Испытания на стендах отличаются от других видов испытаний (полигонных, полевых, эксплуатационных) высокой стабильностью задаваемых и поддерживаемых воздействующих факторов (усло-вий нагружения, температуры, влажности, запылённости и других факторов, влияющих на функционирование конструкции) точностью их регулирования, возможностями углублённых наблюдений за ра-бочими процессами, в том числе и в труднодоступных зонах, повы-шенной точностью измерения и регистрации параметров. На стен-дах может быть получена информация, которую не могут дать ника-кие иные испытания, например, показатели прочности деталей, ин-дикаторная мощность и др.
Стендовые испытания классифицируются по различным при-знакам и в основном разделяются на следующие группы:
испытания отдельных деталей, узлов и агрегатов;
испытания полнокомплектных машин;
испытания отдельных деталей, узлов и агрегатов на полно-комплектной машине (или её части), установленной на стенде;
испытания статические и динамические;
испытания с разрушением и без разрушения;
на универсальных или уникальных стендовых установках;
- прочностные, усталостные, износные, вибрационные и др. Испытания двигателей проводятся на стендах с гидравли-
ческими, электрическими или индукторными тормозными установ-ками (рис. 1, 2).
При стендовых испытаниях определяются:
1. Рабочие показатели при регулировках и комплектации, ука-занные заводом-изготовителем. По результатам испытаний опре-деляются: характеристики индикаторной мощности, скоростные ха-рактеристики эффективной мощности – внешняя характеристика с регуляторной ветвью, характеристики принудительного холостого хода, механических потерь, нагрузочные характеристики мощности
и расхода топлива при постоянных частотах вращения коленчатого вала, а также при заданных законах изменения частоты и нагрузки.
2. Предельные показатели мощности и крутящего момента двигателя при изменении параметров и регулировок системы пита- ния, газораспределения, зажигания и заводских допусков на их из- готовление.
Детонационные характеристики.
Надёжность, включая безотказность, износостойкость.
Токсичность и дымность.
Шумность и вибрации.
При испытаниях на стенде с электрическим приводом ревер-сивного действия можно оценить работу двигателя в режимах при-нудительного холостого хода, определить механические потери в нём, осуществить пуск без стартера, провести холодную приработ-ку после сборки.
Стендовые испытания трансмиссий, помимо проверки на функционирование, включают определение статической прочности, жёсткости, долговечности, внутренних энергетических потерь, шума и вибрации, температурных характеристик, специальных показате-лей работы узлов и агрегатов. В большинстве случаев испытания проводятся на универсальных стендах для оценки одновременно нескольких показателей. Для испытаний отдельных узлов и меха-низмов трансмиссии используются стенды прямого нагружения (с разомкнутым потоком мощности), с замкнутым контуром, с динами-ческой нагрузкой, с нагрузкой от маховых масс.
Испытания сцеплений включают определение момента тре-ния, коэффициента надёжности при повышенных частотах враще-
ния, термостойкости фрикционных накладок, исследование балан-сировки, характеристик демпфера крутильных колебаний, надёжно-сти механизмов включения, нажимных пружин, износостойкости фрикционных накладок, их намокаемости в воде и масле, некото-рых других свойств. Программы комплексных испытаний преду-сматривают циклическую повторяемость процессов включения и выключения сцеплений с различными режимами на испытательном стенде (рис. 3).
Испытания механических коробок передач осуществляются на специальных стендах (рис. 4), регламентируются отраслевыми стандартами или ТУ и включают: определение статической прочно-сти (по нагрузкам, разрушающим наиболее слабое звено), установ-ление величины и положения пятен контактов зубьев шестерён всех передач под нагрузкой, построение температурной характери-стики (по времени непрерывной работы в режиме максимальной мощности двигателя), оценку уровня вибрации и шума, качества работы синхронизаторов и механизма управления, коэффициента полезного действия (КПД).
При испытаниях надёжности коробок передач определяют долговечность шестерён (по изгибной и контактной усталости зубь-ев), подшипников качения (по контактной усталости и износу), под-шипников скольжения, муфт переключения передач (синхронизато-ров, торцевых поверхностей зубьев шестерён), сальников, картера коробки передач. Исследуется влияние различных конструктивных и технологических факторов на работу коробки передач и её меха-низмов.
При испытаниях автоматических коробок передач дополни-тельно исследуются: зависимость момента переключения от скоро-сти движения машины и нагрузки на ведомом валу, характеристики управляющих систем, моменты трения в тормозах и фрикционах коробки.
Стендовые испытания карданных передач (рис. 5) начинают с определения прочности под статической нагрузкой крутящим мо-ментом до разрушения слабого звена. Затем исследуются вибра-ции и производится балансировка при динамических испытаниях на специальных стендах. Оценивается критическая частота вращения до появления изгибных колебаний, а также КПД передачи. При ис-пытаниях долговечности карданной передачи программируется из-менение нагружения по четырём параметрам: крутящему моменту, частоте вращения, углу между валами, осевому перемещению в шлицевом соединении.
Ведущие мосты испытывают на стендах в сборе и поэлемент-но основные их узлы: главную передачу, дифференциал, полуоси, балку, поворотные кулаки (управляемых ведущих мостов полно-приводных машин). Методически испытания ведущих мостов схожи
с испытаниями коробок передач. При испытаниях статической прочности и жёсткости ведущих мостов соблюдается схема нагру-жения, соответствующая приложению вертикальных нагрузок от рессор (рис. 6) или несущей системы (при безрессорной подвеске).
При динамических испытаниях определяют КПД ведущего моста, коэффициент блокировки дифференциала, долговечность зубьев шестерён главной передачи, подшипников, деталей диффе-ренциала, сальников и уплотнений, полуосей и балки.
Долговечность полуосей определяют на стендах циклического знакопеременного нагружения крутящим моментом по программам, включающим блоки низко- и высокочастотных нагрузок со ступенча-тым изменением амплитуды.
Испытания несущих систем, рам, кузовов и кабин произво-дятся на стендах (рис. 7) статического и динамического нагружения раздельно или совместно в различной комплектации, а также на машине, установленной на стенде.
Цель статических испытаний несущих систем – проверка прочности и жёсткости. При этом выявляются ослабленные или пе-регруженные участки и соединения, деформации под действием ус-
танавливаемых агрегатов и груза, различных видов внешнего на-гружения. Преимущественно при испытаниях используется два ви-да нагружения:
изгиб в вертикальном направлении под действием сил, при-ложенных в местах реального воздействия (опоры рессор, двигате-ля, кабины, кузова и других агрегатов) с перегрузкой, например, для легковых автомобилей в 2…2,5 раза, для грузовых – 2,5…4 раза;
закручивание моментом, соответствующим предельному пе-рекосу при преодолении экстремальных препятствий, например, соответствующему вывешиванию одного из колёс автомобиля.
