения частоты тока и выходного напряжения регулируемого источника питания 1, выполненного например, в виде типового преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода.

На фигуре 2 изображена установка приводного агрегата 3 (на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока) устройства для холодной обкатки на двигатель внутреннего сгорания 8 легкового автомобиля ВА3-2106.

На фигуре 3 показана установка приводного агрегата 3 (высокочастотного электродвигателя) устройства для холодной обкатки на двигатель внутреннего сгорания 8 легкового автомобиля ВА3-2106 9, размещенный на стенде-подставке 10.

Работа устройства в соответствии с технологией холодной обкатки бензинового двигателя внутреннего сгорания легкового автомобиля ВА3-2106 происходит следующим образом.

Отремонтированный двигатель внутреннего сгорания 4 устанавливают на автомобиль (фиг. 2) или стенд-подставку (фиг. 3) и подключают к системам охлаждения, управления, отвода отработавших газов и т.д. (на фигурах не показаны), заправляют моторным или обкаточным маслом и охлаждающей жидкостью. Штатный электростартер на время холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания не устанавливают.

На крепежный фланец приводного агрегата 3 с центрирующей проточкой и резьбовыми отверстиями устанавливают и закрепляют винтами сменное крепежное приспособление 10, в виде переходного кольца, с диаметром отверстия, соответствующим диаметру центрирующей проточки крепежного фланца и наружным диаметром соответствующим диаметру отверстия посадочного места 9 крепления штатного пускового устройства обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 8.

На вал приводного агрегата 3 с помощью шпоночного соединения устанавливают и закрепляют сменную приводную шестерню 5. Устанавливают приводной агрегат 3 в посадочное место 9 крепления штатного пускового устройства двигателя внутреннего сгорания 8 и закрепляют крепежными болтами, при этом зубчатый венец 4 ведущей шестерни 5 войдет в зацепление с зубчатым венцом 6 маховика 7 обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 8.

Вход питания приводного агрегата 3 подключают к выходу источника питания 1, выполненного в виде типового преобразователя частоты 50/800 Гц, 3Ф, 380 В, соответствующей мощности, вход которого подключают к промышленной электросети 2.

Включают источник питания 1, кнопками пульта управления задают требуемую для первой ступени холодной обкатки ДВС данной марки частоту тока (ориентируясь по показаниям дисплея источника питания), и проводят обкатку согласно технологии. На дисплее источника питания 1 могут отображаться текущие значения частоты, выходного тока и напряжения.

Частота вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания 8 на ступенях холодной обкатки и соответствующая ей частота выходного тока источника питания 1 приводятся в технологической карте на обкатку двигателей внутреннего сгорания с использованием данного устройства. Другие параметры обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 8 (температуру охлаждающей жидкости, давление масла в системе смазки) контролируют по штатным приборам автомобиля или приборам упрощенного стенда - подставки. По истечении времени первой ступени холодной обкатки кнопками пульта управления повышают частоту вращения коленчатого вала до требуемой для второй ступени, путем увеличения частоты тока и напряжения источника питания 1 и продолжают обкатку. При использовании рассмотренного устройства частота вращения коленчатого вала может ступенчато или плавно изменяться от 400 до 1500 мин^-1 и более.

В конце последней ступени обкатки переключают дисплей источника питания 1 на контроль выходного тока и сравнивают его значение с эталонным значением. При их равенстве обкатку заканчивают. Если ток больше эталонного значения, то обкатку продолжают. По окончании холодной обкатки приводной агрегат 2 демонтируют и устанавливают на обкатываемый ДВС штатный электростартер, который используют для его пуска при горячей обкатке и в процессе дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, предлагаемое изобретение в отличие от прототипа универсально и обеспечивает реализацию требуемых скоростных и временных режимов холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок как новых, так и отремонтированных.

Вышеуказанные данные являются доказательством того, что только при наличии предложенных новых элементов устройства и связей между ними достигается поставленная цель заявляемой полезной модели. Впервые показана и экспериментально подтверждена принципиальная возможность осуществления холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания различных марок, как новых, так и после капитального ремонта на требуемых скоростных и временных режимах с использованием автономного, навесного оборудования, устанавливаемого на время обкатки на ДВС, расположенный на мобильной машине или упрощенном стенде-подставке.

Очевидные преимущества устройства - применение для прокрутки двигателей внутреннего сгорания при холодной обкатке приводного агрегата на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, обладающего высокой удельной мощностью (объемной и массовой), надежностью и долговечностью или мотор - редуктора с аналогичным электродвигателем, но с еще большей частотой вращения и удельной мощностью, в совокупности с использованием для передачи и преобразования крутящего момента и частоты вращения пары ведущая шестерня приводного агрегата - зубчатый венец маховика с большим (более 10) передаточным числом, позволяет эффективно решить поставленные технические задачи полезной модели простыми средствами.

Заявляемое устройство для холодной обкатки с использованием приводного агрегата на базе высокочастотного электродвигателя или мотор - редуктора с регулируемым источником питания в виде типового преобразователя частоты, может быть автоматизировано, так как все современные преобразователи частоты имеют двунаправленные линии связи с управляющими компьютерами.

Предложенное устройство для холодной обкатки может быть использовано на любых двигателях внутреннего сгорания с электростартерной и другими системами пуска, что обусловлено его универсальностью по отношению к маркам двигателей внутреннего сгорания их мощности и частотам вращения, а также продолжительности этапа холодной обкатки.

Стендовые моторные и производственные испытания предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность и эффективность.

Claims (1)

1. Устройство для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулируемый источник питания, вход которого связан с промышленной электросетью, а выход с входом приводного агрегата, зубчатый венец ведущей шестерни которого, на время холодной обкатки, соединен с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что приводной агрегат выполнен с возможностью его установки на обкатываемый двигатель внутреннего сгорания, с возможностью соединения зубчатого венца ведущей шестерни приводного агрегата с зубчатым венцом маховика обкатываемого двигателя внутреннего сгорания, при этом приводной агрегат выполнен на базе высокочастотного электродвигателя переменного тока, регулируемый источник питания выполнен с возможностью изменения частоты тока и выходного напряжения и выполнен в виде преобразователя частоты для частотно-управляемого электропривода.