SU1163182A1 - Стенд дл исследовани цилиндропоршневой группы двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОИГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацеплени , устройство упругой подвески гильзы, датчик осевоге смещени  гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун св зан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерн  наружного зацеплени , св занна  с шестерней внутреннего зацеплени , а коренна  шейка дополнительного кривошипа размешена в кривошипной шейке основного кривошипа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности исследований, стенд дополнительно содержит тормозное устройство, соединительное звено и подшипник корпуса, причем радиусы основно€ го и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр сл шестерни наружного зацеплени  равен двум радиусам кривошипов, шестерн  внутреннего зацеплени  размещена в подщипнике корпуса , тормозное устройство размещено в корпусе с возможностью взаимодействи  с шестерней внутреннего зацеплени , а соединительное звено св зано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных 05 валов. со 00 ю

Description

Изобретение относитс  к поршневым машинам , в частности к их .испытани м, и может быть использовано дл  исследовани  цилиндропоршневой группы дизельных, карбюраторных двигателей, компрессоров, насосов и т.д.

Известны стенды дл  исследовани  цилиндропоршневой группы двигател  в-нутреннего сгорани  (ДВС), содержащие корпус , гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной кривошипный вал, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смеш ,ени  гильзы и регистрируюш.ую аппаратуРУВ таких стендах перемещение гильзы в осевом направлении под действием сил трени  регистрируетс  оптической или иной системой измерени . Уплотнение надпорщневого пространства между подвижной в осевом направлении гильзой и головкой цилиндров обеспечиваетс  уплотнительными кольцами или сильфонными уплотнени ми 1 .

Недостатком данных стендов  вл етс  отсутствие возможности выделить потери на трение поршневых колец из общих потерь на трение в цилиндропоршневой группе, что св зано с наличием боковой силы из-за вли ни  особенностей работы кривошипно-шатунного механизма.

Известны стенды дл  исследовани  цилиндропорщневой группы ДВС, содержащие корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной кривошипный вал, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещени  гильзы и регистрирующую аппаратуРУ 2.

В таких стендах гильза упруго подвешена в специальном корпусе, который крепитс  к блоку цилиндров, крышка цилиндров и стопорный стержень с эластичным демпфером применены дл  уменьшени  вли ни  бокового усили , прижимающего поршень к стенке, на замеры сил трени . При измерении сил трени  только колец необходима разбррка установки, в результате которой устанавливаетс  шатун большей длины, крышка цилиндров замен етс  направл ющей максимально возможной длины, котора  воспринимает боковое усилие. Привод установки осуществл етс  от постороннего источника энергии, при этом происход щие в цилиндре процессы не отвечают услови м работы цилиндропоршневой группы ДВС при реальных нагрузочных, скоростных и тепловых режимах работы.

Кроме того, недостатком этих стендов  вл етс  недостоверность результатов исследований вследствие необходимости разборки цилиндро-поршневой группы в период определени  составл ющих потерь на трение.

Известны стенды дл  исследовани  цилиндропоршневой группы ДВС,содержащие

корпус, гильзу, поршень с кольцами, щатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацеплени , устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещени  гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун св зан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размешена шестерн  наружного зацеплени , св занна  с шестерней внутреннего зацеплени , а коренна  шейка дополнительного кривошипа размещена в кривошипной шейке основного кривошипа 3.

Такие стенды не позвол ют без дополнительных операций, переделок мен ть кривошипно-шатунный механизм на штоковый, что снижает эффективность исследований, достоверность результатов.

Целью изобретени   вл етс  повышение

достоверности исследований, а именно определени  величин,,составл ющих потери на трение в цилиндропоршневой группе ДВС. Указанна  цель достигаетс  тем, что стенд дл  исследовани  цилиндропоршневой

группы двигател  внутреннего сгорани , содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами , шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацеплени , устройство упругой подвески

гильзы, датчик осевого смещени  гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, порщень через шатун св зан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерн  наружного зацеплени , св занна  с шестерней внутреннего зацеплени , а коренна  шейка дополнительного кривошипа размещена в кривощипной шейке основного кривошипа , дополнительно содержит тормозное

устройство, соединительное звено и подшипник корпуса, причем радиусы основного и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр шестерни наружного зацеплени  равен-двум радиусам кривошипов, шестерн  внутреннего

зацеплени  размещена в подшипнике корпуса , тормозное устройство размешено в корпусе с возможностью взаимодействи  с шестерней внутреннего зацеплени , а соединительное звено св зано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных валов .