Напряжения в любом сечении элементов конструкции при этих испытаниях не должны превышать предела текучести мате-риала, а деформации – допустимых величин для сохранения зазо-ров между силовыми элементами, в дверных и оконных проёмах, иных показателей форм и допусков на геометрические размеры, предусмотренных конструкторско-технологической документацией.
Важной задачей статических стендовых испытаний является изучение напряжённого состояния всех элементов несущей систе-мы под нагрузкой путём, например, тензометрирования во многих точках, результаты которого служат основанием существенного со-
кращения объёмов измерений при последующих динамических ис-пытаниях.
На стендах с динамическим нагружением (рис. 8) оценивается долговечность конструкции в целом (рам, кузовов, кабин), их частей (например, лонжеронов рамы) и отдельных узлов.
Динамические стендовые испытания кузовов, кабин и ком-плектных машин являются основным способом оценки пассивной безопасности. При этом имитируются опрокидывание, лобовое столкновение, наезды сзади или сбоку. Используются стенды, осу-ществляющие разгон испытуемого объекта и его наезд с заданной скоростью на массивное препятствие (рис. 9) под разными углами (стенды-катапульты), а также стенды с массивным маятником (ко-провые стенды) для ударных нагрузок в определённые места кон-струкции. Например, удар спереди по верхнему углу кабины имити-рует падение машины с откоса, удар сбоку по верхнему углу кабины имитирует опрокидывание машины в кювет, удар по задней стенке – воздействие незакреплённого груза при резкой остановке. Схо-жими методами испытываются на стендах силовые каркасы кузо-вов, бамперы, оперения.
Применяется также динамическое локальное нагружение на отдельных участках конструкции с помощью различных вибраторов направленного воздействия для оценки частоты собственных коле-баний и частотных резонансов отдельных деталей и сочленений.
Стендовые испытания подвески включают определение ха-рактеристик упругости при вертикальных и поперечно-угловых де-формациях. Испытания отдельных элементов и деталей включают также оценку надёжности.
Исследования упругости подвески с торсионами, листовыми рессорами и пружинами (в целом и поэлементно) ограничиваются обычно статической нагрузочной градуировкой.
Пневматические и гидропневматические рессоры испытыва-ются на стендах как при квазистатическом (медленном) сжатии при разных начальных давлениях упругой среды, так и в режиме дина-мического нагружения по гармоническому закону с различной час-тотой.
Амортизаторы испытывают на стендах для определения зави-симости развиваемой силы сопротивления от скорости перемеще-ния поршня. При контрольных и приёмочных испытаниях амортиза-торов определяются герметичность, шумность, плавность работы. Проверяется также стабильность рабочей диаграммы и оценивает-
ся зависимость поглощаемой энергии за цикл сжатия и отбоя от температуры заполняющей жидкости.
Стендовые испытания долговечности, как правило, проводят-ся поэлементно: испытания рессор, деталей направляющих уст-ройств (шарниров, кронштейнов, креплений), амортизаторов при динамических нагружениях по различным программам. Испытыва-ются также комплекты сопряжённых узлов, например, листовые рессоры совместно с шарнирами и кронштейнами крепления к ра-ме. Получают распространение также стендовые испытания с од-новременным нагружением на изгиб и кручение.
Испытания шин на стендах проводятся для определения геометрических параметров (радиусов свободного, статического, динамического качения, площади контакта с опорной поверхностью по выступам рисунка протектора, по контуру отпечатка), характери-стик упругости и демпфирования при нагружении нормальной, бо-ковой и окружной силами, характеристик бокового увода, сцепных свойств, долговечности (в основном по износу протектора и рас-слоению каркаса).
Преобладающими при стендовых испытаниях шин являются режимы качения, преимущественно по внешним поверхностям вращающихся опорных барабанов. На стендах также исследуются температурные состояния, эпюры давлений и другие показатели рабочих процессов шин. Характеристики упругости и демпфирова-ния определяются на стендах в режимах квазистатического и дина-мического нагружения.
Массовые испытания шин проводятся на шинообкатных стан-ках различной конструкции, на которых значительно ускоряется на-ступление предельных состояний.
Колёса и ступицы на стендах испытываются на прочность под действием вертикальной и боковой сил. Под действием этих же сил испытываются колёса на усталость. При этом колёса монтируются на стендах (рис. 10) неподвижно, что даёт возможность наблюде-ния зарождающихся деформаций и трещин.
Рулевое управление испытывается на стендах главным обра-зом на надёжность рулевых механизмов, а также насосов, силовых цилиндров усилителей, износостойкость шарниров и других дета-лей.
При стендовых испытаниях рулевых механизмов внешняя на-грузка прикладывается к сошке через нагрузочные устройства раз-личных конструкций.
На стендах исследуются также потери на трение, КПД рулево-го механизма, характеристики упругости рулевого привода.
Тормозные механизмы испытывают на специальных стендах с целью определения надёжности их работы и ресурса. Установка на вал стенда маховых масс (рис. 11), соответствующих имитируемо-му весу автомобиля, приходящемуся при торможении на один ис-пытуемый механизм, позволяет определять параметры работы тормозного механизма в условиях, максимально приближенных к реальным.
Стендовые испытания полнокомплектных транспортных средств проводят, главным образом, в исследовательских целях, основываясь на принципах движения в системе «движитель – опор-ная поверхность». Опорной поверхностью в этом случае служат вращающиеся круглые катки (барабаны).
На стендах исследуются тягово-скоростные и виброакустиче-ские характеристики, топливная экономичность, температурные ре-жимы отдельных узлов и агрегатов, особенности взаимодействия колёс с опорной поверхностью и другие рабочие процессы.
При установке в приводах стендов инерционных масс имити-руются переходные неустановившиеся режимы движения (разгон, накат).
На барабанных стендах испытываются тормозные механизмы и приводы. Оценивается суммарная тормозная сила, неравномер-ность её распределения по колёсам, эффективность стояночных тормозов.
На стендах для ходовых динамических испытаний определя-ется универсальная характеристика полнокомплектной машины как колебательной системы, реагирующей на воздействие дорожных неровностей. На барабанных стендах это достигается установкой на рабочей поверхности барабана накладок, образующих по пери-метру синусоидальный профиль. Вращением барабана с накладка-ми зона контакта опирающегося на него колеса смещается в верти-кальном направлении по гармоническому закону, создавая кинема-тическое возмущение колебаний машины. Регулируется частота та-
кого возмущения скоростью вращения барабана, а амплитуда – толщиной накладок.
