1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий нагрузочное устройство, основание , две пары стоек, лодвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и ддтчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки размецены на основании. подвеска расположена - на одной паре стоек, а нагрузочное устройство - балансир но на другой паре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем приближения условий испытания к эксплуатационным , стенд дополнительно содержит механизм качания подвески, и последняя размещена на стойках балансирно , причем ось качания noipBecки совпадает с осью коленчатого ва ла испытуемого двигателя, вспомогательный двигатель связан с подвеской через механизм качания-, а блок управления через преобразователь соединен с датчиком частоты вращения. 2. Стенд по п. 1, отличау ю щ и и с я тем, что механизм ка (Л чания подвески выполнен в виде эксцентрикового , механизма,содержащегчэ наС правлякндий паз и эксцентрик, причем последний связан со вспомогательным (двигателему а паз выполнен в раме подвески. S Я-
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.
РЕСПУБЛИК
|, 09) (11) 3(51) . 01 М 15 00 с
Щ ° . ь
1 ф М г
:: аС (/
) А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
21) 3447459/25-06
22) 01.06.82 (46) 15.10.83. Бюл. )) 38 (72) М.П.Купреев, В.О.Замятнин, И.М.Мельниченко, A.П;Грибайло, Ф.Х.Бурумкулов и Д.Н.Гаркунов (71) Гомельский государственный униВЕрситет и Всесоюзное научно-производственное обьединение "Ремдеталь" (53) 621.43.001.5(088.8) (56) 1. Райков И.Я. Испытание двигателей внутреннего сгорания. И., "Высшая школа", 1975, с. 34-37.
2. Авторское свидетельство СССР
В 547675, кл. G 01 М 15/00, 1972, (54) (57) 1. СТЕНД ЦЛЯ ИСПЫТАНИЯ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, со- . держащий нагрузочнае устройство, ос- нование, две пары стоек, подвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и датчик частоты вращения с преобразователем,.причем стойки размещены на основании, подвеска расположена.на одной паре стоек, а нагрузочное устройство — балансирно на другой паре, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности путем приближения условий испытания к эксплуатационным, стенд дополнительно содержит механизм качания подвески, и последняя размещена на стбйках балансирно, причем ось качания подвес- ки совпадает с осью коленчатого вала испытуемого двигателя, вспомогательный двигатель связан с подвеской через механизм качания, а блок у через преобразователь соединен с датчиком частоты вращения.
2. Стенд по п. 1, о т л и ч а - y
С2 ю шийся тем, что механизм качания подвески выполнен в виде эксцентрикового. механизмa, ñoäåðæàùåãî направляющий паз и эксцентрик, причем С последний связан со вспомогательным
А
М двигателем, а паз выполнен в раме р подвески.
1048353
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стен дам для исследования процессов трения и износа в узлах двигателя внут-. реннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в м „иностроении д я 5 оценки прирабатываемости и износостойкости новых или восстановленных изношенных деталей и сопряжений ДВС, Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, раму, причем стойки размещены на основании, нагрузочное устройство балансирно размещено на паре опор f1) . 15
В таких стендах электрическая машина выполнена балансирной и-пред- ставляет собой усложненную модификацию машин общепромышленного типа.
Мощность двигателя внутреннего cro- yg ранив определяется на таких стендах на основании измерений крутящего момента и:скорости с помощью весового механизма и датчика скорости.
Однако на.известных стендах сис- 25 .темы привода с водяными и гроволочными реостатами не позволяют ими- тировать высокодинамичны режимы мы нагружения, соответствующие реальным напряженным условиям эксплуатации, что снижает эффективность испытаний.
Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, подвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и датчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки размещены на основании, подвеска расположена на одной паре сто- 40 ек, а нагрузочное устройство — балансирно на другой паре.
Такие стенды могут содержать вибровоэбудитель., регулятор режимов которого взаимодействует с элементом 45 управления P)Однако испытания на стенде, оснащенном вибровозбудителем, не вполне соответствуют наиболее тяжелым эксплуатационным условиям работы двигателя. При движении транспортного средства по неровной дороге на износ и надежность сопряженных дета" лей наряду с вибрациями еще в большей мере влияет переменный крутящий момент. Вибровоэбудитель вызывает преимущественно вибрацию двигателя в вертикальной плоскости и не способствует созданию переменных крутящих . моментов. Эависимость частоты коле- 60 баний вибровозбудителя.от положения рейки топливного насоса также не соответствует реальным условиям ра- боты. Собственная частота колебаний двигателя определяется движением 65 поршней и зависит от скорости вращения коленчатого, вала. Скорость вращения вала определяется как расходом топлива (положением рейки топливного насоса), так и величиной приложенного момента сопротивления.
На таких стендах не предусмотрена возможность разборки и регулировки кривошипно-шатунного механизма без снятия двигателя со стенда, что усложняет исследование процессов трения и износа его элементов и повышает трудоемкость испытаний. Отсутствуют устройства для автоматизации измерений и регистрации результатов испытаний. Это также повышает трудоемкость испытаний.
Цель изобретения — сокращение трудоемкости и приближение условий испытаний к эксплуатационным, а следовательно,повышение эффективности испытаний.
Укаэанная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство, основание, две пары стоек, подвеску с рамой, вспомогательный двигатель с блоком управления и датчик частоты вращения с преобразователем, причем стойки раз мешены на основании, подвеска расположена. на одной паре стоек, а нагрузочное устройство - балансирно на другой паре, дополнительно содер- жит механизм качания подвески, и последняя размещена на стойках балансирно, причем ось качания подвески совпадает с осью коленчатого вала испытуемого двигателя, вспомогательный двигатель связан с подвеской через механизм качания, а блок управления через преобразователь соединен с датчиком частоты вращения.
Кроме того, механизм качания подвески может быть выполнен в виде эксцентрикового механизма, содержащего направляющий паз и эксцентрик, причем, последний связан со вспомогательным двигателем, а паз выполнен в раме подвески.
На фиг. 1 схематически изображен предложЕнный стенд, общий вид на фиг. 2 - сечение A-А на фиг. 1; на фиг. 3 — функциональная схема стенда.
На основании 1 стенда установлены две пары стоек 2-5, на которых с помощью подшипниковых узлов 6-9 балансирно подвешены нагруэочное устройство 10 в виде электрической машины и подвеска 11. На раме подвески 11 с помощью лап 12 жестко . закреплен испытуемый двигатель 13, соединенный с нагрузочным устройством1
10 карданным валом 14. На основании
1 закреплены также вспомогательный электродвигатель 15 и датчик частоты вращения 16, электрически свя1048353 занные между собой через преобразо.— вательное устройство 17. Вал электродвигателя 15 снабжен эксцентриком, 18, входящим в паз 19 опорной рамы подвески 11, Паз 19 и эксцентрик
18 образуют механизм качания подвески 11. Электродвигатель 15 выполнен с возможностью перемещения по основанию 1 стенда. Датчик частоты вра- щения 1б клиноременной передачей связан с валом нагрузочного устрой- 10 ства 10..Стенд снабжен датчиком момента сопротивления 20, расхода топлива 21, датчиками температуры и давления 22, подключенными через коммутатор 23 к регистрирующему прибо- 35 ру 24 °
Стенд работает следующим образом.;, После пуска испытуемого двигате- . ля 13 его коленчатый вал нагружают моментом . сопротивления посредством нагрузочного устройства 10, погло.щающего мощность двигателя. Затем включают вспомогательный электродвигатель 15, вращающий эксцентрик 18.
Вращаясь, эксцентрик 18 сообщает подвеске 11 колебательные движения относительно горизонтальной оси подвеса, имитирующие динамические режимы нагружения. Амплитуду колебаний . подвески 11 регулируют, перемещая эксцентрик 18 вдоль паза 19 .опорной рамы подвески 11. Колебания подвески складываются с собственными колебаниями двигателя 13 и обеспечивают полу-. чение высокодинамических режимов на-. гружения, подобно эксплуатационным что вызывает интенсивный износ и приработку его деталей.
Сигнал от датчика частоты вра щения 16 через преобразовательное 4О устройство 17 автоматически устанавливает частоту вращения эксцентрика 18, равной или кратной собственной частоте двигателя 13.
Сигналы датчиков давления, температуры 22, частоты вращения 16, расхода топлива 21, момента сопро— тивления 20, через коммутатор 23 последовательно, с определенной периодичностью, подключаются к регистрирующему устройству 24. Процесс измерения и записи информации автоматизирован.