На фиг. 1 изображен стенд, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (при устранении качательного движени  шатуна ); на фиг. 3 - поперечный разрез с качательным движением шатуна; на фиг. 4 - вариант конструктивного выполнени  упруго подвешенной гильзы ци.тиндра; на фиг. 5 - конструктивное выполнение тормоза в виде стопоров, работа по кривошипношатунной схеме (передаточное число равно + 1); на фиг. б - вариант устройства при заторможенных шестерн х 8 и 9 в случае работы по штоковой схеме (передаточное число механизма синхронизации равно -1); на фиг. 7 - вариант применени  ленточного тормоза дл  остановки шестерен 8 и 9 при устранении качательного движени  шатуна; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7. Стенд содержит поршень 1, шатун 2, перемещающиес  в упруго подвесной гильзе 3, установленной в неподвижном корпусе 4 (фиг. 1-3). Нижн   головка шатуна 2 охватывает кривошипную шейку ведомого звена 5, которое жестко св зано с шестерн ми 6 и 7 одинакового диаметра. Эти шестерни вместе с шестерн ми 8 и 9 внутреннего зацеплени  образуют механизм синхронизации вращени  ведомого звена 5 и основного кривошипного вала 10. Шестерни 8 и 9 установлены в корпусе 4 таким образом, что обеспечена возможность как фиксации их относительно корпуса 4 в одном случае, так и вращени  их с угловой скоростью, равной угловой скорости основного кривошипного вала 10, - в другом. В первом случае передаточное число механизма синхронизации равно + 1, а во втором -1. Перемещение гильзы 3 под действием возникающих сил трени  замер етс  датчиками 11. В головке цилиндров установлен датчик 12, регистрирующий среднее индикаторное давление. Кроме того, в корпусе 4 установлены датчики 13, с помощью которых проводитс  термометрирование гильзы. Рассто ние от оси коренных шеек ведомого звена 5 до центра нижней головки шатуна равно радиусу кривошипа и составл ет 1/4 хода поршн . На ведомом звене 5 и основном кривошипном валу имеютс  конструктивные элементы, позвол ющие производить фиксацию их взаимного положени  с помощью соединительного звена 14 (фиг. 3) в положении, когда их радиусы расположены на одной пр мой и направлены в одну сторону. Шестерни 8 и 9 св заны с корпусом через тормозное устройство 15. Возможен ввод в конструкцию отключаемой зубчатой передачи, св зывающей шестерни 8 и 9 с основным валом 10 с передаточным числом, равным +1 (не показана). Основным требованием к механизму синхронизации движени  ведомого звена относителБНо кривошипного вала  вл етс  обеспечение передаточного числа между ведомым звеном 5 и основным кривошипным валом 10, равного или -1, или +1. Описанный механизм, состо щий из звеньев 5-10, при посто нно неподвижных относительно корпуса шестерн х 8 и 9 ввод тормозного устройства 15, позвол ющего либо затормозить шестерни 8 и 9, либо обеспечить им свободу, а также введение в конструкцию соединительного звена 14, фиксирующего взаимное положение звеньев 5 и 10, позвол ет обеспечить pa6oty устройства как по криЕошипно-шатунной, так и по штоковой схемам. Перемещение гильзы цилиндра 3 (фиг. 4) регистрируетс  тензодатчиками, наклеенными на упругие элементы 16 и 17. Дл  устранени  действи  боковой силы на -подвеску гильзы конструкци  содержит радиальные упоры 18 и 19, размещенные между блоком и гильзой, а св зь опор гильзы с упругими элементами 16 и 17 выполнена через щарниры . Винты 20, взаимодействующие с цилиндром и радиальными упорами 18, обеспечивают центрирование гильзы в цилиндре и регулирование радиальных упоров по мере износа сопр жений в результате эксплуатации. Дл  устранени  посторонних сил трени  скольжени  между радиальными упорами 18 и 19 и гильзой 3 имеютс  шаровые опоры 21, закрепленные в сепараторе 22. Дл  изменени  передаточного числа механизма синхронизации на основном валу 10 установлено соединительное звено 14 (фиг. 3), которое может быть выполнено в виде обоймы , неподвижно установленной относительно основного вала, с помощью которой, а также штифтов 23 и болтов 24 обеспечиваетс  вращение ведомого звена 5 совместна с основным валом (фиг. 5-7). Дл  фиксации положени  ведомого звена 5 относительно радиуса кривошипа основного вала 10 на соединительном звене 14 (обойме ) и шестерн х 8 и 9 имеютс  отверсти  дл  установки в них штифтов и болтов. Аналогичные отверсти  дл  штифтов и болтов имеютс  и в корпусе 4. Изменение передаточного отношени  от + 1 до -1 осуществл етс  с помощью тормозного устройства 15, которое, как и соединительное звено 14, может иметь различные конструкции решени . Например, в качестве тормоза применены стопоры в виде штифтов 23 и болтов 24, устанавливаемых в отверсти  шестерен 8 и 9 и корпуса 4 или отверсти  в неподвижной детали 25, неподвижно св занной с корпусом (фиг. 5). В этом случае передаточное отношение механизма синхронизации равно -I, работа осуществл етс  по штоковой схеме. В варианте конструкции предлагаемого устройства с ленточным тормозом (фиг. 7 и 8) тормозна  лента 26 при включении тормоза зажимает поверхности шестерен 8 и 9. Устройство работает следующим образом . Перед работой гильзу 3 устанавливают строго вертикально, обеспечив заданный зазор между хвостовиками составных частей гильзы с помощью регулируемых упоров и фиксируют начальные положени  тензодатчикоБ . При работе составна  часть гильзы 3 перемещаетс  вдоль оси под действием силы трени , возникающей между гильзой и поршнем с кольцами. При рабочем ходе поршень 1 перемещаетс  вниз и воздействует на шатун 2, нижн   головка которого приводит во вращение ведомое звено 5 с угловой скоростью ft). Шестерни 6 и 7, враща сь вместе с ведомым звеном, начинают обкатыватьс  по неподвижным щестерн м 8 и 9, что, в свою очередь, вызывает вращение кривощипного вала 10 с угловой скоростью М. Ведомое звено 5 получает сложное вращательное движение, при котором ось кривошипной шейки совершает пр молинейное возвратно-поступательное движение (фиг. 2) при передаточном числе механизма, равном -1. Указанное достигаетс  фиксацией шестерен 8 и 9 относительно корпуса. Неподвижность щестерн м 8 и 9 обеспечивают тормоза-стопоры, установленные в отверсти х щестерни 9 и детали 25 (фиг. 6) или включением ленточного тормоза (фиг. 7). При устранении качательного движени  шатуна 2 на гильзу 3 цилиндра воздействует только сила трени  порщневых колец. При необходимости замера суммарной силы трени  поршн  и поршневых колец устройство переключаетс  на работу по обычной кривощипно-шатунной схеме следующим образом. При положении поршн  в н.м.т. или В.М.Т., когда радиусы осей ведомого звена 5 и основного кривошипного вала 10 лежат на одной пр мой и направлены в одну сторону , взаимное положение основного кривошипного вала 10 и ведомого звена 5 фиксируетс  с помощью соединительного звена 14 и обеспечиваетс  возможность свободного вращени  шестерен 8 и 9 за счет отключени  тормозного устройства 15.