Почти во всех стендовых испытаниях, в особенности динами-ческих, центральной задачей является формирование внешнего на-гружения конструкции.
Используемое стендовое оборудование исключительно мно-гообразно. По назначению различаются стенды: испытаний отдель-ных деталей (например, карданных валов, крестовин, поворотных цапф), испытаний узлов (например, двигателей, сцеплений, коробок передач, тормозных механизмов, гусеничных движителей и др.), испытаний полнокомплектных машин (например, барабанные типа Ридлера или роликовые, с опорной лентой). Различаются стенды по виду прикладываемого воздействия: на статические (например, стенд опрокидывания) и динамические (например, стенд испытаний рулевого управления на поглощаемую энергию удара при лобовом столкновении), по типам движущего или тормозящего привода (электрические, гидравлические), по количеству одновременно фиксируемых воздействий (например, изгиб и кручение) и по мно-гим другим признакам.
В большинстве случаев стенды для испытаний машин явля-ются уникальными стендами целевого назначения, и только малая их часть имеет типовую конструкцию и малосерийный промышлен-ный выпуск.
В организации испытаний выделяются следующие этапы: планирование, проведение, обработка результатов и выработка за-ключений и рекомендаций.
studfiles.net
В Центральном институте авиационного моторостроения имени Баранова прошли стендовые испытания прототипа перспективного водородного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, разработка которого ведется в рамках масштабного международного проекта HEXAFLY-INT.
Об этом корреспонденту «РГ» рассказал Михаил Гордин — гендиректор Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) им. П.И. Баранова. Работы над весьма перспективным мотором идут в широкой международной кооперации, включающей помимо России Европейское космическое агентство и ряд научно-исследовательских учреждений Австралии.
Одним из основных направлений исследований авиастроительных компаний в мире сегодня являются сверхзвуковые пассажирские самолеты. В будущем они позволят сократить время полетов по традиционным маршрутам почти в два раза. Такие летательные аппараты могут начать выполнять полеты самое раннее в середине 2020-х годов. Одновременно исследования ведутся и в области полетов на гиперзвуковой скорости, однако они пока носят больше теоретический, нежели практический характер.
Стендовые испытания двигателя, разработанного Центральным институтом авиационного моторостроения, проводятся в специальной аэродинамической трубе. В мире подобных испытательных стендов, позволяющих испытывать авиационные двигатели на земле на гиперзвуковых скоростях потока, существует всего два: один — в США, а второй — в России. Стендовые испытания планируется завершить в текущем году, а в 2019-м — приступить к летным проверкам нового двигателя. При этом, эти сроки могут сдвинуться в зависимости от итогов стендовых испытаний.
Новый водородный гиперзвуковой двигатель внешне представляет собой клиновидную прямоугольную в сечении конструкцию с заужением в центральной части, где происходит незначительное торможение воздушного потока, смешение с топливом и поджиг. Силовая установка работает по принципу создания разницы давления на входе и выходе. Конструкторы рассчитали, что теоретически водородный двигатель способен развивать скорость до 12 чисел Маха. Минимальная скорость полета, на которой двигатель начинает стабильно работать, составляет 2,2-2,5 числа Маха.
Гиперзвуковой двигатель, демонстратор технологий которого создан Центральным институтом авиационного моторостроения, может работать на высоте полета до 35 тысяч метров. Такая высота считается оптимальной с точки зрения экономичных гиперзвуковых полетов — из-за разрежения атмосферы аэродинамическое сопротивление летательного аппарата ниже, но при этом сохраняется достаточный для работы силовой установки приток воздуха. В полете двигатель будет подвержен высоким температурам. Для перераспределения тепла и расширения температурных режимов установки воздухозаборную ее часть сделали из меди.
В силовой установке подача водорода производится через два пояса, один из которых расположен на входе в камеру сгорания ближе к воздухозаборнику, а второй — в середине эллиптической камеры сгорания.
Разработкой проекта HEXAFLY-INT занимаются научно-исследовательские центры из Евросоюза, России и Австралии. От Евросоюза координатором проекта выступает Европейский центр космических исследований и технологий, а от России — Центральный аэрогидродинамический институт имени Жуковского. Летом 2017 года на авиасалоне МАКС-2017 российские разработчики представили модель гиперзвукового летательного аппарата HEXAFLY-INT.
Представленная модель предназначена для исследований в аэродинамической трубе. В первую очередь она должна помочь в определении оптимального соотношения между внутренним полезным объемом летательного аппарата и сечением воздухозаборника гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Аппарат выполняется по схеме «несущий корпус», при которой в полете значительная часть подъемной силы образуется на широком фюзеляже.
Модель также оснащена коротким крылом большой стреловидности и двумя килями. В рамках проекта планируется создать демонстратор технологий длиной около трех метров. Согласно действующим планам, демонстратор технологий HEXAFLY-INT должен будет показать возможность стабильного и управляемого полета на скорости не менее семи чисел Маха (около 8,6 тысячи километров в час). Когда именно может состояться первый полет аппарата, пока неизвестно. Проект HEXAFLY-INT, стартовавший в 2014 году, рассчитан до апреля 2019 года.
sdelanounas.ru
История испытательной площадки в Полуеве началась 40 лет назад с работы над сверхзвуковым пассажирским самолетом Ту-144. Современный комплекс был введен в эксплуатацию в марте 2007 года. Первые запуски были посвящены испытаниям и отладке самого стенда. Для них использовались двигатели, уже отслужившие свой срок на пассажирских самолетах. Кроме того, на стенде отработали три так называемых двигателя соответствия. Дело в том, что на закрытых стендах двигатели не развивают своей номинальной тяги из-за неизбежной потери энергии воздушного потока, который вынужден проходить по замкнутому циклу. Только открытый стенд демонстрирует правдивые показатели. Поэтому в результате процедуры эталонирования (испытания двигателей соответствия на открытом и закрытых стендах) были разработаны специальные поправочные коэффициенты для закрытых площадок.
PowerJet SaM146 в разрезе PowerJet SaM146 — авиационный турбовентиляторный реактивный двигатель. Взлетная тяга: 7945 кгс // Удельный расход топлива: 0,63 кг/кгс*ч // Степень двухконтурности: 4,43 // Масса: 1700 кг Длина: 2070 мм // Диаметр: 1224 мм
Автобус заезжает на широкую бетонированную площадку, имитирующую взлетно-посадочную полосу аэродрома, и мы видим один из опытных образцов SaM146 в окружении металлических лесов, подъемных устройств, осветительных приборов и видеокамер. Двигатель подключен к топливной магистрали, опутан кабелями и дренажными шлангами. Его многочисленные контрольные термопары подключены к противопожарной системе стенда. Аналогичная система устанавливается и на сам самолет. В воздухозаборник, точно в одну из лопаток вентилятора, прицелилась специальная пушка. SaM146 полностью подготовлен к сертификационным испытаниям на заброс льда и града.