Разборку и, регулировку кривошипно-шатунного механизма двигателя, необходимую для определения процессов трения и изнашивания его узлов и деталей, можно проводить, не снимая его co стенда. Для этого, перемещая электродвигатель 15 по основанию 1, освобождают опорную раму подвески от эксцентрика 18 и поворачивают ее вокруг горизонтальной оси на угол +90, что обеспечивает свободный доступ к укаэанным узлам трения..
Таким образом, предлагаемый стенд позволяет приблизить стендовые испытания двигателя к наиболее тяжелым эксплуатационным и сократить время испытаний за счет сообщения двигателю сложных колебательных движений, что вызывает интенсивный износ и приработку узлов и деталей и снижает циклы нагружения до наступления усталостных разрушений. Для различных режимов нагружения интенсивность .изнашивания сопряжений цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма ДВС предлагаемого стенда увеличивается за б ч испытаний на 10-303 по сравнению с испытаниями на известном стенде, что позволяет на 10-ЗОВ сократить время испытаний, а их условия приблизить к эксплуатационным.
Разработанный стенд может быть использован для обкатки.и исследо;вания способов ускоренных испытаний, приближенных к эксплуатационным.
1048353
Составитель Н. Патрахальцев
Техред М; Гергель Корректор A. Повх
Редактор А, Долинич
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ° Проектная, 4
Закаэ 7921/48 Тираж 873 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035., Москва,Ж-35,.Рау аская наб;, д. 4/5
www.findpatent.ru
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ
G 01 N 15/00
Государственный комитет СССР
Ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 151280. Бюллетень ¹ 46
Дата опубликования описания 15.1 2.80 (5З) УАК 621,4З2, 001.6(088.8) (72) Авторы изобретения
Б.Н.Уткин и Б.З,Коминарова (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ HCIIklTAHHH ПОРШНЕВОГО
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для испытаний.двигателя внутреннего сгорания, Известны стенды.для испытания пор- 5 шневого двигателя внутреннего сгорания, содержащие регулирующий узел, соединенный электрическим и гидравлическим приводами с исполнительными механизмами, управляющую вычисли,тельную машину, взаимодействующую с регулирующим узлом и технологическими датчиками параметров двигателя
Однако стенд не является полностью автоматизированным,так как его струк-15 тура включает пульт ручного ввода управляющих команд. Это вносит субъективизм в процесс управления испытаниями двигателя, снижает быстродействие системы в целом. Управляющая вычис- 20 лительная машина не связана с пультом ручного ввода. Управляющих команд, что не позволяет машине управлять процессом испытаний, а ее функции ограничиваются обработкой информации от дат--25 чиков и передачи этой информации регулирующему узлу. Такое использование управляющей вычислительной машины в структуре не позволяет машине вырабатывать законы управления и корректиро 3Р вать их в зависимости от изменяющихся условий работы двигателя. . Поступление прямой информации от технологических датчиков не может обеспечить высокой точности анализа рабочих параметров двигателя, так как для основных параметров двигателя характерны разные функциональные зависимости, обусловленные теми или иными режимами испытаний. Непосредственная связь технологическйх датчиков с управляющей вычислительной машиной не позволяет по их информации точно воспроизводить первоначальные режимы работы двигателя, необходимые для оценки тенденций качественного изменения рабочего процесса двигателя.
Отсутствие в схеме испытательного стенда датчиков климатических условий и датчиков, характеризующих состояние топлива и масла, не позволяет сравнивать между собой результаты отдельных одноименных испытаний. Так как основные показатели двигателей зависят от параметров окружающей среды (давления, температуры и влажности атмосферного воздуха), которые могут иногда изменяться не только от режима к режиму, но и от замера к замеру, то при работе на частичных нагрузках возникают
787930 трудности с воспроизведением требуе- информации в виде функций взаимосвяэанмых режимов испытаний, ных параметров. Информация в виде
Цель изобретения — повышение точ- функций поступает с блока 4 на упраности испытаний путем выбора опти- вляюцую вычислительную машину 3 и на мальных .режимов работы двигателя. блок 5. В блоке 5 происходит сравнеЦель достигается тем, что стенд ние информации, поступающей с блока дополнительно снабжен блоком функцио- 4 в процессе испытания, с ин ор ц
5 нального анализа, взаимодействующим об оптимальном режиме по требуемому с технологическими датчиками, и бло- параметру с учетом состояния атмосфеком стандартных режимов, подключенны- ры, топлива, масла и других параметми к управляющей вычислительной маши- ров.По результатам сравнения информации производится коррекция положения исНа чертеже приведена структурная полнительных механизмов 7 при помощи блок-схема стенда дпя исследования управляющей вычислительной машины 3, поршневых двигателей внутреннегo era- Кроме тогЪ в блоке 5 происходит нарания. копление ф гнкциональной информации
15 образующей архив данных, который моСтенд содержит поршневой двигатель жет быть использован для сравнения
1, на котором установлены технологи- при работе двигателя на других режические датчики 2, связанные с управ- мах. Для извлечения данных и контроля ляющей вычислительной машиной 3 и бло- работы блока 4 и блока 5 также иском 4 функционального анализа. ц свою O пользуется управляющая вычислительная очередь, блок 4 связан с блоком 5 стан- машина 3. дартных режимов и управляюцей вычис- выполнение стенда лительной машиной 3. Блок 5 также свя- с дополнительным, блоком Функццонального анализа, взаимодействующим с техэан с управляищ и вычислительной машинологическигли датчикагли, и блоком ной 3, а последняя подключена к регустандартных режимов, подключенными лирующему узлу 6, который соединен с исполнительными механизмами 7. очность испытаний позволяет повысить точность испытани
Напуск двигателя 1 происходит по так как в этом случае работа двигатеиспытательной программе, находящейся ля осуществляется на оптимальных рев управляющей вычислительной машине 3 при помощи регулирующего узла 6, кото30 жимах. рый воздействует на исполнительные меФормула изобретения ханизмы 7. После выхода двигателя 1 на заданный режим информация о состоя- Стенд для испытания поршневого двинии его параметров от технологических гателя внутреннего сгорания, содержадатчиков 2 одновременно поступает на щий регулирующий узел, соединенный управляющую вычислительную машину 3 электрическим и гидравлическим привои блок 4, По результатам математичес- дами с исполнительными механизмами, кой обработки данных от технологичес- управляющую вычислительную машину, ких датчиков 2 управляющая вычислитель- взаимодействуюцую с регулирующим узная машина 3 автоматически вырабатыва- 40 лом и технологическими датчиками пает управляющий сигнал, поступаюций на раметров двигателя, о т л и ч а ю регулируюций узел 6, Регулируюший шийся тем, что, с целью повышеузел 6, воздействуя на исполнительные ния точности испытаний путем выбора механизмы 7, поддерживает заданные ре- сптимальных режимов работы двигателя, жимы оптимального испытания двигателя. 45 стенд дополнительно снабжен блоком
Поэтому одновременно прямая измеритель- функционального анализа, взаимодейстная информация от технологических дат- вующим с технологическими датчиками, чиков 2 поступает, кроме управляющей и блоком стандартных режимов, подклювычислительной машины, на блок 4, По- ченными к управляющей вычислительной скольку блок 4 содержит контрольно- 5О машине. измерительную аппаратуру (на чертеже . Источники информации, не показана), позволяющую оценить принятые во внимание при экспертизе состояние рабочего процесса, то стано- 1. Патент Франции гг 2133288, вится возможным получение совокупной кл. G 01 M 15/00, 1976.
787930
Заказ 8339/48 Тираж 1019
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное илиал ППП Патент г, Ужгород, ул, Проектная, 4
Составитель О.Голованов
Редактор C.Òàðàíåíêo Техред М.Коштура Корректор М.Шаро ли
www.findpatent.ru
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик лт Д (",", !
1 (51)М, Кл.2
G 01 М 15/00 (61).Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 151277 (21) 2555780/25-Об с присоединением заявки No— (23) Приоритет—
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 150480. Бюллетень ¹ 14
Дата опубликования описания 15.0480 (5З) У4 621.43. .001 (088.8) B.Т.Загоруйко, В.A.Ïåäüêî, A.Е.Пронкевич, В.E.Õàéêèñ и С.Я.Даниленко (72) Авторы изобретения
Украинский государственный проектный институт Тяжпромавтоматика (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Изобретение относится преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний двигателей.
