Целью выполнения работы является разработка, изготовление и поставка стенда для испытаний шаговых моторов.
В ходе испытаний должны выполняться следующие операции:
1. Формирование нагрузки на вал испытуемого электропривода при каждом шаге:
2. Проведение измерения крутящего момента на валу привода:
3. Проведение измерение угла положения на выходе редуктора привода и на валу привода:
Управление нагрузкой привода и измерением его параметров должно осуществляться по программе, записанной на жестком диске ПК при подготовке испытания, или задаваться вручную (с клавиатуры ПК).
Операции , проводимые стендом при испытании, должны быть синхронизированы по времени с работой СУ ШМ (Рисунок 4) путем приема команды о начале испытаний («ПУСК») от СУ ШМ.
Система сбора данных должна иметь возможность измерения по синхроимпульсам стандарта TTL.
Испытательный стенд (Рисунок 1) включает в себя: 1 – пневматический тормоз, 2 – вал тормоза, 3 – пропорциональный сервораспределитель, 4- пневматический редуктор со встроенным фильтром, 5 – станина, 6- приводной вал , 7-датчик угла поворота, 8- датчик крутящего момента.
Рис. 1. Стенд для испытания шаговых моторов.
Для сбора данных о ходе эксперимента и управления стендом была разработана и изготовлена специализированная контрольно-измерительная система (КИС) (Рис. 2).
Рис. 2. Блок КИС (СУС).1- Корпус блока КИС, 2 – Индикатор крутящего момента (Нм), 3 – Индикатор угла поворота(град.), 4- кнопка включения питания, 5- кнопка аварийного отключения.
Состав КИС:
1. Блок-схема работы испытательного стенда представлена на Рисунке 3. Значение напряжения, полученное с датчика крутящего момента, измеряется модулем тензометрии NI 9237, усиливается и подается на аналоговый выход с помощью модуля NI9263.2. Значение углов поворота, измеренных соответствующими датчиками, по интерфейсам SSI подается на модуль цифрового ввода/вывода NI9401. Затем оно нормируется и подается на аналоговые выходы NI9263.3. Измерение значения крутящего момента производится с частотой до 50 кГц, угла поворота — 8,5 кГц, на аналоговый выход значения поступают с частотой 50 кГц.4. Напряжение с аналогового выхода поступает на разъем XT2 и параллельно на цифровые мультиметры штатной системы измерения и управления шагового привода (СУ ШМ) (далее мультиметры). В режиме измерения стенд ИСПШД-М может работать независимо от ПК. Чтобы показания мультиметра, отвечающего за индикацию угла поворота, не выходили за его динамический диапазон, необходимо перед установкой шагового двигателя установить вал стенда в положение 180±100°, а после установки двигателя произвести обнуление.5. Программное обеспечение (ПО) MIXLab RT, установленное на ПК или Лэптоп, управляет контроллером NI cRIO-9075 и получает данные от датчиков СИШД. ПО MIXLab RT по своему интерфейсу и функционалу аналогичен программе MIXLabDAQ.6. Пользователь через интерфейс программы MIXLab RT задает значение напряжения на блок управления тормозом (расположен в блоке КИС –СУС на Рисунке 3). Включение ШМ осуществляется при помощи блока управления СУ ШМ (поставляется и устанавливается Заказчиком).
Рис. 3. Блок схема работы ИСПШД-М.
Использование испытательной машины ИСПШД-М позволило исследовать характеристики шаговых двигателей как в динамическом (с большой скоростью) режиме (Рис. 4 а)), так и при повороте двигателя на один шаг (Рис. 4 б))
Рис. 4а. График в динамическом режиме.
Рис. 4б. График при повороте на один шаг.
www.mix-eng.ru
Стенд предназначен для приработки и испытания двигателей на трех режимах: холодная обкатка двигателя, горячая обкатка двигателя без нагрузки и горячая обкатка двигателя под нагрузкой. По способу установки на рабочем месте стенд является стационарным, по области применения – универсальный.
Стенд предназначен для проведения испытаний грузовых и тракторных двигателей.
Стенд для обкатки и испытания двигателей представляет собой сварную пространственную раму, на которой смонтированы основные элементы стенда – асинхронная машина переменного тока, бак топливный с цифровыми весами, установка фильтрации и регулирования температуры моторного масла и охлаждающей жидкости, весовой механизм – динамометр, пульт управления, пульт изменения нагрузки, система подачи и фильтрации воздуха, система отвода выхлопных газов. Отдельно на улице предусмотрена установка блока нагревательных элементов.