Внутренние российские сертификационные процедуры и нормативы основываются на Авиационном Регистре Международного Авиационного Комитета (АР МАК). Комитет был учрежден двенадцатью государствами бывшего СССР в 1991 году на основании «Соглашения о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства». С точки зрения сертификации SaM146 наиболее важным документом Регистра являются «Нормы летной годности двигателей воздушных судов» АП-33. Источником международных норм служит Международная организация гражданской авиации ICAO, учрежденная ООН в 1947 году. В настоящее время наиболее строгими ограничениями ICAO считаются экологические нормативы и нормы эмиссии шума.
Испытания на преодоление облака града наиболее затратны. Это связано с необходимостью вручную изготовить около 14 млн градин диаметром 12 мм и массой ровно 1 г — именно такие параметры града прописаны в сертификационных документах. Для этого замораживают дистиллированную воду, которая превращается в лед. Затем лед превращается в снег, который намазывают на пресс-форму. Полученные градины хранят в холодильнике.
В НПО «Сатурн» действует технология сквозного проектирования-производства на базе единой вычислительной сети. Детали разрабатываются одновременно с технологическими процессами и оснасткой, а не вписываются в заданные производственные рамки.
За один тест расходуется 400 000 градин. Установка непрерывно подает град со скоростью 192 м/с (691 км/ч), имитируя пролет самолета через грозовое облако длительностью 40−50 с. Часть градин используется для инженерных испытаний пушки. В России испытания по европейским стандартам проводятся впервые, для них разрабатывается новое оборудование. Пушку НПО «Сатурн» разработало совместно со Snecma. Однако бóльшая часть запусков (с расходом 7−8 млн градин) приходится на отладку режима. Специалисты НПО «Сатурн» выясняют, на какой скорости и в каком режиме работы двигатель получит наименьшие повреждения при преодолении грозового облака. В дальнейшем эти рекомендации войдут в инструкцию по эксплуатации воздушного судна, которой должны будут беспрекословно следовать пилоты. Именно на этом режиме проводятся сертификационные испытания, состоящие из двух зачетных выстрелов.
Еще один тест, связанный с замерзшей водой, — заброс плитки льда. Имитируется ситуация, когда на воздухозаборник мотогондолы намерзает лед, кусок которого откалывается и попадает в двигатель. В данном случае российские авиационные правила, описанные, в частности, в документе АП-33 «Нормы летной годности двигателей воздушных судов», оказались более строгими, нежели европейские. «Наша» плитка весит 300 г, европейская же — в три раза легче. Сертификационный заброс проводится дважды, при этом оба раза плитка должна на скорости 192 м/с врезаться в заранее определенную и размеченную лопатку вентилятора. При этом двигатель должен полностью сохранить работоспособность.
Для наиболее сложных элементов используется технология быстрого прототипирования — стереолитография. Производственная база включает в себя литейное, сварочное производство, механическую (5−6-координатные машинообрабатывающие центры), термическую обработку, обработку металлов давлением, инструментальное производство.
В ответ на вопрос: «А что представляют собой испытания на заброс птицы?» — Роман Владимирович нервно оглянулся и поинтересовался, нет ли среди присутствующих представителей СМИ воинствующих «зеленых». Требование о сохранении работоспособности двигателя при попадании птицы существует давно, однако современные европейские правила четко регламентируют мельчайшие детали этих испытаний. В частности, птицы делятся на мелких, средних и крупных, с каждым видом двигатель будет знакомиться по отдельности. К примеру, «средняя птица» имеет массу тела 700 г. «Птица должна быть абсолютно здорова, перед тем как будет умерщвлена для проведения испытаний, — рассказывает Любимов. — Мало того, перед помещением в камеру пушки каждую птичку ожидает рентгеновское обследование — это нужно, чтобы убедиться в целостности ее скелета и отсутствии каких-либо посторонних включений». Бройлеры из магазина не подойдут: птичка должна быть целой, не ощипанной, комнатной температуры.
Разумеется, ни на открытой, ни тем более закрытой испытательной площадке рядом с работающим двигателем не могут находиться люди. Прецизионное управление подачей топлива, смазки, воздуха и электропитания оператор осуществляет из кабины управления, визуально наблюдая двигатель на видеомониторе. Система оснащена защитой по отдельным критическим параметрам: если двигатель переходит в опасный режим работы, испытания останавливаются автоматически, исключая человеческий фактор. Работа двигателя может контролироваться по 1500 параметрам одновременно, причем телеметрия может в режиме реального времени передаваться не только оператору, но и на рабочие места всех заинтересованных лиц (конструкторов, заказчиков) с возможностью корректировок. Испытания могут проходить на нескольких стендах одновременно, при этом свободные измерительные каналы одного бокса могут быть задействованы на другом.
Всего для инженерных испытаний стенда и сертификации понадобится 70 птиц. Специалисты НПО «Сатурн» уже решили, что на роль «средней птички» лучше всего подходят чайки. Добыты они будут максимально гуманным способом — с помощью охотхозяйств и экологов, которые регулируют численность популяций пернатых.
Ближе к окончанию программы сертификации SaM146 ожидает самый экстремальный тест — испытания на обрыв лопатки вентилятора. На одной из лопаток будет закреплен пиротехнический заряд, который сработает после выхода двигателя на штатный высокооборотный режим. Лопатка — это металлическая деталь, которая движется с огромной скоростью и имеет колоссальную кинетическую энергию. О сохранении работоспособности двигателя в случае ее обрыва не может быть и речи, напротив — дорогостоящий механизм, скорее всего, будет полностью разрушен. Испытание считается успешным при соблюдении двух условий: если при этом не возникнет пожара и если все обломки двигателя останутся внутри мотогондолы без риска повредить крыло или фюзеляж самолета. А сама по себе потеря одного из двигателей для современного воздушного судна не опасна.
www.popmech.ru
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям колесного и гусеничного транспортного средства (ТС) и его силовой установки (двигателя). Технический результат воспроизведение на стенде испытаний двигателя реального уровня его нагружения на транспортном средстве, прогнозирование безотказности и долговечности двигателя на ТС в различных дорожных условиях по результатам стендовых испытаний. Способ касается нормирования и корректировки режима стендовых испытаний двигателя путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на транспортном средстве (ТС) при его натурных испытаниях в заданных дорожных условиях, через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя. Соотношение нагрузочных и скоростных режимов между собой при стендовых испытаниях устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях и эксплуатации ТС. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 9 табл.