Известны стенды цля испытания. двигателей внутреннего сгорания, содержащие соединенные с валом испйтуемсго двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической машины (1).
В таких стендах измерение мощности, развиваемой двигателем, осуществляется при обязательном изме/ ренин момента, развиваемого двигателем, что требует усложнения стенда, ведет к повышению его стбимости, особенно при прыменении в заводских условиях для проведения типовых сдаточных испытаний. 20
Известны стенды, содержащие соединенные с валом испытуемого двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, вы- 25 полненное в виде электрической машины с фазным или короткозамкнутым ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических 30
1 потерь, соединенный с датчиком частоты вращения вала, и цифровой регистратор (2), При измерении развиваемой испытуемым двигателем мощности, подводимой к валу электрической машины, работающей в генераторном режиме, измеритель активной мощности измеряет мощность, рекуперируемую в сеть статором электрической машины. Сигнал с его выхода суммируется с выходными сигналами измерителей потерь в статоре и роторе и измерителя механических потерь. Суммарный сигнал, пропорциональный мощности испытуемого двигателя, поступает. на регистрирующий прибор.
Устройство позволяет также измерять мощность проворачивания коленчатого вала (механические потери) испытуемого двигателя внутреннего сгорания при работе электрической машины в двигательном режиме. Однако при отклонении напряжения питания электрической машины вследствие наличия зависимости выходного сигнала измерителя потерь в цепи ротора от величины
728026 питающего напряжения электрической
" яшины погрешность измерения мощности увеличивается. Дополнительно появляется погрешность измерения мощности, обратно. пропорциональная синхронной частоте вращения при изменении частоты питающей сети электрической машины, которая может изменяться в пределах + 1% в зави-симости от частоты питающей сети.
Целью изобретения является по1 (вышение точности измерения мощности испытуемого двигателя путем учета, отклонения частоты тока питающей сети.
Указанная цель достигается тем, что стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мощности "в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети, выполненным в виде формирователя частоты, масштабного блока, двух блоков умножения и сумматора, причем формирователь частоты подключен к сети непосредственно и к регистратору через первый блок умножения и сумматор, к которому подключен также масштабный блок непосредственно и через второй блок умножения, связанный с датчиком частоты вращения вала, формирователь частоты, первый блок умножения и масштабный блок подключены параллельно к измерителю активной мощности.
На фиг.1 представлена функциональная схема стенда; на фиг.2 схема преобразования механической мощности, Стенд содержит нагрузочное устройство, выполненное в виде асинхронной электрической машины 1 с фазным или короткозамкнутым ротором, соединенным с валом испытуемого двигателя 2.
На валу электрической машины установлен датчик 3 частоты вращения вала.
В цепь статора электрической машины включен измеритель 4 активной мощности, выход которого соединен с первым входом преобразователя 5 механической мощности в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети. Второй вход преобразователя механической мощности подключен к датчику частоты вращения вала, а третий вход — к питающей сети. ПоследОвательно с выходом преобразователя 5 и цифровым регистратором 6 соединен выход измерителя 7 механических потерь, вход которого подключен к выходу датчика 3 частоты вращения вала.
Преобразователь 5 механической мощности содержит блоки умножения 8 и 9 (фиг,2), выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора 10,Первый вход блока 8 умножения соединен r. формирователем 11 частоты, пропорциональной частоте питающей сети, подключенным к пита-. ющей сети. На второй вход блока 8 поступает сигнал активной мощности.
На входы блока 9 умножения поступают сигналы частоты вращения вала и смасштабированный масштабным блоком 12 сигнал активной мощности.
К третьему входу сумматора 10 подключен второй выход масштабного блока.
При испытании двигателя электрическая машина 1 работает в генераторном режиме. Активная мощность Рд, рекуперируемая электрической машиной в сеть, измеряется измерителем 4, реализуюшим фсрмулу
Р =Ъи 1 со5Ч, (1) где U напряжение питающей сети;
Лл — ток статора; угол сдвига между током и
2О напряжением статора.
Сигнал с измерителя 4 активной мощности поступает на вход преобразователя 5 механической мощности.
На второй его вход поступает сигнал
25 с датчика 3 частоты вращения вала, на третий — напряжение пи ающей сети. Преобразователь механической мощности реализует формулу рм ра)" 2ра " где * ((— постоянные коэффициенты
Л, 2 пропорциональности;
)) — частота вращения вала; д — отклонение частоты питал ющего напряжения от номинального значения 1лн
Так как
Мх эм
hhPPìõ Л 4 мх 2 О Л (7)
Следовательно, окончательное выражение для определения механической мощности примет вид формулы (2).
Для определения мощности днигате$5 ля с учетом механических потерь в где М вЂ” электромагнитный момент;
ug — угловая скорость ротора, причем эм
М ï :(4) где Рэм=ЗЕ 3 cos V — электромагнитл ная мощность, где Е = %„0„- .
ЭДС обмотки статора; Ж = BC л угловая скорость вращения магнит— ного потока статора,8,0 = 2 Й-и, получают
1 Р Ï
50 мх (6)
Величина механической мощности, вычисленная по формуле (6) без учета отклонения частоты питающей сети, отличается от величины механической
55 мощности, вычисленной по формупе (6) с учетом отклонения частоты питающей сети f в диапазоне + 1%, на величину,.
728026
10
Формула изобретения
50 электрической машине применяют фор)4е „Рап ) Л 1 мп :(8) где Р п — механические потери в электрической машине.
Составляющая Ф„Р, и формулы (8) получается на выходе блока 8 умножения.
Формула (7) для удобства реализации представляется в виде мх 1(2ра 1„ ЛЯ У„н (9) Первое слагаемое этой формулы реализуется блоком 9 уйуожения, на вход которого сигнал активной мощности поступает через масштабный блок 12, а выходной его сигнал подается на сумматор 10.С учетом того, что „„= con54 вторая составляющая формулы (9) реалиэуетсямасштабным блоком 12 и с второго его выхода поступает на сумматбр 10.
С выхода сумматора снимается сигнал, 1пропорциональный механической мощности, соответствующей формуле (7) .Суммарный сигнал с выхода преобразователя 5 механической мощности и измерителя 7 механических потерь подается на цифровой регистратор 6, При определении мощности проворачивания коленчатого вала двигателя (электрическая машина работает в двигательном режиме) полярнссть выходного сигнала измерителя 4 изменяется на противоположную. Соответственно изменяется и полярность выходного сигнала преобразователя механической мощности.
Ъ
На вход цифрового регистратора поступает разность сигналов преобразователя 5 и измерителя 7, т.е. мощность, отдаваемая валом электрической машины. Полярность сигнала на входе регистратора при этом изменяется. Результат индицируется со знаком (минус) .
Наличие в предлагаемом стенде преобразователя механической мощности в функции частоты вращения вала и
/ частоты питающей сети и подключение его согласно формуле к другим блокам выгодно отличают стенд от известного решения, так как позволяют повысить точность измерения мощности двигателя благодаря учету отклонения частоты питающей сети и исключению измерителя потерь в цепи ротора, выходной сигнал которого зависит от величины напряжения питающей сети.
Реализация стенда не представляет трудностей, так как в нем использованы серийные приборы, выпускаемые отечественной промышленностью {например, измеритель активной мощности
748, измерительный усилитель ф 7025 и цифровой вольтметр ф 4830). Блоки умножения могут быть выполнены на нденсаторных преобразователях частоты, имеющих простые схемы.
Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий соединенные с валом испытуемого двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической машины с фазным или короткозамкнутым
20 ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических Потерь, соединенный с датчиком частоты вращения вала, и цифровой регистратор, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения мощности двигателя путем учета отклонения частоты тока питающей сети, стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мощности в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети, выполненным в виде формирователя частоты, масштабного блока, двух блоков умножения и сумматора, причем формирователь частоты подключен к сети непосредственно и к регистратору через первый блок умно-, жения и сумматор, к которому псдключен также масштабный блок непосредст- . венно и через второй блок умножения, связанный с датчиком частоты вращения вала, формирователь частоты, первый блок умножения и масштабный блок подключены параллельно к измерителю активной мощности.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Проспект фирмы Оно Сокки, Автоматизированный стенд для измерения показателей токсичности ДВС, Япония, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 558194, кл, С 01 М 15/00, 1976 (прототип).