Общее устройство стенда для приработки и испытания двигателей
Анализ оборудования для приработки и испытания двигателей
Сборочный чертеж приводного вала и деталировка
Технологическая карта приработки и испытания двигателя KOMATSU S6D155-4H
5.1 Анализ существующих конструкций стендов для обкатки автомобильных двигателей
5.2 Описание стенда для приработки и испытания двигателей
Пояснительная записка 26 листов описания и расчетов, спецификации.
diplom89.ru
Сущность изобретения: нагружающее устройство содержит асинхронную машину, фазный ротор которой подключен к неуправляемому блоку вентилей 2, ведомый сетью инвертор 3, дроссель 4, токоограничивающие реакторы 5, микроэлектронный преобразователь Холла 6, источник выпрямленного тока 7, понижающий трансформатор 8, коммутационный аппарат 9, переключающее устройство 10, блок 11 выбора режима, датчик 12 скорости, блок управления 13, устройство согласования 14, датчик тока 15, регуляторы 16 и 17 момента и скорости, датчик момента 18, блок ключей 19, регулятор тока 20 и систему 21 импульсно-фазового управления инвертором. 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к испытанию двигателей внутреннего сгорания.
Известны нагружающие устройства для испытания двигателей внутреннего сгорания [1] по схеме асинхронного вентильного каскада типа КИ 5662, которые содержат асинхронную машину с фазным ротором, вентильный преобразователь, токоограничивающие реакторы, системы управления, регулирования и защиты. Работа асинхронно-вентильного нагружающего устройства основана на введении в цепь ротора асинхронной машины с фазным ротором добавочной ЭДС. Такие нагружающие устройства обеспечивают: двигательный режим (холодной обкатки) при 0, где частота вращения нагружающего устройства; 0 синхронная частота вращения асинхронной машины; генераторный режим (горячая обкатка) приФормула изобретения
НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее асинхронную машину с трехфазным статором и фазным ротором и неуправляемым роторным блоком вентилей, ведомый сетью инвертор, сглаживающий дроссель в цепи выпрямленного тока ротора, токоограничивающие реакторы, подключенные к цепи переменного тока инвертора, блок выбора режима обкатки, датчики момента, скорости и тока, систему импульсно-фазового управления инвертором, блок ключей, регуляторы скорости, момента и тока и логическое переключающее устройство, отличающееся тем, что оно снабжено источником выпрямленного тока, состоящим из регулятора, управляющего органа, системы импульсно-фазового управления и силового блока для стабилизации индукции магнитного поля в воздушном зазоре асинхронной машины и подключенным через понижающий трансформатор к трехфазной сети переменного тока, причем выход выпрямленного тока источника через коммутационный аппарат перехода на режим динамического торможения подключен к статорной обмотке асинхронной машины, микроэлектронным преобразователем Холла, состоящим из датчика Холла, усилителя и выходного каскада для измерения индукции магнитного поля в воздушном зазоре асинхронной машины, выход которого подключен к одному входу управления источника выпрямленного тока, к другому управляющему входу которого подключен блок выбора режима, при этом статор асинхронной машины подключен к трехфазной сети через коммутационный аппарат, к управляющему входу которого подключен блок устройства управления логической, к одному входу которого подключен блок логического переключающего устройства, а к другому входу блок устройства согласования, подключенный к датчику тока.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4www.findpatent.ru
ÄÄSUÄÄ 1105770 А
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК цд) G 01 М 15/00
М 1ИФ4ъ ° "
:Ф
OllHCAHHE HSOEPETEHHR
К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ВИБРИОН ):
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2892629/25-06 (22) 05.03.80 (46) 30.07.84. Бюл. Р 28 (72) М. М. Красношапка, Г.А. Коваленко и Д.М..Красношапка (71) Институт электродинамики AH
УССР (53) 621. 43. 001.5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 114933, кл. G 01 М 15/00, 1955. (54)(57) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий электрическую синхронную машину, установленную на валу испытуемого двигателя, переключатель режима работы, преобразователь и выпрямитель, причем трехфазная обмотка синхронной машины через переключатель режима работы соединена с контактными кольцами преобразователя и входом выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, стенд дополнительно содержиг управляемый дроссель насыщения с вращающимся магнитным потоком, синхронизирующее устройство и допспнительный переключатель режима работы, причем преобразователь выполнен одноякорным, выпрямитель — неуправляемым, выход выпрямителя соединен с коллектором одноякорного преобразователя, вход выпрямителя через дополнительный переключатель режима соединен с выхо-,. дом управляемого дросселя насыщения, а контактные кольца преобразователя через синхронизирующее устройство В соединены с отпайками обмотки управляемого дросселя.