Изобретение относится к испытаниям колесного и гусеничного транспортного средства (ТС) и его силовой установки (двигателя) и касается нормирования и корректировки режима стендовых испытаний двигателя путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на ТС при его натурных испытаниях в заданных дорожных условиях, через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя.
Известно, что режим испытаний двигателя ТС, в зависимости от его литровой мощности, в стационарных условиях на стенде задают по стандартной программе [1] , включающей последовательные дискретные переходы с одного стационарного (установившегося) нагрузочно-скоростного режима на другой и последующие режимы с сохранением каждого из них в течение заданного по программе времени. Так как реальный нестационарный режим работы двигателя, установленного на ТС, в процессе его испытаний в заданных дорожных условиях [2,3] отличается от режима испытаний на стенде, кроме указанного, и по уровню нагружения, то такое несоответствие затрудняет оценку и прогноз гарантийного ресурса (безотказности) иди ресурса в объеме заданной (объявленной) долговечности двигателя на ТС при его натурных испытаниях. Кроме того, такое несоответствие программы по режимам испытаний двигателя не позволяет также оценить ресурс двигателя при эксплуатации ТС в различных (ненормированных) дорожных и природно-климатических условиях. В связи с этим, в Изменении 3 ГОСТ 14846-81, утвержденном ГК СССР по стандартам от 02.03.87 636 (ИУС 5, 1987 г.) по п.3.3.5 записано "дополнить абзацами: "Испытания на безотказность следует проводить либо по указанным циклам, либо по циклам, учитывающим фактическую нагрузку и ее колебания с необходимым форсированием режима испытаний, обеспечивающим объективную оценку надежности, в соответствии с НТД на испытания автомобильных двигателей внутреннего сгорания. С 01.01.89 г. испытания на безотказность следует проводить только по циклам, учитывающим фактическую нагрузку". Однако такие способы, воспроизводящие на стенде реальный уровень нагружения двигателя на ТС, до сих пор не регламентированы. Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля уровня нагружения ТС при испытаниях [4], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство по каждой j-ой (j=1...n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, фиксируют средний расход топлива Qj двигателя и среднюю скорость движения Vj, вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению
j по выражению 
где К - характерный для каждого транспортного средства коэффициент пропорциональности, определяемый через контрольный расход топлива Qкр, скорость VQ при контрольном расходе топлива и коэффициент сопротивления движению по дороге с ровным твердым покрытием A, равный 0,025 для колесных и 0,04 для гусеничных машин, а в процессе испытаний фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега Sj, определяют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражению Wj = j
Sj (2) и используют Wj для корректировки и доведения режима испытаний до нормативного значения WjH по каждой j-й дороге. Недостаток известного способа связан со сложностью последующего его практического использования при стендовых испытаниях двигателя, обусловленной учетом лишь нормативной накопленной величины уровня нагружения WjН. Задачей изобретения является воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя в условиях нормативных испытаний ТС (по WjН или WН). Поставленная задача решается тем, что в способе стендовых испытаний двигателя транспортного средства, согласно которому при дорожных испытаниях транспортное средство перемещают по каждой j-й (j=1....n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, при этом: фиксируют средний расход топлива Qj в л/100 км и среднюю скорость движения Vj в кмч-1, вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению j по выражению (1), фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега Sj, вычисляют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражению (2) и корректируют ее в процессе испытаний до величины 
W(j=1...n)н, дополнительно контролируют фактическую величину уровня нагружения WФ из выражения (2) через jH при условии, что фактический пробег SФ окажется больше или меньше нормативного, вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-ой дороге по выражению Gj = QjVj
2010-2, кгч-1 (3) где 20 - плотность топлива при 20oС, вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива с учетом долей нормативного пробега (р) по видам дорог Sj по выражению
где m - число видов дорог, S' - пробег с прицепом, устанавливают для каждой j-й дороги средние значения условно установившихся режимов работы двигателя по продолжительности и периодичности их проявления. Примечание. Под условно установившимся режимом работы двигателя принимают режим, при котором изменение частоты вращения вала двигателя или расхода топлива не превышает 
2%. вычисляют среднее значение частоты вращения вала двигателя при испытаниях ТС на каждой j-ой дороге по результатам ее регистрации [5], nдвj, вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя с учетом долей нормативного пробега по видам дорог Sj по выражению
по значениям среднеинтегрального часового расхода топлива в кгч-1 и среднеинтегральной частоте вращения вала двигателя в обмин-1 на графике скоростной характеристики отмечают уровень нагружения двигателя по результатам испытаний ТС (точка А на чертеже), который принимают за нормативное значение нагружения для стендовых испытаний двигателя, по относительной продолжительности pi и часовому расходу топлива Gi в кгч-1 на каждом i-ом установившемся режиме испытаний двигателя на стенде по стандартной программе, принятой в качестве исходного режима нагружения для последующей корректировки, вычисляют среднее значение часового расхода топлива по выражению
где q - число режимов испытаний двигателя в каждом цикле, по относительной продолжительности pi и установившейся частоте вращения вала двигателя ni на каждом i-ом режиме испытаний на стенде вычисляют среднюю частоту вращения вала двигателя по выражению
отмечают среднее значение часового расхода топлива по средней частоте вращения вала двигателя в обмин-1 на графике скоростной характеристики двигателя (т. Б на чертеже), раздельно ступенчатой корректировкой частоты вращения вала и нагрузки двигателя на стенде последовательно по результатам испытаний сближают (совмещают) точку Б с точкой А (на чертеже точки Б' и Б''), при этом режимы холостого хода изменению не подвергают, по результатам окончательной корректировки нагрузочно-скоростного режима составляют программу стендовых испытаний двигателя в каждом цикле, при этом соотношение нагрузочных и скоростных режимов между собой, их продолжительность и периодичность по условно установившемуся режиму (среднему значению) при стендовых испытаниях устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях и эксплуатации ТС, а количество циклов устанавливают в зависимости от вида испытаний: в объеме гарантийного ресурса (испытания на безотказность) или в объеме испытаний на долговечность. Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что нормирование и корректировка режима стендовых испытаний двигателя транспортного средства на долговечность при воспроизведении на стенде реального уровня его нагружения на ТС учитывает, помимо дискретно задаваемого нагрузочно-скоростного режима, средние значения расхода топлива и частоты вращения вала двигателя за цикл с учетом относительной продолжительности его испытаний на стенде на каждом i-м режиме, числовые значения средних и среднеинтегральных часовых расходов топлива (Gj и G) и частот вращения вала двигателя (nдвj и nдв) при натурных испытаниях ТС по каждому виду дорог с изменяющимися характеристиками и их совокупности с использованием коэффициента суммарного сопротивления движению j и накопленной величины уровня нагружения Wj, при этом уровень нагружения двигателя по и nдв, принимают за нормативное значение, относительно которого выполняют корректировку режимов стендовых испытаний двигателя по Gc и nc. На основании этого можно заключить, что предложенный способ соответствует критерию изобретения "новизна". Совокупность последовательных операций, включающих определение коэффициента суммарного сопротивления движению, величины пробега, накопленной величины уровня нагружения, среднего часового расхода топлива и средней частоты вращения вала двигателя на каждой j-й дороге и среднеинтегральных их значений по совокупности всех испытательных дорог, нанесение по значениям указанных параметров (среднеинтегральному часовому расходу топлива и частоте вращения вала двигателя) на графике скоростной характеристики двигателя нормативной точки (А), соответствующей уровню нагружения двигателя на ТС, определение средних значений часового расходов топлива и частоты вращения вала двигателя за цикл по относительной продолжительности и нагрузке на каждом i-м режиме стендовых испытаний двигателя с нанесением на графике т. Б, соответствующей уровню нагружения двигателя по исходной программе стендовых испытаний, сопоставление значений точек А и Б и ступенчатую корректировку каждого i-го режима стендовых испытаний путем изменения частоты вращения вала двигателя и его нагрузки до момента сближения (совмещения) точки Б с точкой А и составление на этой основе нагрузочно-скоростного режима (программы испытаний, соответствующей уровню нагружения двигателя на ТС), с учетом наибольшей вероятности распределения режима нагружения, длительности периода работы двигателя на этом режиме и частоты его повторения при испытаниях на ТС, позволяет сделать вывод с соответствии предложенного способа критерию "изобретательский уровень". При реализации предложенного способа в конечном итоге определяют числовые значения среднеинтегральных часового расхода топлива и частоты вращения вала двигателя по результатам натурных нормативных испытаний ТС на каждой j-й дороге (по WjН) и средние значения расхода топлива и частоты вращения вала с учетом относительной продолжительности испытаний двигателя на каждом i-м режиме цикла программы испытаний с последующей ступенчатой корректировкой каждого i-го режима без учета режима холостого хода. Для этого транспортное средство при полной его массе и нормативной прицепной нагрузке (по массе и величине пробега) перемещают в ведущем неустановившемся режиме движения по j-й опорной поверхности в объеме заданного дискретного пробега. При этом под опорными поверхностями подразумеваются: асфальтобетонное шоссе (aшн = 0,04; 
ашн = 0,05) булыжная дорога (бдн = 0,06; бдн = 0,075), грунтовая дорога удовлетворительного состояния (гун = 0,07; гун = 0,08), разбитая грунтовая дорога с колеями и выбоинами в сухом или замерзшем состоянии (ргн = 0,14; рг = 0,16 и размокшая грунтовая дорога (сыпучий песок, снежная целина, местность, мн = 0,24; мн = 0,30 где 
означает движение с прицепом. В ходе перемещения производят измерение среднего расхода топлива Qj в л/100 км пробега по этой дороге, вычисляют реализованную среднюю скорость движения Vj по пройденному пути и времени чистого движения, вычисляют коэффициент пропорциональности К и коэффициент суммарного сопротивления движению j из расчетной зависимости (1), накопленную величину уровня нагружения Wj из расчетной зависимости (2) через j и пробег Sj на каждой j-й дороге, при этом в процессе испытаний через равные интервалы пробега сопоставляют полученное значение величины уровня нагружения W*j в функции f(Sj) с нормативным и в зависимости от их соотношения переводят испытания на более "легкую" дорогу при W*j>W*jН или на более "тяжелую" дорогу того же вида при W*j, корректируя таким образом условия испытаний по достижении условия Wj=WjН или Wj = WjH с учетом некоторого неравенства Wj=WjН (в пределах до 10%). По результатам испытаний транспортного средства вычисляют средний часовой расход топлива Gj в кгч-1 на каждой j-й дороге по выражению (S) и среднеинтегральный часовой расход топлива G в кгч-1 с учетом долей нормативного пробега по видам дорог по выражению (4), вычисляют среднее значение частоты вращения вала двигателя на каждой j-й дороге по результатам регистрации (измерений) и среднеинтегральное значение частоты вращения вала с учетом долей пробега по видам дорог по выражению (5), наносят (отмечают) на графике скоростной характеристики двигателя значение среднеинтегрального часового расхода топлива в кгч-1 по значению среднеинтегральной частоты вращения вала двигателя (т. А). По результатам стендовых испытаний двигателя по стандартной программе с учетом i-х режимов испытаний и их относительной продолжительности вычисляют среднее значение расхода топлива Gс по выражению (6) и среднюю частоту вращения вала nс по выражению (7), наносят (отмечают) на графике скоростной характеристики двигателя средний часовой расход топлива в кгч-1 по значению средней частоты вращения вала двигателя (т. Б). В итоге сопоставляют полученные значения среднеинтегрального часового расхода топлива G по результатам испытаний на ТС и среднего часового расхода топлива Gс на стенде, в последующем ступенчато корректируют частоту вращения вала двигателя на одном или нескольких режимах (кроме режима холостого хода) и нагрузочный режим двигателя, устанавливаемый по часовому расходу топлива, тем самым сближают (совмещают) точку Б с точкой А, с учетом средней продолжительности и периодичности условно установившегося режима работы двигателя на ТС, достигая таким образом воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя на ТС. Использование среднеинтегрального значения часового расхода топлива по результатам испытаний двигателя на ТС на j-х видах дорог и среднего часового расхода топлива на стенде на i-x режимах и им соответствующих частот вращения вала для воспроизведения на стенде реального уровня нагружения двигателя на ТС, например, двигателя полноприводного автомобиля КамАЗ-4310 заключается в следующем. На чертеже показаны кривые скоростной характеристики двигателя КамАЗ-740 и, в частности, часового расхода топлива Gт в зависимости от частоты вращения вала двигателя при полной нагрузке двигателя. Точкой А показано значение среднеинтегрального часового расхода топлива по результатам нормативных дорожных испытаний (при Wj=Wн), равного 18,92 кгч-1 при среднеинтегральной частоте, равной 2050 обмин-1. Точкой Б показано значение среднего расхода топлива по результатам испытаний на стенде по программе в соответствии с ГОСТ 14846-81, (Gс=35,4 кгч-1 при nс=2549 обмин-1). Точка Б' соответствует значению среднего расхода топлива по программе испытаний в соответствии с проектом ГОСТ 14846-(Gс=23,68 кгч-1 при nс=2121,3). Точка Б'' соответствует значению среднего расхода топлива по результатам окончательной корректировки нагрузочно-скоростного режима испытаний двигателя на стенде (Gс=19,24 кгч-1 при nс=2082 обмин-1), при этом режимы 1, 6 и 7 (таблицы 8 и 9) соответствуют режимам холостого хода, n2 и n4 - максимальной нагрузке при частотах, соответствующих номинальной мощности nном (2600 обмин-1) и максимальному крутящему моменту (1650 обмин-1), n3 и n5 частичной нагрузке (75 и 70% от нагрузки по внешней характеристике двигателя при относительной частоте вращения вала двигателя 90 и 80%). При этом расчет значений G и n, соответствующих координатам точки А, реализован следующим образом. По реально выполненным пробегам в ходе испытаний автомобиля КамАЗ-4310 по пяти стандартным видам дорог, указанным в таблице 1, в объеме 30767 км (по программе - 30000 км) при движении с прицепом и без прицепа получили средние значения скорости движения в кмч-1 и расхода топлива в л/100 км (столб. 