728026 (г ) мх
Составитель Н.Патрахальцев
Редактор Т.Юрчикова Техред И.Асталош КорректорМ.Вигула
Заказ 1128/43 Тираж 1019 . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектйая, 4
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области испытания авиационных двигателей по схеме «с присоединенным трубопроводом». Технический результат изобретения - повышение надежности и технологичности стенда путем создания простой и универсальной конструкции, исключающей влияние тепловых изменений диаметра и длины присоединенного трубопровода (ПТ) на монтажное положение его оси, достижение универсальности конструкции опор ПТ. В стенде для испытания авиационных двигателей первый узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с опорной поверхностью, размещенной в горизонтальной плоскости, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и контактирующего с ней опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу, а второй узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с гильзой и цилиндрического опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу и размещенного с возможностью осевого перемещения в гильзе, ось которой совмещена с горизонтальной плоскостью, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и ориентирована параллельно оси присоединенного трубопровода. Подвижная опора ПТ имеет элементы регулировки и фиксации положения вертикальных стоек, а первый узел крепления снабжен кронштейном с прижимным винтом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области авиадвигателестроения и используется при испытаниях авиационных двигателей на стенде с присоединенным трубопроводом.
Схема испытаний на стенде с присоединенным трубопроводом широко применяется для определения характеристик авиационного двигателя. При проведении таких испытаний на вход в двигатель по присоединенному трубопроводу подается горячий или охлажденный воздух под давлением. Изменение температуры элементов стенда ведет к изменению их геометрических размеров. Такое изменение приводит к нарушению соосности элементов стенда, их смещению относительно первоначального монтажного положения и появлению ступенек и зазоров в местах стыков. Увеличение утечек воздуха через возникающие зазоры невозможно учесть при планировании эксперимента, что повышает погрешность измерений тяги, удельного расхода топлива и высотных характеристик, снимаемых при испытании. Чтобы погрешность не выходила за допустимые пределы измерений, приходится ограничивать диапазон температур воздуха, подаваемого в двигатель, что приводит к ограничению возможностей стенда.
Известен стенд для испытания прямоточных воздушно-реактивных двигателей (патент RU 2261425, МПК G01М 15/00, опубл. 2005). Такой стенд содержит присоединенный трубопровод, ресивер, стендовое воздухозаборное устройство с патрубками и динамоплатформу с силоизмерительным устройством, мерное устройство и регулируемый дроссель. Этот стенд позволяет определять параметры прямоточного двигателя при имитации полета летательного аппарата с различными углами атаки.
Недостатком такого решения является отсутствие средств компенсации теплового расширения элементов стенда, что ведет к образованию ступенек и зазоров в местах крепления присоединенного трубопровода. Возрастающие вследствие этого утечки горячего воздуха не могут быть учтены с достаточной точностью, поэтому испытания проводятся только на ограниченном диапазоне температур входного воздуха. Невозможность надежного учета возникающих утечек приводит к высокой погрешности измерений характеристик двигателя при высоких температурах воздуха.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является стенд с входным устройством для испытаний газотурбинных двигателей в термобарокамере (патент RU 2439526, МПК G01M 15/14, опубл. 2012).
Входное устройство для испытаний газотурбинных двигателей в термобарокамере содержит входной коллектор, узел лабиринтного уплотнения, присоединенный трубопровод, выполненный из набора патрубков, патрубок входа в двигатель, опоры для крепления входного коллектора к термобарокамере и опоры для крепления присоединенного трубопровода к динамометрической платформе, причем входной коллектор, узел лабиринтного уплотнения, присоединенный трубопровод и патрубок входа в двигатель последовательно соединены между собой герметичными шарнирами, один патрубок узла лабиринтного уплотнения со стороны входного коллектора прикреплен к термобарокамере, а другой патрубок со стороны двигателя прикреплен к динамометрической платформе. Герметичные шарниры выполнены в виде концентрического сальникового уплотнения.
Когда при продуве двигателя в результате температурной деформации происходит перемещение патрубков трубопровода, такая конструкция обеспечивает перемещение по сальнику в линейном и угловом направлениях. При радиальной деформации трубопровод перемещается по горизонтальной плоскости скольжения опор вдоль шпонки, которая предохраняет участки трубопровода, закрепленные на опорах от осевого перемещения.
Недостатком такого решения является большая сложность конструкции, из-за чего увеличиваются стоимость и время изготовления, монтажа и обслуживания.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении надежности и технологичности стенда путем создания простой и универсальной конструкции, исключающей влияние тепловых изменений диаметра и длины присоединенного трубопровода (ПТ) на монтажное положение его оси, достижении универсальности конструкции опор ПТ.
Технический результат достигается тем, что стенд для испытания авиационных двигателей содержит термобарокамеру, динамометрическую платформу с элементами крепления на ней испытываемого авиационного двигателя и устройство подвода воздуха с присоединенным трубопроводом, снабженным неподвижной и подвижной опорами, закрепленными на динамометрической платформе, причем подвижная опора выполнена с двумя узлами крепления. Новым в изобретении является то, что первый узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с опорной поверхностью, размещенной в горизонтальной плоскости, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и контактирующего с ней опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу. Второй узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с гильзой и цилиндрического опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу и размещенного с возможностью осевого перемещения в гильзе, ось которой совмещена с горизонтальной плоскостью, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и ориентирована параллельно оси присоединенного трубопровода. Кроме этого, подвижная опора присоединенного трубопровода снабжена элементами регулировки и фиксации пространственного положения вертикальных стоек, а первый узел крепления снабжен кронштейном с прижимным винтом, связанным с вертикальной стойкой и ограничивающим перемещение опорного элемента в вертикальной плоскости.
При увеличении температуры воздуха, подаваемого на вход в двигатель, происходит нагрев ПТ. Это приводит к увеличению длины и радиуса ПТ а также входных и уплотнительных устройств. Увеличение длины ПТ не приводит к нарушению соосности элементов и изменению общей геометрии стенда, так как компенсируется смещениями в узлах подвижной опоры. Наличие прижимного винта в подвижной опоре, регулирующего положение вертикальных стоек, предотвращает смещения, вызываемые вибрацией ПТ и пульсацией потока воздуха в ПТ. Введенные в конструкцию элементы исключают влияние тепловых изменений диаметра и длины ПТ на монтажное положение оси, исключают образование зазоров и вызванных ими утечек входящего воздуха, что существенно снижает погрешности измерений на стенде и повышает универсальность конструкции без ее усложнения. Аналогичный эффект достигается и для охлажденного воздуха.
Предлагаемый стенд для испытания авиационных двигателей показан на фиг.1-4. На фиг.1 изображен продольный разрез стенда. На фиг.2 изображено поперечное сечение стенда в месте расположения подвижной опоры ПТ. На фиг.3 изображен правый узел крепления подвижной опоры ПТ. На фиг.4 изображен разрез по левому узлу крепления подвижной опоры ПТ.
Стенд для испытания авиационных двигателей содержит термобарокамеру 1 (ТБК), динамометрическую платформу 4 (ДМП) с элементами 5 крепления на ней испытываемого авиационного двигателя 6, устройство подвода воздуха с присоединенным трубопроводом, состоящее из входной лемнискаты 2, подвижно-уплотнительного устройства 3 (ПУУ), телескопического уплотнительного узла 7 (ТУУ), присоединенного трубопровода 8 (ПТ) с неподвижной и подвижной опорами 9 и 10. Кроме этого, подвижная опора 10 имеет два узла крепления ПТ 8, один из которых состоит из неподвижной вертикальной стойки 11 с направляющей 12, по которой может перемещаться опорный элемент 13, выполненный в виде толстой пластины, прикрепленной к ПТ 8 с одной стороны, а другой узел имеет неподвижную вертикальную стойку 14, снабженную гильзой 15, опорная поверхность которой параллельна оси ПТ, а внутри гильзы - опорный элемент 16 цилиндрической формы, неподвижно соединенный с ПТ 8 с другой стороны. Направляющая 12 снабжена кронштейном 17 с прижимным винтом 18. ПТ 8 опирается на поверхность направляющей 12 при помощи опорного элемента 13. Винт 18 служит для обеспечения беззазорного контакта опорного элемента 13 и направляющей 12.