1105770
Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам для испытания двигателей внутреннего сгорания.
Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержа- 5 щие электрическую синхронную машину установленную на валу испытуемого двигателя, переключатель режима работы, преобразователь и выпрямитель, причем трехфазная обмотка синхронной 10 машины через переключатель режима работы соединена с контактными кольцами преобразователя и входом выпрямителя (1 ).
Основным недостатком этого устрой-(5 ства является низкий КПД, равный произведению КПД пяти машин. Кроме того, суммарная установленная мощность машин в 5 раз больше мощности испытуемого двигателя. Устройство обладает высокой стоимостью, низкой надежностью, большой массой и габаритами.
Цель изобретения — повышение эффективности при одновременном уменьшении установленной мощности машин, стоимости, массы и габаритов устройства.
Указанная цель достигается тем, что стенд дополнительно содержит управляемый дроссель насыщения с вращающимся магнитным потоком, синхронизирующее устройство и дополнительный переключатель режима работы, при-, чем преобразователь выполнен одноякорным, выпрямитель — неуправляе| ым, выход выпрямителя соединен с коллектором одноякорного преобразователя, вход выпрямителя через дополнительный переключатель режима соединен с выходом управляемого дросселя насыщения, а контактные кольца преобразователя 40 через синхронизирующее устройство
,соединены с отпайками обмотки управ л яемог о д рос сел я.
На чертеже изображена принципиальнаяя схема предл агаемого у ст рой ст ва.
Устройство состоит из синхронной машины 1, вал которой соединен с валом двигателя 2 внутреннего сгорания, а ее трехфазная обмотка через контакты 3 переключателя режима работы сое-50 динены с контактными кольцами одно-якорного преобразователя (ОП) 4 или входом неуправляемого выпрямителя 5.
Вход выпрямителя через контакты 6 переключателя режима работы соединен с выходом управляемого дросселя 7 насыщения с вращающимся магнитным потоком имеющего обмотку 8 управления.
Контактные кольца одноякорного преобразователя через синхронизирующее устройство 9 соединены с отпайками бО обмотки управляемого дросселя.
Устройство работает следующим образ ом.
При холодной обкатке положение контактов ° такое, как указано на чертеже.
Плавное и широкое регулирование частоты вращения ДВС 2 при холодной приработке осуществляется путем измене" ния тока в управляющей обмотке 8 дросселя 7 насыщения (ДН) с вращающимся магнитным потоком. При отсутствии тока в управляющей обмбтке ДН одводимое к выпрямителю 5 линейное напряжение составляет около 10% линейного напряжения сети, поэтому одно" якорный преобразователь 4 с,независи" дым возбуждением вращается с минимальной частотой, питая синхронную машину 1 трехфазным током низкой частоты при низком напряжении. При этом синхронная машина работает двигателем и вращает ДВС с минимальной частотой.
При увеличении тока в управляющей обмотке 8 происходит насыщение ДН.
Напряжение, подводимое к выпрямителю
5 и к коллектору ОП 4, увеличивается, частота вращения ОП, а также напряжение и частота переменного тока на выходе (контактных кольцах ) ОП возрастает, поэтому частота вращения синхронной машины 1 и ДВС увеличивается.
При максимальном токе подмагничивания
ДН 7 напряжение на коллекторе ОП 4, а также частота вращения синхронной машины 1 и ДВС 2 достигают предельных значений.
,||| Oil 0rl max 0R „пмх
-3R
Р P P сф сы см см где Р„и v - числа пар полюсов и синхронной машины соответственно;
ld максимальная частота
OA тсюх вращения ОП;
Ч,„ „ — максимальное напряжение на коллекторе ОГ; з| — падение напряжения в якорной цепи ОП;
Ф вЂ” магнитый поток ОП; с — постоянная.