4 и 5). По испытаниям указанного автомобиля на топливную экономичность установлен контрольный расход топлива при VA=60 кмч-1, равный 31,9 л/100 км, тогда коэффициент К в зависимости (1) равен:
По исходным данным и значению коэффициента К получают по выражению (1) средние значения коэффициента j/ по каждому виду дорог для условий испытаний с прицепом и без прицепа (столб. 7). С учетом выполненных пробегов вычисляют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражению (2), значения которой с учетом реализованной корректировки в процессе испытаний [4] приведены в столб. 9 и 10. По совокупности дорог получают значение WФ=2946 нкм, несколько большее нормативного WH=2865 нкм. По зависимости (2) через Ф дополнительно оценивают уровень нагружения указанного автомобиля:
По Ф, практически равной нормативному значению 0,0955 [4], устанавливают соответствие фактически реализованного уровня нагружения автомобиля заданному при небольшом превышении WФ относительно WH (на 2,8%, допускается до 5,0%). По выражению (3) вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-й дороге. Например, по результатам испытаний указанного автомобиля по асфальтобетонному шоссе с прицепом G'аб (таблица 1, столб. 6) равноG'аб=Q'абV'аб10-2=54,053,910-2=29,1 лч-1По остальным видам дорог и состояний (с прицепом, без прицепа) значения часового расхода топлива также указаны в таблице 1 (столб. 6). По выражению (4) вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива. Значения относительного пробега Р (Sj) и P(S'j) указаны в таблице 2 (столб. 2), среднего часового расхода топлива по видам дорог и состояний - в столб. 3, а промежуточные расчеты в столб. 4, по суммированию которых определяют среднеинтегральный часовой расход топлива, равный 22,66 лч-1 илиG= 22,660,835= 18,92 кгч-1 при 20 = 0,835 - удельный вес дизельного топлива. По зависимости (5) вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя. Значения относительного пробега p(Sj) и p(S'j) получают также из таблицы 2 (столб. 2). Значения средних частот вращения вала двигателя в диапазоне его рабочих частот рассчитывают через суммарное число его оборотов на j-й дороге, устанавливаемое инструментально с помощью приборов, и времени чистого движения или при использовании способа [5], когда этот параметр определяют ступенчато путем последовательной регистрации частоты через равные интервалы времени 
t и вычисляют по зависимости:
где nдв - среднее значение интервала статистической выборки частот вращения вала двигателя на j-й опорной поверхности;p(nдв) - вероятность среднего значения интервала;l - число интерваловВ качестве примера в таблице 3 приведены обобщенные данные статистической выборки при испытаниях автомобиля КамАЗ-4310 с прицепом на грунтовой дороге удовлетворительного состояния. Для расчета nдвгу приняты интервал разряда 200 обмин-1, пятиразрядная оценка (m=5) при числе опытов, равном 8642 и t= 1 мин по результатам расчета nдвгу=2100 обмин-1. На асфальто-бетонном шоссе в зависимости от его категории t принимают 2-3 мин, а на разбитой грунтовой дороге и местности - 0,5 мин. Аналогичным образом рассчитывают средние частоты вала двигателя на других дорогах отдельно с прицепом и без прицепа. Среднеинтегральное значение частоты вращения вала двигателя по совокупности дорог, подсчитанное по выражению (5), составило 2050 обмин-1. По среднеинтегральным значениям часового расхода топлива и частоты вращения вала двигателя, используемым в качестве координат на скоростной характеристике двигателя КамАЗ-740, наносят точку А (см. чертеж), учитывающую фактическую нагрузку двигателя по результатам испытаний автомобиля КамАЗ-4310 на стандартных видах дорог в условиях, приведенных к нормативным. Указанную точку принимают в качестве норматива для разработки нагрузочно-скоростного режима программы стендовых испытаний двигателя. В качестве исходного режима стендовых испытаний двигателя для сопоставления с фактической нагрузкой двигателя по результатам испытаний автомобиля принята программа по ГОСТ 14846-81 (таблица 4). В таблице 5 указанная программа представлена исходными количественными значениями параметров двигателя КамАЗ-740. По выражениям (6 и 7) вычисляют соответственно средний часовой расход топлива в кгч-1 и среднюю частоту вращения вала двигателя в обмин-1 на каждом режиме, а также суммарные значения указанных параметров за цикл, равные Gc=35,4 кгч-1 и nс=2549 обмин-1. По значениям этих параметров на скоростную характеристику двигателя наносят точку Б, по координатам которой устанавливают существенные различия с фактической нагрузкой двигателя по результатам испытаний. В качестве первого шага корректировки принята программа стендовых испытаний двигателя по проекту ГОСТ 14846 (таблица 6), количественные значения параметров которой по каждому режиму (пяти) указаны в таблице 7. Там же приведены их средние расчетные значения, равные Gс1=23,68 кгч-1 и nc1=2121,3 обмин-1 (точка Б'). По результатам сопоставления точек А и Б' устанавливают достаточно большое сближение по частоте вала двигателя. По отличиям среднего расхода топлива программу испытаний дополняют двумя режимами за счет корректировки (дробления) режимов 2 и 3 (таблица 7), соответствующих номинальной мощности (2) и максимальному крутящему моменту (3). Соотношение по относительной продолжительности испытаний двигателя по номинальным режимам (Nном и Mкрmax) и с частичной нагрузкой (Nчн<N и Мкрчн<М) выбирают исходя из обобщения результатов статистических исследований режимов движения автомобилей и гусеничных машин в различных дорожных условиях по наиболее вероятным значениям указанных параметров, а время работы двигателя на каждом режиме цикла принимают по средней продолжительности условно установившегося режима двигателя на ТС по частоте вращения его вала. Результаты окончательной корректировки в числовых значениях по отдельным режимам указаны в таблице 8, по суммированию которых определяют Gc2=19,17 кгч-1 и nc2= 2082 обмин-1. По полученным значениям указанных параметров (точка В'' на чертеже), практически совпадающими с заданными (нормативными) в т.