Стенд работает следующим образом. Перед испытанием авиационного двигателя 6 или в процессе испытания из ТБК 1 откачивается воздух для имитации условий работы авиационного двигателя 6 на высоте. На вход в двигатель 6 воздух под давлением подается через лемнискату 2, ПУУ 3, ПТ 8, ТУУ 7. При увеличении температуры воздуха, подаваемого на вход в двигатель 6, происходит нагрев ПТ 8. Это приводит к увеличению длины L и радиуса R ПТ 8, лемнискаты 2, ПУУ 3, ТУУ 7 (см. фиг.1). Увеличение длины ПТ 8 происходит от места его связи с неподвижной опорой 9 по направлению к подвижной опоре 10 и по направлению к двигателю 6. Увеличение длины ПТ 8 и других элементов воздушного тракта компенсируется уменьшением торцевых зазоров в ПУУ 3 и в ТУУ 7. Увеличение длины ПТ 8 приводит к перемещению опорного элемента 13 по направляющей 12 в одном узле и к перемещению опорного элемента 16 цилиндрической формы по опорной поверхности гильзы 15 в другом узле подвижной опоры 10. Для предотвращения возможных перемещений опорного элемента 13 вверх от вибраций ПТ 8 и пульсаций потока воздуха в ПТ 8 опорный элемент 13 слегка прижимается к направляющей 12 прижимным винтом 18.
Таким образом, узлы подвижной опоры ПТ обеспечивают увеличение размеров ПТ от нагрева без изменения монтажного положения его оси в вертикальной плоскости в любом интервале изменения температуры воздуха, подаваемого в двигатель, опоры ПТ могут применяться при любых величинах диаметров и длины ПТ без изменения конструкции и на разных стендах.
Предложенная конструкция позволяет расширить диапазон температур входного воздуха, подаваемого на вход испытываемого авиационного двигателя, уменьшая погрешность измерений характеристик двигателя. Кроме этого, предложенное решение является простым в исполнении и универсальным, подходящим к различным компоновкам испытательного стенда.
1. Стенд для испытания авиационных двигателей, содержащий термобарокамеру, динамометрическую платформу с элементами крепления на ней испытываемого авиационного двигателя и устройство подвода воздуха с присоединенным трубопроводом, снабженным неподвижной и подвижной опорами, закрепленными на динамометрической платформе, причем подвижная опора выполнена с двумя узлами крепления, отличающийся тем, первый узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с опорной поверхностью, размещенной в горизонтальной плоскости, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и контактирующего с ней опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу, а второй узел крепления подвижной опоры выполнен в виде вертикальной стойки с гильзой и цилиндрического опорного элемента, жестко прикрепленного к присоединенному трубопроводу и размещенного с возможностью осевого перемещения в гильзе, ось которой совмещена с горизонтальной плоскостью, проходящей через ось присоединенного трубопровода, и ориентирована параллельно оси присоединенного трубопровода.
2. Стенд для испытания авиационных двигателей по п.1, отличающийся тем, что подвижная опора присоединенного трубопровода снабжена элементами регулировки и фиксации пространственного положения вертикальных стоек, а первый узел крепления снабжен кронштейном с прижимным винтом, связанным с вертикальной стойкой и ограничивающим перемещение опорного элемента в вертикальной плоскости.
www.findpatent.ru
Сущность: стенд состоит из испытуемого двигателя, на взлу которого посажена ведущая шестерня первого редуктора. В зацеплении с зубчатым венцом шестерни находятся сателлит, вращающиеся на пальцах водила и входящие в зацепление с центральной шестерней. Водило первого редуктора общим валом соединено с водилом второго редуктора. На пальцах второго водила вращаются сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней и шестерней , приводящей через зубчатый венец и шестерню, вал которой через гидромуфту связан с рабочим колесом лопаточной машины , являющейся нагрузочным устройством , Центральные шестерни редукторов соединены с гидравлическими месдозэми. В выходном патрубке нагрузочного устрой- tea уе повпег поворотная заслонка, сое диченная с помощью рычагов с поршнем гидравлического механизма управления положением заслонки. С входом в цилиндр механизма и выходом из него соединено сравнивающее устройство, состоящее из корпуса с полостями и подвижным золотником . Конструкция стенда позволяет повысить точность регулирования тормозного момента на валу двигателя. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 У 15/00
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800844/06 (22) 11.03.90 (46) 30,08,92. Бюл, ¹ 32 (?1) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) П.Ф. Григорьев (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1089286, кл. G 01 M 15/00, 1980, (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ. (57) Сущность; стенд состоит из испытуемого двигателя, на валу которого посажена ведущая шестерня первого редуктора. В зацеплении с зубчатым венцом шестерни находятся сателли, вращающиеся на пальцах водила и входящие в зацепление с центральной шестерней. Водило первого редуктора общим валом соединено с водилом второго редуктора. На пальцах второго во,, Ы, „1 75846б A 1 дила вращаются сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней и шестерней, приводящей через зубчатый венец и шестерню, вал которой через гидромуфту связан с рабочим колесом лопаточной машины, являющейсч нагрузочным устройством, Центральные шестерни редукторов соединены с гидравлическими месдозами.
В выходном патрубке нагрузочного устрой :тва ус .ановленл поворотная заслонка, соеди:;енная с помощью рычагов с поршнем гидравлического механизма управления положением заслонки. С входом в цилиндр механизма и выходом из него соединено сравнивающее устройство, состоящее из корпуса с полостями и подвижным золотником. Конструкция стенда позволяет повысить точность регулирования тормозного момента на валу двигателя. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
17584бб
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к стендам для испытания двигателей, например, внутреннего сгорания, газотурбинных и др. и может быть использовано для автоматического регулирования загрузки двигателя транспортных машин. Известны стенды для испытания двигателей, состоящие из двигателя с подсоединенным к нему нагрузочным устройством, выполненным в виде электрической машины постоянного тока и системы регулирования и измерения крутящего момента ДВС.
Недостатком указанных стендов является сложная система регулирования и измерения крутящего момента двигателя, что снижает ее надежность, повышает расходы, связанные с эксплуатацией стенда. Основным же недостатком является то, что величина крутящего момента двигателя определяется по косвенным параметрам (по величине токов якоря и возбуждения электрической машины, зависящих от многих факторов), что снижает точность измерения крутящего момента, а следовательно,и качество испытаний, Известны также стенды, у которых нагрузочное устройство выполнено в виде насоса.
Недостатком данных стендов является то, что использовать их можно для испытания только маломощных двигателей, а также то что величину крутящего момента замерять на них нельзя.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стенд, содержащий планетарный редуктор, размещенный между испытываемым двигателем и нагрузочным устройством, выполненным в виде лопаточной машины, в выходном патрубке которой, сообщающемся с атмосферой, установлена поворотная заслонка, э в приводе рабочего колеса — гидравлическая муфта, Недостатком стенда является то, что для учета влияния механических потерь лопаточной машины и параметров воздуха (давления, температуры) на выходе из нее на величину поглощаемой ею мощности (крутящего момента) требуется значительное усложнение системы автомати fBcK0I регулирования момента сопротивления на валу лопаточной машины как нагрузочного устройства. снижающее точность измерения.
Цель изобретения — повышение точности регулирования тормозного момента на валу двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателей, содержа55
50 щий планетарный редуктор, размещенный между испытываемым двигателем и нагру-. зочным устройством, выполненным в виде лопаточной машины, в выходном патрубке которой, сообщающемся с атмосферой, установлена поворотная заслонка, э в приводе рабочего колеса — гидравлическая муфта, снабжен вторым планетарным редуктором, водило которого соединено с ведущим водилом первого редуктора общим валом, а центральные шестерни планетарных редукторов соединены соответственно через гидравлические месдозы с устройством сравнения крутящего момента двигателя с моментом сопротивления нагрузочного устройства, соединенным с гидравлическим механизмом, связанным с поворотной заслонкой. Кроме того, устройство сравнения крутящего момента двигателя с моментом сопротивления нагрузочного устройства содержит корпус, внутри которого выполнены три полости, две из которых разделены мембраной и соединены соответственно с. гидравлическими месдозами, а третья полость соединена с атмосферой, и расположен подвижный шток с канавками, связанный с мембраной, причем канавки выполнены с возмо>кностью взаимодействия с отверстиями в корпусе, которые с одной стороны соединены с полостью гидравлического механизма, управляющего заслонкой, а с другой стороны — соответственно с атмосферой и подводящей масляной магистралью.
Второй планетарный редуктор необходим для замера момента сопротивления нагрузочного устройства по величине усилия (реакции), передаваемого от освобожденí.>й от заделки центральной шестерни этого редуктора гидравлической месдозе, замеряющей усилие, Вал, соединяющий водило первого планетарного редуктора с ведущим водилам второго планетарного редуктора, необходим для передачи вращения от испытуемого двигателя нагрузочному устройству последовательно от первого редуктора к второму, а от него — к нагрузочному устройству.