Для перевода устройства из режима холодной обкатки в режим горячей обкатки с рекуперацией энергии (после запуска ДВС 2) должны сработать сначала переключающие контакты 3 и 6, а затем устройство 9 (в момент потухания ламп синхронизатора). После этого синхронная машина 1 переходит в генераторный режим, питая одноякорный преобразователь 4 через выпрямитель 5. Поскольку контактные кольца
ОП включены на сеть через ДН, работающий в режиме повышающего автотрансформатора, то ОП отдает электроэнергию в трехфазную сеть.
В режиме горячей обкатки мощность
ДВС (за исключением относительно небольших потерь в синхронной машине) выпрямителе ОН и автотрансформаторе . передается в сеть.
При номинальной н-"грузке ДВС мощностью 150-250 кВт.„ КПД устройства
1105770 м
Чс s on где К =1,35 кат
30.
При Ч „=Ч машина) к - — — 1,28, "ат К К „1ЗаЬ что обеспечивает высокое значение
КПД автотрансформатора.
Составитель Н. Патрахальцев
Редактор М.Келемеш Техред Л.Коыюбняк Корректор, Е.Сирохман, Заказ 5587/32 Тираж 823 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 получается довольно высоким. Например, при „„=0i95i lg =Ою99 оп=0к92е ат=0 98 „ст= .,м ь W, ат =o,95 х0,99 0,92 0,98=0,85.
Для сравнения покажем, что КПД устройства-прототипа, состоящего из трех синхронных машин и двух машин .постоянного тока, при аналогичной мощности ДВС, составит
1прототип 0 г 95 0 ю 9 =0 69 °
Требуемый момент нагрузки ДВС в режиме горячей обкатки при любой его частоте вращения обеспечивается регулированием тока возбуждения синхронной машины 2.
Отношение линейного напряжения синхронной машины (Uc
"о т коэффициент выпрямителя; отношение .линейного напряжения на контактных кольцах ОП к выпрямленному напряжению на его коллекторе; коэффициент трансформации автотрансформатора. (серийная синхронная
www.findpatent.ru
Изобретение может быть использовано при испытаниях малогабаритных многоцелевых двигателей (Д), работающих при знакопеременных нагрузках. Стенд содержит амортизирующую знакопеременную передачу (АЗП), соединяющую выходной вал испытываемого Д с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы (ПФ) АЗП. Стенд снабжен излучателем света, отражателем и фотоприемником, а на присоединительных фланцах АЗП закреплены диски с отверстиями. Отражатель закреплен на ПФ выходного вала Д под углом 45° к оси вала, а излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вала. Диаметр отверстия на диске, прикрепленном к ПФ нагрузочного устройства, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту ПФ относительно друг друга. Длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения. На Д установлен вибродатчик, выход которого связан с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника. Перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение, а на отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске, а центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают. Технический результат заключается в повышении работоспособности стенда и расширении его функциональных возможностей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания на стенде, в частности в малогабаритных многоцелевых двигателях, работающих при знакопеременных нагрузках.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство амортизирующей знакопеременной передачи, соединяющее выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным стендом через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, включающее контроль осевого перемещения выходного вала (патент РФ на изобретение №2367806, МПК F02B 79/00).
Недостатками известного устройства является то, что происходят поломки выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, а работоспособность передачи проверяется только при остановленном двигателе. Кроме этого в результате повышенной вибрации при обкатке возникает поломка двигателя и амортизирующей передачи.
Известен способ испытания двигателя, включающий контроль диагностических параметров выходного вала двигателя до и после испытания (патент РФ на изобретение №2150592, МПК F02B 79/00, G01M 15/00).
Недостатками известного способа являются:
- недостаточная достоверность замера осевого перемещения выходного вала двигателя, так как он производится при неработающем и не нагруженном двигателе;
- отсутствие непрерывного контроля работоспособности амортизирующей передачи;
- увеличенное время проведения испытания;
- увеличенный расход электроэнергии топлива и смазочных масел из-за анализа результатов после испытаний, при отрицательных показаниях параметров испытания не прерываются;
- влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков за счет того, что в стенде для испытаний ДВС, содержащего амортизирующую знакопеременную передачу, соединяющую выходной вал обкатываемого двигателя с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, дополнительно установлены излучатель света и фотоприемник, а на присоединительные фланцы закреплены диски с отверстиями соосно к диску, закрепленному на присоединительном фланце выходного вала двигателя, при этом за отверстием присоединен под углом 45° отражатель с возможностью прохождения луча от излучателя света через отверстия и отражатель на фотоприемник. Диаметр отверстия на диске, закрепленном через присоединительный фланец к нагрузочному устройству, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту фланцев относительно друг друга, длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения выходного вала. Излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вращения выходного вала двигателя. В стенд дополнительно введены вибродатчик и вычитатель. Вибродатчик установлен на двигателе и выходом соединен с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника.