А, составляют типовую программу стендовых испытаний двигателя, которая в общепринятом виде указана в таблице 9. Нормирование и корректировка режима стендовых испытаний двигателя транспортного средства путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя обеспечивают по сравнению с стандартной программой [1] следующие преимущества:воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя, соответствующего режиму его работы на ТС в заданных (нормативных) дорожных условиях [4];выполнение требования ГОСТ 14846-81 по испытаниям двигателя на безотказность, "учитывающим фактическую нагрузку" (изменение 3 ГОСТ 14846-81, утвержденное и введенное Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 02.03.87 г. 636, по п.3,3.5.;объективную оценку и определение гарантийного ресурса двигателя (испытания на безотказность) или ресурса в объеме заданной (объявленной) долговечности, соответствующих его испытаниям на транспортном средстве;научно-обоснованные организацию и планирование выполнения транспортных задач с учетом сведений по величине фактического остаточного ресурса двигателя;при статистических оценках средней величины наработки двигателя до отказа и получения исходных данных для использования при проектировании нового типа двигателя;накопление банка данных по безотказности двигателя для разработки программы испытаний "с необходимым форсированием режима испытаний..." (п.3.3.5. Изменения 3 ГОСТ 14846-81). Источники информации1. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. 2. ОСТ 37.001.472-88 Приемочные испытания автотранспортных средств. Типовая программа испытаний. 3. РД 37.001,109-89 Инспекционные испытания автотракторных средств. Программа и методы испытаний. 4. Патент РФ 2090855, G 01 М 17/00 на изобретение: "Способ нормирования, контроля и корректировки уровня нагружения испытываемых транспортных средств для обеспечения условий воспроизводимости их надежности", Бюл. 26, 20.09.97. 5. Патент РФ 2064173 G 01 М 17/00.. на изобретение: "Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для оценки дорог при испытаниях на них транспортных средств", Бюл. 20, 20.07.96. 6. Журнал Автомобильная промышленность, 1977, 11. О режимах движения автомобилей в различных дорожных условиях, авторов В.Ф. Платонова, B.C. Устименко и С.К. Назарова, стр.19-23.Формула изобретения
1. Способ стендовых испытаний двигателя транспортного средства на долговечность, заключающийся в последовательном переходе с одного установившегося нагрузочно-скоростного режима на другой и последующие режимы с фиксированием каждого из них в течение заданного программой времени без учета уровня нагружения двигателя на транспортном средстве (ТС), соответствующего нормативным условиям дорожных испытаний, при которых перемещают транспортное средство по каждой j-й (j=1...n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, фиксируют средний расход топлива Qj в л/100 км двигателя и среднюю скорость движения Vj в кмч-1, вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению j по выражению
где К - характерный для каждого транспортного средства коэффициент пропорциональности
Qкр - контрольный расход топлива, VQ - скорость при контрольном расходе топлива и A - коэффициент сопротивления движению по дороге с ровным твердым покрытием, равный 0,025 для колесных и 0,04 для гусеничных машин, а в процессе испытаний фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега Sj, определяют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражениюWj = jSj,и, в случае отклонения от номинального значения показателя W'jH, корректируют ступенчато с выходом к завершению испытаний по j-й дороге на нормативное значение показателя WjH или WH по совокупности дорог, где W'jH - текущее нормативное значение в f(Sj), при этом среднюю частоту вращения вала двигателя в диапазоне его рабочих частот при испытаниях ТС по j-й опорной поверхности определяют ступенчато путем последовательной регистрации частоты через равные интервалы времени t и вычисляют по выражению
где nдв - среднее значение интервала статистической выборки частот вращения вала двигателя на j-й опорной поверхности;p(nдв) - вероятность среднего значения интервала;1 - число интервалов,отличающийся тем, что нормирование и корректировку общего уровня нагружения двигателя при стендовых испытаниях выполняют путем последовательного изменения скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на ТС при его натурных испытаниях в заданных нормативами дорожных условиях через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя, вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-ой дороге в кгч-1 по выражениюGj = OjVj10-220,где 20 - плотность топлива при 20oС,вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива с учетом вероятности нормативного пробега по видам дорог (Sj+S'j) по выражению
где m - количество испытательных дорог;S'j - пробег с прицепом;Sj - пробег без прицепа,вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя с учетом вероятности нормативного пробега по видам дорог (Sj+S'j) по выражению
,по значениям среднеинтегрального часового расхода топлива в кгч-1 и среднеинтегральной частоте вращения вала двигателя в обмин-1 на графике скоростной характеристики двигателя отмечают уровень его нагружения по результатам испытаний ТС, который принимают за нормативное значение при стендовых испытаниях двигателя - точка А, по относительной продолжительности pi и часовому расходу топлива Gi кгч-1 на каждом i-м установившемся режиме испытаний двигателя на стенде за цикл по стандартной программе, принятой в качестве исходного уровня нагружения двигателя для последующей его корректировки, вычисляют среднее значение часового расхода топлива Gc по выражению
где q - число режимов испытаний двигателя,по относительной продолжительности pi и установившейся частоте вращения вала двигателя ni на каждом i-м режиме испытаний на стенде вычисляют среднюю частоту вращения вала двигателя по выражению
отмечают среднее значение часового расхода топлива в кгч-1 по средней частоте вращения вала двигателя в обмин-1 на графике скоростной характеристики двигателя, раздельно ступенчатой корректировкой частоты вращения вала и нагрузки двигателя на стенде последовательно по результатам испытаний совмещают точку Б с точкой А, при этом режимы холостого хода изменению не подвергают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по результатам окончательной корректировки q-го числа нагрузочно-скоростных режимов испытаний двигателя на стенде, отличных между собой по продолжительности, относительным частотам вращения вала двигателя и нагрузке, определяют совокупный нагрузочно-скоростной режим, при этом время работы двигателя на каждом режиме цикла определяют по средней продолжительности и периодичности условно установившегося режима двигателя на транспортном средстве, номинальные режимы принимают равными максимальной нагрузке двигателя на соответствующих им частотах, а вспомогательные - частичным нагрузкам, соотношение между которыми по указанным параметрам устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях транспортных средств и их эксплуатации. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условно установившийся режим определяют по средней продолжительности и периодичности выхода двигателя на режим, при котором изменение частоты вращения вала двигателя или расхода топлива не превышает 2%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество циклов при стендовых испытаниях двигателя на надежность определяют в объеме гарантийного ресурса или при испытаниях на долговечность в объеме заданного ресурса применительно к каждому типу автомобильного двигателя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6www.findpatent.ru