Устройство сравнения необходимо для сравнения между собой величин крутящего момента двигателя и момента сопротивления нагрузочного устройства по разнице давлений масла в месдозах, уравновешивающих усилия, передаваемые на них от освобожденных от заделок центральных шестерен каждого планетарного редуктора
Кроме того, устройство сравнения управляет гидравлическим механизмом, регулирующим через поворотную заслонку момент сопротивления нагрузочного устройства.
1758466
50
На фиг.1 представлена принципиальная схема стенда; нэ фиг,2 — характеристики компрессора, представляющие собой зависимости степени повышения давления л и мощности йк от расхода воздуха 0 при различной частоте вращения и и характеристики сети С, в виде зависимостей сопротивления Н от расхода Q при различных положениях заслонки; на фиг.3 — зависимости от частоты вращения и крутящего мо-. мента двигателя Мд при разных положениях ручки управления топливным агрегатом и момента сопротивления компрессора М„при разных положениях заслонки в выпускном патрубке.
Стенд состоит из испытуемого двигателя 1, на валу 2 которого посажена ведущая шестерня 3 первого редуктора. В зацеплении с зубчатым венцом шестерни 3 находятся сателлиты 4, вращающиеся на пальцах водила 5 и входящие в зацепление с центральной шестерней 6. Водило 5 первого редуктора общим валом 7 соединено с водилом 8 второгб редуктора, идентичного первому планетарному редуктору. На пальцах второго водила 8 вращаются сателлиты
9, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней 10 и шестерней 11, приводящей через зубчатый венец 12 и шестерню
13, йосаженное на вал 14 рабочее колесо 15 с патрубком 16 лопаточной машины, являющейся нагрузочным устройством. Центральные шестерни 6 и 10 первого и второго планетарных редукторов освобождены от заделки (могут свободно поворачиваться в подшипниках) и соединены с идентичными гидравлическими месдозэми 17 и 18. В выходном патрубке 19 нагрузочного устройства установлена поворотная заслонка 20, соединенная с помощью рычагов 21 и 22 с поршнем 23 гидравлического механизма 24 управления положением заслонки 20. Полость гидравлического механизма 24 кранами (вентилями) В1 и Вг соединена соответственно с магистралями подачи и отвода масла. С входом в цилиндр гидравлического механизма 24 и выходом из него соединено устройство сравнения, состоящее из корпуса 25. в котором имеются полости П1. П2 и Пз и размещен подвижный золотник 26. Полости П1 и П2 отделены друг от друга упругой мембраной М и соединены с месдозами соответственно 18 и 17. Полость Пзс помощью отверстия Оз соединена с атмосферой. Мембрана M соединена с подвижным золотником 26, на котором выполнены канавки К1 и Кг.
В корпусе 25 выполнены каналы 01и Ог, причем первый из них соединен с выходом
40 из цилиндра гидравлического механизма 24 и с атмосферой, а второй — с входом в цилиндр гидравлического механизма 24 и с подводящей масляной магистралью. В приводе рабочего колеса 15 нагрузочного устройства установлена гидравлическая муфта
27.
Стенд для испытания двигателей работает следующим образом.
При работе испытуемого двигателя 1 вращение от его выходного вала 2 передается соединенной с ним ведущей шестерне
3 первого планетарного редуктора, а от нее— сателлитам 4 и водилу 5, Усилия, возникающие при этом на освобожденной от заделки центральной шестерне 6, пропорциональны величине крутящего момента, действующего на валу двигателя, и воспринимаются гидравлической месдозой 17. в которой уравновешиваются подаваемым в нее маслом. При этом давление масла в камере месдозы всегда пропорционально воздействующей на нее силе, а следовательно, и крутящему моменту.
От первого редуктора вращение (и вся мощность двигателя) через вал 7 передается водилу 8 второго планетарного редуктора, а от него через сателлиты 9, шестерни
11, 12 и 13 рабочему колесу 15 нагрузочного устройства. Усилия, возникающие при этом на освобожденной от заделки центральной шестерне 10, пропорциональны моменту сопротивления, действующему на валу 14 нагрузочного устройства, и воспринимаются гидравлической месдозой 18. Давление масла в месдозе пропорционально моменту сопротивления на валу нагрузочного устройства.
При одинаковых величинах крутящего момента двигателя и момента сопротивления нагрузочного устройства давление мэсла в камерах месдоз 17 и 18 будет также одинаковым. Одинаковым оно будет и в полостях П и П2 устройства сравнения, связанных соответственно с месдозами 18 и 17.
Тэк как при этом на мембрану M с обеих сторон будутдействовать одинаковые силы, то она не будет испытывать никаких деформаций (прогибов), т.е. окажется в нейтральном состоянии, Золотник 26 при этом также будет находиться в нейтральном состоянии, когда оба канала, т.е. 01 и 02, будут перекрыты.
Если по каким-либо причинам момент сопротивления нагрузочного устройства окажется больше крутящего момента двигателя, то и давление масла в камере месдозы
18 и в связанной с нею полости П| будет больше, чем в камере месдозы 17 и связанной с нею полости П2. Под воздействием
1758466 разности давлений масла мембрана М при .этом прогнется в сторону полости Пг, что повлечет за собой и соответствующее перемещение золотника 26. Канавкой К2 канал
0z откроется, и масло под давлением начнет подаваться из подводящей магистрали в цилиндр гидравлического механизма 24, благодаря чему заслонка 20 будет закрываться, Это приведет к уменьшению расхода воздуха через лопаточную машину, а следовательно, и к уменьшению работы, затрачиваемой лопаточной машиной (нагрузочным устройством) на прокачивание и сжатие воздуха. Такая картина будет продолжаться до тех пор, пока развиваемая двигателем мощность не станет равной мощности, потребляемой нагруэочным устройством, т.е, когда крутящий момент двигателя станет равным моменту сопротивления нагрузочного устройства, а давление масла в камерах месдоэ 18 и 17 и соответственно в полостях П и П устройства сравнения также станут одинаковыми.
При:этом мембрана М и золотник 26 возвратятся в нейтральное положение, а каналы 01 и 02 будут перекрыты, Если по каким-либо причинам момент сопротивления нагрузочного устройства станет меньше крутящего момента двигателя, давление масла в месдозе 18 и связанной с нею полости ll> станет меньше, чем в месдозе 17 и связанной с нею полости П2 устройства сравнения моментов. При этом мембранаМ прогнется в сторону полости
П1, канал 01 откроется, что вызовет падение давления масла в цилиндре гидравлического механизма 24 и приоткрытие заслонки 20.
Зто приведет к увеличению расхода воздуха через лопаточную машину и работы, затрачиваемой ею на прокачивание и сжатие воздуха, которое будет продолжаться до тех пор, пока крутящий момент двигателя и момент сопротивления нагрузочного устройства не сравняются. При этом мембрана М и золотник 26 опять возвратятся в нейтральное положение.
Перед запуском смонтированного на стенде испытуемого двигателя заслонку 20 переводят в положение "малый газ", à полость над поршнем 23 в корпусе 24 гидравлического механизма управления заслонкой заполняют маслом. Для этого включают агрегат подачи масла в устройство сравнения, открывают кран В>, заполняют сжатым маслом полостьв корпусе 24, благодаря чему поршень- передвигается в крайнее левое положение (фиг.1) до упора в регулировочные винты, установленные под поршень либо под заслонку (не показаны).
Зто положение заслонки 20 фиксируют по
Когда частота вращения достигнет вели45 чины, соответствующей режиму малого газа, включают гидромуфту 27, благодаря чему начнется раскрутка рабочего колеса компрессора. Это вызовет возрастание момента сопротивления и давления масла в месдозе
50 18 и в полости П1. Такая картина будет продолжаться до тех пор, пока величины момента сопротивления нагрузочного устройства и крутящего момента двигателя не сравняются между собой. При этом сравняются
55 также давления масла в месдозах 17 и 18 и в полостях П2 и П1, мембрана М и золотнике
26 примут нейтральное положение и заслонка 20 будет зафиксирована в определенном положении, отличном от положения малого газа.
40 величине давления масла в полости корпуса
24 с помощью манометра (не показан).
Так как мембрана М и связанный с нею золотник 26 при этом находятся в нейтральном положении, to вытекание масла из корпуса 24 исключается.