Поставленные задачи по способу испытаний двигателя внутреннего сгорания заявленным стендом решаются тем, что перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение. На отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема проведения испытания двигателя, на фиг.2 изображен стенд с кронштейном, где кронштейн, источник света и фотоприемник условно повернуты на 90°, на фиг.3 показана электросхема конкретного выполнения стенда, на фиг.4 - стенд с диафрагмой. На фиг.1, 3, 4 луч света условно изображен пунктирной линией.
Стенд для испытания ДВС, состоит из испытываемого двигателя 1, соединенного выходным валом 2 через амортизирующую передачу 3 с нагрузочным устройством 4. Амортизирующая передача 3 включает в себя установленные на шлицевом валу присоединительные фланцы 5, 6 с резиновыми вкладышами. На фланцы установлены диски 7, 8 с отверстиями 9, 10 соосно друг другу и параллельно оси вращения двигателя 1. Диаметр отверстия 9 на присоединительном фланце 5, соединяющем нагрузочное устройство 4 с амортизирующей передачей 3, равен диаметру луча излучателя света 11, установленного стационарно. Радиус отверстия 10 на присоединительном фланце 6, соединяющем выходной вал 2 с амортизирующей передачей 3, равен максимально допустимому повороту фланцев 5, 6, возникающему при изменении нагрузки на выходном валу 2. На присоединительном фланце 6, соединяющем испытываемый двигатель с амортизирующей передачей 3, сзади отверстия 10 под углом 45° установлен отражатель 12. Над отражателем стационарно установлен фотоприемник 13. Размеры фотоприемника больше допустимых величин осевого перемещения выходного вала 2. Один выход фотоприемника 13 соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а другой - с входом вычитателя 15. На двигателе 1 установлен вибродатчик 16, который одним выходом соединен с блоком анализа работоспособности и контроля 14, а другим - с входом вычитателя 15. Выход вычитателя соединен с входом блока анализа работоспособности и контроля 14, а выход блока анализа работоспособности и контроля соединен с входами сигнального 17 и печатающего 18 устройств. Излучатель света 11 и фотоприемник 13 установлены на кронштейне 19 с возможностью поворота и установки в разных точках вокруг оси вращения двигателя 1. Кронштейн устанавливается в положение, при котором помехи от вибрации работающего двигателя минимальны.
Стенд работает следующим образом.
Нагрузочное устройство 4 раскручивает двигатель 1, затем создает нагрузочный момент в соответствии с условиями работы в агрегате, для которого двигатель предназначен. При знакопеременном нагружении присоединительные фланцы 5, 6 перемещаются относительно друг друга, устраняя ударные нагрузки. При обкатке луч, на каждом обороте двигателя, проходит от излучателя света 11 через отверстия 9, 10 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Каждое отклонение луча от центра фиксируется в блоке анализа работоспособности и контроля 14. В случае непопадания луча на фотоприемник 13 блок анализа работоспособности и контроля 14 подает сигнал на сигнальное устройство 17 о поломке амортизирующей передачи 3.
При отклонении присоединительных фланцев 5, 6 на большую величину из-за поломки амортизирующей передачи 3 происходит выдавливание резиновых вкладышей, поломка шлицевого соединения, скручивание вала. Испытания останавливают. Кроме этого блок анализа работоспособности и контроля 14 дополнительно подает сигнал на сигнальное устройство 17 об остановке испытаний в случае отклонения луча от центра фотоприемника 13 вдоль оси вращения на величину больше половины допуска на осевое перемещение выходного вала 2.