, -y/-- y/A :ii

„ И В варианте конструкции тормоза (фиг. 5) штифты 23 устанавливаютс  в отверсти  деталей 9 и 14, что обеспечивает их неподвижное соединение. В этом случае ведомое звено 5 в соответствующем положении закрепл етс  на звене 14 основного вал,а 10, а щестерни 8 и 9 свободно вращаютс  в подщипниках корпуса. При соверщении рабочего хода порщень 1 через щатун 2 воздействует на ведомое звено 5, которое начинает вращатьс  за одно целое с основным кривошипным валом 10 с угловой скоростью сг), а центр кривошипной шейки ведомого звена 5 описывает окружность радиуса, равного половине хода поршн . Передаточное число механизма синхронизации равно -f 1, работает устройство по кривошипно-шатунной схеме. Тензодатчик 11, установленный на упругих элементах подвески гильзы цилиндров, регистрирует осевое перемещение гильзы под действием силы трени  и подает сигнал на записывающее устройство. Установленный в головке цилиндра датчик 12 дает информацию об изменении давлени  газов цилиндра. Термопара 13 обеспечивает контроль теплового состо ни  цилиндропоршневой группы. В сравнении с известным предлагаемое устройство позвол ет производить замеры на работающем ДВС, разделить потери на трение в цилиндропоршневой группе на составл ющие; замерить потери на трение на всех требуемых скоростных и нагрузочных режимах, а также повысить достоверность измерений составл ющих сил трени  в цилиндропорщневой группе в св зи с возможностью трансформировани  кривошипно-шатунного механизма в штоковый, и наоробот, без разборки цилиндропоршневой группы.

т.

.Л JL

7 TTJ

.7

Claims (1)

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, гильзу, поршень с кольцами, шатун, основной и дополнительный кривошипные валы, по меньшей мере по одной шестерне наружного и внутреннего зацепления, устройство упругой подвески гильзы, датчик осевого смещения гильзы и регистрирующую аппаратуру, причем гильза подвешена в корпусе через устройство упругой подвески, поршень через шатун связан с дополнительным кривошипным валом, на коренной шейке которого размещена шестерня наружного зацепления, связанная с шестерней внутреннего зацепления, а коренная шейка дополнительного кривошипа размещена в кривошипной шейке основного кривошипа, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности исследований, стенд дополнительно содержит тормозное устройство, соединительное звено и подшипник корпуса, причем радиусы основно- а го и дополнительного кривошипных валов выполнены равными между собой, диаметр # шестерни наружного зацепления равен двум V радиусам кривошипов, шестерня внутренне- £ го зацепления размещена в подшипнике корпуса, тормозное устройство размещено в s корпусе с возможностью взаимодействия с шестерней внутреннего зацепления, а соединительное звено связано с кривошипами основного и дополнительного кривошипных валов.