Регулировочные винты фиксируют в таком положении, чтобы при упоре в них поршня 23 или заслонки 20 положение заслонки 20 соответствовало режиму малого газа (минимальному режиму) испытуемого двигателя. Закрывают кран В1 и перекрывают магистраль подачи масла в гидромуфту 27 благодаря чему от двигателя отключается рабочее колесо 15 компрессора, Включают агрегат подачи масла в месдозы 17 и 18, производят раскрутку и запуск двигателя, Рычагом управления агрегатом подачи топлива устанавливают величину его расхода, соответствующую режиму малого газа. При этом одновременно будут протекать дв процесса. С одной стороны, вследствие того, что нагрузочное устройство (компрессор) отсоединено от двигателя, частота вращения вала двигателя будет быстро возрастать. С другой стороны, Ilo мере увеличения частоты вращения вала двигателя, которая фиксируется с помощью тахометра, обычно устанавливаемого на двигателях внутреннего сгорания (поршневых и газотурбинных), давление масла в мерной камере месдозы 17 и в связанной с ней полости П2 устройства сравнения повышается,.тогда как в камере месдозы 18 и в полости П1 практически остается на нуле.
Благодаря этому мембрана М прогнется в сторону полости fl>, повлечет. эа собой золотник 26, который канавкой К> откроет канал 01, масло под давлением пружины начнет выдавливаться из корпуса 24 и заслонка 20 будет открываться.
1758466
10
25
35
45
Так как при этом рычаг управления агрегатом подачи топливом зафиксирован в положении "малый газ". а заслонка 20 в процессе разгона двигателя до оборотов малого газа в силу изложенных выше процессов может быть существенно отклонена от положения "малый газ", т.е. приоткрыта из-за выдавливания масла из полости корпуса 24, то дальнейшая раскрутка рабочего колеса 15 компрессора до сравнивания частот вращения ведущей и ведомой частей гидромуфты из-за большого расхода воздуха окажется невозможной. Поэтому обороты двигателя начнут уменьшаться ниже величины, равной для режима малого газа.
Для предотвращения этого одновременно с включением гидромуфты открывают кран
В и подают масло под давлением в полость корпуса 24 гидравлического устройства, благодаря чему поршень 23 сдвинется до 2 упора в регулировочные винты, а заслонка
20 установится в положение "малый газ", В результате такой операции частота вращения достигнет величины, соответствующей режиму малого газа, являющемуся начальным скоростным режимом двигателя, после чего кран В закрывают.
Изменение режима работы двигателя производят путем изменения положения ручки (рычага) управления топливным агрегатом, т.е. изменением подачи топлива, При увеличении подачи топлива частота вращения и и крутящий момент двигателя будут повышаться.
На фиг.2 показаны характеристики компрессора, представляющие собой зависимость степени повышения давления zti (pt
На фиг.3 даны зависимости от частоты вращения и крутящего момента двигателя
Мд при разных положениях ручки управления топливным агрегатом (Мд» (щ... ) 55
Вследствие увеличения Мдв после дачи газа давление масла в месдозе 17 и в полости Пр начнет повышаться, что повлечет эа собой прогиб мембраны в сторону полости
П, перемещение вместе с ней золотника 26, открытие канала Ît, выдавливание пружиной масла из полости корпуса 24, приоткрытие заслонки 20, увеличение расхода воздуха и момента сопротивления. В течение малого промежутка времени после начала дачи газа заслонка 20 будет еще стоять на упоре малого газа (точки О на фиг.2 и 3) и будет приоткрыта на начальный угол ро
Поэтому до достижения частотой вращения величины и> сопротивление сети на участке от точки О до точки 1 изменяется по линии Со, а крутящий момент двигателя — по линии Мко момента сопротивления компрессора, соответствующих начальному углу р,открытия заслонки 20.
В процессе увеличения частоты вращения от и> до п4 сопротивление сети возрастает по ломаной линии 1 — 2 — 3 — 4 — 5 — 6 — 7. Но так как увеличение и от п до п4 происходит непрерывно и быстро, то действительное изменение сопротивления сети происходит по плавной линии 1 — 7, так как приращения
An частоты вращения и Ар угла открытия заслонки — величины бесконечно малые. По этой же причине мощность N
1 — 4" и А — В.
После перевода ручки управления топливным агрегатом в положение, когда достигнута требуемая величина частоты вращения щ, определяемой с помощью тахометра, ручку фиксируют. При этом в соответствии с изложенными процессами заслонка 20 будет системой автоматически установлена в положение, при котором крутящий момент двигателя уравновешивается моментом сопротивления компрессора.
Давление масла в месдозах 17 и 18 и в полостях Пр и П сравняются, мембрана М и золотник 26 возвратятся в нейтральное положение, система будет поддерживать установленный режим(например, ng =- const, Mg
= const).
Значение крутящего момента определяют по величине давления масла в мерной камере месдозы 17, замеряемого с помощью манометра.
Для изменения нагрузочного режима при неизменном скоростном режиме (например, при пв = const) поступают следующим образом.
Допустим, что после установки режима, характеризуемого параметрами n = щ, M =
Мв(точка В на фиг.3), требуется, не изменяя частоты вращения, т.е. поддерживая п =
const, уменьшить или увеличить М.
1758466
В первом случае уменьшают подачу топлива, для чего убирают (снижают) гаэ до тех пор, пока не будет достигнута требуемая величина момента. При этом момент будет уменьшаться по линии ВА, точка В переместится в точку С, угол р уменьшится от р4 до Ъ после чего восстановится равенство давлений масла в полостях П1 и П2.
Открывают кран В1 и подают сжатое масло в полость 24, благодаря чему заслонка 20 будет прикрываться, что должно было бы повести к уменьшению крутящего момента. Однако, так как рычаг управления подачей топлива в двигатель зафиксирован, в результате прикрытия заслонки произойдет повышение частоты вращения, и когда ее величина станет равной пь, кран В1 закрывают, Чтобы увеличить момент дают газу двигателю (floBbllllBloT подачу топлива), B результате чего точка В переместится в точку. L.
Открывают кран В2, выпускаютчасть масла из корпуса 24, в результате чего под действием пружины заслонка 20 будет открываться, а частота вращения и уменьшится, и, когда она . станет равной п5, кран В2 закрывают.
Предлагаемое устройство позволит постоянно с высокой точностью автоматически поддерживать момент сопротивления нагрузочного устройства равным крутящему моменту испытуемого двигателя, что в значительной степени повышает качество испытаний. упрощает технологию их проведения и устройство испытательного стенда.
Объясняется это тем, что момент сопротивления нагрузочного устройства и крутящий. момент двигателя замеряются не по косвенным параметрам, а непосредственно путем прямых замеров величин усилий, передаваемых с их выходных валов. При этом любое изменение величины момента сопротивления нагрузочного устройства, связанное с какими-либо нарушениями его нормальной работы или с изменением параметров воздуха, как выходящего из лопаточной машины, так и в окружающем ее пространстве, будет зафиксировано устройством сравнения, которое совместно с исполнительным механизмом, управляющим регулятором загрузки нагрузочного устройства непосредственно восстановят прежнее значение момента сопротивления, равное величине крутящего момента двигателя без введения компенсаций по косвенным параметрам на какие-либо действующие факторы, что отражается на точности и значительно усложняет систему регулирования, как это требуется в известных устройствах, Формула изобретения
1. Стенд для испытания двигателей, содержащий первый планетарный редуктор, 50
35 размещенный между испытуемым двигателем и нагрузочным устройством, выполненным в виде лопаточной машины, в выходном патрубке лопаточной машины, сообщающемся с атмосферой, установлена поворотная заслонка, снабженная механизмом привода, выполненного в виде размещенного в корпусе подпружиненного поршня, первую гидравлическую месдоэу, кинематически связанную с центральной шестерней первого планетарного редуктора, отличающийся тем, что. с целью повышения точности регулирования тормозного момента на валу двигателя, стенд снабжен вторым планетарным редуктором, второй гидравлической месдозой и гидравлическим устройством сравнения, имеющим первый и второй входными каналы для подключения к источнику давления контролируемой среды, третий входной канал для подключения к источнику давления рабочей жидкости и три выходных канала, а между выходным валом второго планетарного редуктора и входным валом нагружающего устройства установлена гидравлическая муфта, причем водила первого и второго планетарных редукторов соединены общим валом, центральная шестерня второго планетарного редуктора кинематически связана с второй гидравлической месдозой, выходы первой и второй гидравлической месдозы гидравлически связаны соответственно с первым и вторым входными каналами устройства сравнения, первый и второй выходные каналы которого гидравлически связаны с полостью над поршнем механизма привода, а третий выходной канал устройства сравнения сообщен со сливом, 2. Стенд по п,1, отличающийся тем, что устройство сравнения содержит корпус, внутри которого выполнены три полости, первые две из которых разделены мембраной и гидравлически связаны сооТ ветственно с первым и вторым входными каналами устройства сравнения, мембрана снабжена штоком, связанным с золотником, а третья полость устройства сравнения образована внутренней поверхностью корпуса и штоком мембраны и отделена от второй полости через уплотнеí
1758466
1758466
y = Cоггх1
М р Cons/
g ConSt
Р =Соус
P =Const о
Составитель А.Елкин
Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина
Заказ 2992 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
www.findpatent.ru
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
6 Ol Н 15!00 (22) Заявлено 26. 12. 79 (21) 2860582/25-06 с присоединением заявки М
3ЪеуаеретеенвМ камктет
СССР ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15,02.82. Бюллетень №6
Дата опубликования описания 17.02.82 (53) УД1(621.43..004(088.8) (72) Авторы изобретения
А. И. Иайсурадзе, Б.Р, Иазанишвили и Ю. Г. Иссинский (71) Заявитель
Институт механики машин АН Грузинской С (54) ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД
Изобретение относится к стендам для исследования внутренних процессов, протекающих в роторно-поршневых двигателях (РПД) с планетарным движением ротора-поршня.