Кронштейн 20 в процессе испытания может быть перемещен в разные положения вокруг оси вращения двигателя 1 для точного замера осевого перемещения выходного вала 2. Вибродатчик 16 измеряет вибрацию двигателя и передает параметры вибрации в блок анализа работоспособности и контроля 14. В случае превышения вибрации допустимых значений блок анализа работоспособности и контроля подает сигнал на сигнальное устройство 17 и выводит на печатающем устройстве 18 протокол испытаний с указанием причин отказа. Для исключения остановки испытаний от допустимой вибрации двигателя 1 другой выход вибродатчика 17 передает величину вибросмещения на вычитатель 15, который, в свою очередь, передает разность величин вибросмещения двигателя и перемещений выходного вала 2.
Заявленный способ испытания ДВС стендом реализуется следующим образом.
Перед испытанием осевое перемещение выходного вала 2 устанавливают в среднее положение при помощи измерительного индикатора. На отверстие 10 в присоединительном фланце 6, закрепленном на выходном валу 2 двигателя 1, присоединяется диафрагма 20 с отверстием 21, равным отверстию 9 на диске 7. Отверстия 9, 10 и 21 выставляются соосно за счет перемещения диска 8. Луч от излучателя света 11 пропускается через отверстия 7, 21 и отражатель 12 на фотоприемник 13. Центр фотоприемника совмещают с лучом, после этого диафрагму 20 снимают.
Заявленный способ применялся для испытания дизельных двигателей ТМЗ450Д и ТМЗ520Д, предназначенных для разного типа исполнительных механизмов. Большая достоверность испытаний достигалась тем, что на стенд двигатель ставился на те амортизаторы, на которых он будет работать с данным исполнительным механизмом. Знакопеременная нагрузка программировалась на выходном валу в соответствии с нагрузкой от конкретного исполнительного механизма, а осевое перемещение выходного вала проверялись во время динамических нагрузок.
Нагрузочное устройство 4 представляет собой нагрузочный стенд марки 1DS546V. Излучатель света 11 представляет собой ПЗС матрицу типа S2311, блок анализа работоспособности и контроля 14 состоит из порогового блока (операционный усилитель 14УД6) и микропроцессора. Вычитатель 15 представляет собой разностный сумматор на базе операционного усилителя К140УД7, вибродатчик 16 представляет собой пьезоэлектрический преобразователь ДН-3, сигнальное устройство 17 представляет собой лампу накаливания, печатающее устройство 18 - принтер.
Использование предлагаемой конструкции стенда и способа испытаний ДВС позволяют:
- проводить достоверный замер осевого перемещения выходного вала двигателя при нагрузочном знакопеременном моменте таком, каким будет нагружен двигатель, соединенный с исполнительным механизмом;
- уменьшить время проведения испытаний, так как при превышении допустимых параметров испытания останавливаются;
- уменьшить расход электроэнергии, топлива и смазочных масел;
- исключить влияние «человеческого фактора» на результаты замеров испытаний, так как замеры проверяются автоматически;
- избежать поломок выходного вала из-за потери работоспособности амортизирующей передачи, так как ее работоспособность проверяется при проведении испытания;
- избежать поломок двигателя и амортизирующей передачи в результате повышенной вибрации, так как уровень вибрации контролируется в процессе испытания.
1. Стенд для испытаний двигателя внутреннего сгорания, содержащий амортизирующую знакопеременную передачу, соединяющую выходной вал испытываемого двигателя с нагрузочным устройством через присоединительные фланцы амортизирующей передачи, отличающийся тем, что на стенде дополнительно установлены излучатель света и фотоприемник, а на присоединительные фланцы закреплены диски с отверстиями соосно к диску, закрепленному на присоединительном фланце выходного вала двигателя, при этом за отверстием присоединен под углом 45° отражатель с возможностью прохождения луча от излучателя света через отверстия и отражатель на фотоприемник, причем диаметр отверстия на диске, закрепленном через присоединительный фланец к нагрузочному устройству, равен диаметру луча, а радиус отверстия на другом диске равен максимально допустимому повороту фланцев относительно друг друга, длина фотоприемника вдоль оси вращения больше допуска осевого перемещения.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что излучатель света и фотоприемник установлены на кронштейне с возможностью поворота вокруг оси вращения выходного вала двигателя.
3. Стенд по п.2, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вибродатчик и вычитатель, при этом вибродатчик установлен на двигателе и выходом соединен с входом вычитателя, а к другому входу вычитателя дополнительно присоединен выход фотоприемника.
4. Способ испытаний двигателя внутреннего сгорания стендом по п.3, заключающийся в том, что перед испытаниями осевое перемещение выходного вала устанавливают в среднее положение, а на отверстие в присоединительном фланце, закрепленном на выходном валу двигателя, присоединяется диафрагма с отверстием, соосным и равным отверстию на другом диске, а центр фотоприемника совмещают с лучом, после чего диафрагму снимают.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для испытания двигателей внутреннего сгорания. Цель - повышение КПД стенда. Сущность изобретения: испытываемый двигатель 1 внутреннего сгорания соединен с валом одноякорного преобразователя 2, контактные кольца которого через пассивный синхронизатор 5 соединены с промышленной сетью 6. Коллектор одноякорного преобразователя 2 соединен через включатель 3 с регулятором напряжения 4. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен стенд для испытания ДВС, содержащий электрическую машину постоянного тока, вал которой соединен с испытываемым двигателем, одноякорный преобразователь, выключатель и регулятор напряжения, причем контактные кольца одноякорного преобразователя через регулятор напряжения соединены с электрической сетью, а его коллектор соединен через выключатель с коллектором электрической машины, а в качестве выключателя используется трехпозиционный выключатель, средний зажим которого соединен с коллектором электрической машины, а к крайним зажимам подключены встречновключенные диоды, противоположные выводы которых соединены с коллектором одноякорного преобразователя [1] Основными недостатками этого стенда является низкий КПД, равный произведению КПД машины постоянного тока, одноякорного преобразователя и регулятора напряжения. Известно, что для автоматизации процесса синхронизации генераторов с сетью используется пассивный синхронизатор [2] Цель изобретения повышение КПД стенда. Цель достигается тем, что стенд дополнительно снабжен пассивным синхронизатором, включенным между контактными кольцами одноякорного преобразователя и промышленной сетью переменного тока, а регулятор напряжения выполнен на постоянный ток и соединен через выключатель с коллектором одноякорного преобразователя, вал которого предназначен для непосредственного соединения с испытуемым ДВС. На чертеже изображена общая принципиальная электрическая схема. Стенд состоит из испытываемого ДВС 1, соединенного с валом одноякорного преобразователя 2, коллектор которого через выключатель 3 подключен к регулятору напряжения 4, его контактные кольца через пассивный синхронизатор 5 соединены с промышленной сетью 6. Стенд работает следующим образом. На выходе регулятора напряжения 4 устанавливают минимальное напряжение и замыкают при помощи выключателя 3 якорную цепь одноякорного преобразователя. Путем увеличения напряжения регулятором напряжения 4 осуществляется разгон одноякорного преобразователя 2. Частота вращения двигателя внутреннего сгорания 1 и одноякорного преобразователя в режиме холодной обкатки регулируется за счет величины напряжения регулятора напряжения 4 и тока возбуждения одноякорного преобразователя 2. При завершении холодной обкатки в ДВС 1 подается топливо и осуществляется его запуск. Выключатель 3 отключают. После прогрева ДВС включают пассивный синхронизатор 5 и устанавливают номинальное число оборотов испытываемого ДВС 1, которое должно равняться номинальному числу оборотов одноякорного преобразователя, при которых частота и напряжение на выходе одноякорного преобразователя равняется частоте и напряжению сети. Установку величины напряжения на контактных кольцах при частоте генерации одноякорным преобразователем 2, равной частоте промышленной сети 6, осуществляют регулировкой тока возбуждения и проводят пусконаладочные работы. При достижении подсинхронной частоты с разницей в 4-6 Гц срабатывает пассивный синхронизатор 5 и контактные кольца одноякорного преобразователя 2 подключаются к промышленной сети 6. Требуемый момент нагрузки двигателя 1 обеспечивается регулировкой подачи топлива. Данный стенд может быть рассчитан для нагружения ДВС с номинальными оборотами 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500, 375 об/мин. Если испытываемый ДВС имеет отличное число номинальных оборотов от выше перечисленных, то между ДВС 1 и валом одноякорного преобразователя 2 устанавливается редуктор. КПД данного стенда при холодной обкатке определяется произведением КПД одноякорного преобразователя 2 и регулируемого источника постоянного напряжения 4, причем последний выполняется значительно меньшей мощностью, чем мощность испытываемого ДВС. При горячей обкатке КПД стенда определяется только КПД одноякорного преобразователя.Формула изобретения
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий одноякорный преобразователь, соединенный с промышленной сетью переменного тока, связанный с ним регулятор напряжения с выключателем, отличающийся тем, что стенд дополнительно снабжен пассивным синхронизатором, включенным между контактными кольцами одноякорного преобразователя и промышленной сетью переменного тока, а регулятор напряжения выполнен на постоянный ток и соединен через выключатель с коллектором одноякорного преобразователя, вал которого предназначен для непосредственного соединения с испытуемым ДВС.РИСУНКИ