Известен испытательный стенд РПД для замера параметров ротора-поршня, содержащий РПД, связанный с тормозным устройством, токовыводящее устройство, установленное на эксцентриковом валу, роторный токосъемник, зубчатую понижающую передачу для синхронного вращения токовыводящей втулки и ротора токосъемника с частотой вращения ротора — поршня, провода электрических цепей, соединяющие датчики, вмонтированные в роторе поршня, с каналами связи роторного токосъемника (1) Ввиду кинематической особенности
РПД с планетарным движением роторапоршня точки вывода проводов от него описывает эпитрахоидальную кривую, тогда как отверстие для прохода этих проводов на токовыводящей втулке описывает окружность. Поэтому расстояние между этими точками в процессе вращения ротора-поршня непрерывно ме". няется. Провод на этом переходном участке проложен в виде петли, из-за отсутствия надежной опоры подвергается циклической изгибающей нагрузке сложной формы. Долговечность проводов, 1о работающих при таких условиях, особенно на высоких оборотах, крайне ограничена, что приводит к снижению надежности токосъемной системы и вместе с тем увеличивает трудоемкость
I5 экспериментальных работ вследствие вынужденной частной сборки и разборки двигателя для восстановления коммуникации. В данном случае особое
20 значение приобретает вопрос. технологии сборки токосъемного устройства на двигателе для уменьшения трудоем" кости сборочных работ испытательного стенда.
9056
Цель изобретения - повышение долговечности токовыводящего устройства и упрощение технологии сборки стенда
РПД.
Указанная цель достигается тем, что токовыводящее устройство выполнено в виде втулки, соединенной с фланцем, и шайбы с шарнирно-сочлененными рычагами, концы которых сое" динены с датчиками в роторе-поршне, 10 причем шайба и втулка связаны между собой с возможностью синхронного вращения.
На фиг. 1 изображен испытательный стенд, продольный разрез; на фиг.2- 15 то же поперечный разрез с рычажным
1 токосъемником.
Испытательный стенд РПД для замера параметров ротора-поршня с то- 2о косъемным устройством содержит РПД с эксцентрировым валом 1, маховик 2, обойму опорного подшипника 3, размещенного в задней крышке 4 корпуса
5 РПД, токовыводящую втулку 6, свя- 25 занную посредством фланца 7 с конечной шестерней 8 зубчатой понижающей передачи с шестернями 9-11, обойму 12 со шлицевым отверстием для вала 13 отбора мощности с подшипником 14, зо ротор-поршень 15 с датчиком 1(6 и технологическим люком 17, рычажный токосъемник с рычагами 18 и 19, с шарнирными осями 20-22, проводами 23, шайбу 24 с проушинами для крепления рычагов токосъемника и гнездами для штифтов 25, роторный токосъемник 26 с муфтой 27, электротормозное устройство 28 с муфтой 29, регистрирующую измерительную аппаратуру 30. Втулка Фо
6 установлена на эксцентриковом валу 1 и соединена с фланцем 7 для вывода проводов электрической цепи от датчиков 16. Шайба 24 с рычагами
18 и 19, шарнирно-сочлененными между 45 собой, установлена также на валу 1, а концы рычагов размещены в вершинах ротора-поршня для вывода электрических проводов.
Последовательность сборки испытательного стенда РПД с токовыводящим устройством заключается в том, что сначала на эксцентриковый вал 1 устанавливают ротор-поршень 15 с заЭ ранее вмонтированными в него датчи ками 16 и установленной на валу 1 шайбой 24, затем на корпусе 5 закрепляют заднюю крышку 4 с обоймой опорного подшипника 3. После этого
91 4 в отверстия 31 втулки 6 и прикрепленного к ней фланца 7 пропускают концы проводов 23, устанавливают втулку 6 на валу 1 и стыкуют посредством штифтов 25 с шайбой 24. / злее провода закрепляют на фланце 7, а на эксцентриковый вал 17 устанавливают маховик 2, который служит одновременно для фиксации осевого перемещения токовыводящей втулки 6 и шайбы 24. В дальнейшем на испытательном стенде устанавливают синхронизирующие шестерни
8-11, роторный токосъемник 26 с муфтой 27, вал 13 отбора мощности, закрепляют провода на шестерне 8 и подсоединяют их к соответствующим клеммам каналов связи роторного токосъемника 26. В процессе работы двигателя на стенде от эксцентрикового вала 1 посредством зубчатой понижающей передачи с шестернями (зубчатыми шкивами) 8-11 осуществляется синхронНор B eH e poTopHof-o токосъемника
26 и токовыводящей втулки 6 вместе с шайбой 24 с частотой вращения ротора-поршня 15. Во время планетарного движения ротора-поршня 15 шарнирно связанные с ним и с шайбой 24 рычаги 18 и 19 совершают угловое качание относительно шарнирных осей 2022, и навитые на них спиральные участки проводов 23 за цикл работы рычажного токосъемника свертываются и затем возвращаются в исходное положение, что обеспечивается достаточной упругостью изолирующего материала проводов. От вмонтированных в роторе-поршне 15 датчиков 16 электрические сигналы направляются по проводам 23, закрепленным на рычажном токосъемнике и выводимым по отверстиям 31, выполненным в токовыводящей втулке 6, фланце 7, а также в замыкающей шестерне (зубчатом шкиве),8 к контактным клеммам каналов связи роторного токосъемника 26, откуда, далее, они поступают на изь ерительную аппаратуру 30.
Использование предлагаемого изобретения позволяет усовершенствовать технологию сборки токосъемного устройства на испытательном стенде РПД, тем самым сократить трудоемкость экспериментальных работ и повысить надежность и долговечность работы токосъемного устройства в целом, формула изобретения
Испытательный стенд, содержащий роторно-поршневой двигатель с плане5 905691 6 тарным. вращением ротора-поршня, сое- технологии сборки стенда, токовыводиненный с тормозным устройством, ус- дящее устройство выполнено в виде тановленное на эксцентриковом валу втулки, соединенной с .фланцем, и двигателя токовыводящее устройство, шайбы с шарнирно-сочлененными рычаснаоженное датчиками в роторе-поршне s гами, концы которых соединены с дати фланцем для вывода электрических чиками в роторе-поршне, причем шаицепей, роторный токосъемник и пони- ба и втулка связаны между собой с жающую передачу для преобразования возможностью синхронного вращения. частоты вращения ротора-поршня, о т- Источники информации, л и ч а ю шийся тем, что, с 10 принятые во внимание при экспертизе целью повышения долговечности токо- 1. "Найнен Кикай", Япония, 1967, выводящего устройства и упрощения Т.6, " 10, с. 11-16.
Риг. 1
905691
Составитель Г. Смирнова
Редактор Н. Ромжа Техред Q.яегеза Корректор М. Пожо
Закза 352/58 Тираж 882 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
www.findpatent.ru