Рисунок 1Похожие патенты:
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения тяги двигателей самолетов без демонтажа двигателей
Изобретение относится к диагностике функционирования дизельных, преимущественно судовых, двигателей и предназначено для непрерывного автоматического контроля мощности, расхода топлива и тепловой напряженности на произвольном режиме работы
Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам для испытаний и обкатки, преимущественно, двигателей, внутреннего сгорания, а также других машин
Изобретение относится к испытанию объектов энергетики и может быть использовано для испытания ДВС
Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса
Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей
Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для испытания двигателей внутреннего сгорания
www.findpatent.ru
1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий нагрузочное устройство двигателя , датчики момента и частоты вращения , первый и второй вычитающие элементы , усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительно-преобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным меКЕСОЮЗЙг Я .« ii TErivno1U -р- i-i4НС Ай Lt KJliii TEKA ханизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитающими элементами , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он дополнительно содержит выпрямительный мост, третий вычитающий элемент, резистивный делитель напряжения, счетный триггер, первый и второй электронные ключи и интегратор, а исполнительный механизм по нагрузке выполнен в виде двух электромагнитов, которые подключены соответственно к первому и второму электронным ключам, связанным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитающему элементу, соединенному через резистивный делитель напряжения с вторым вычитающим элементом, причем выпрямительный мост и интегратор I последовательно включены в связь усилительно-преобразовательного блока с вто (Л рым вычитающим элементом, а третий вычитающий элемент связан с выходом выпрямительного моста. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочное устройство выполнено в виде маховика. со Од 1C
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„,SU„„1196720 А (59 4 G 01 М 15 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CO
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3710525 25-06 (22) 13.03.84 (46) 07.12.85. Бюл. № 45 (71) Ленинградское производственное объединение «Ленавторемонт» (72) М. 3. Варшавский (53) 621.43.001.5 (088.8) (56) Стенды для испытания дизелей. — ДВС
М.; НИИИнформтяжмаш, 1976. (54) (57) 1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий нагрузочное устройство двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительно-преобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным механизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитающими эле ментами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он дополнительно содержит выпрямительный мост, третий вычитаюший элемент, резистивный делитель напряжения, счетный триггер, первый и второй электронные ключи и интегратор, а исполнительный механизм по нагрузке выполнен в виде двух электромагнитов, которые подключены соответственно к первому и второму электронным ключам, связанным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитаюшему элементу, соединенному через резистивный делитель напряжения с вторым вычитающим элементом, причем выпрямительный мост и интегратор последовательно включены в связь усилительно-преобразовательного блока с вторым вычитаюшим элементом, а третий вычитающий элемент связан с выходом выпрямительного моста.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочное устройство выполнено в виде маховика.
1196720
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания и обкатки двигателей внутреннего сгора ния.
Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие два исполнительных механизма, датчик частоты вращения, нелинейный элемент, вычита ю щи и элем ент и н а грузоч ное устрой ство.
Известен также стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительнопреобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом, связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным механизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитающими элементами (1).
Однако известный стенд не позволяет избавиться от сложного по конструкции нагрузочного устройства, управление им требует сложного оборудования, а повышение эффективности испытаний и приработки ограничено возможными видами режимов.
Цель изобретения — упрощение конструкции стенда и сокращение продолжительности приработки двигателя, т.е. повышение эффективности.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагруэочное устройство на валу двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительно-преобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом, связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным механизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитаюшими элементами, дополнительно содержит выпрямительный мост, третий вычитаюший элемент, реэистивный делитель напряжения, счетный триггер, первый и второй электронные ключи и интегратор, а исполнительный механизм по нагрузке выполнен в виде двух электромагнитов, которые подключены соответственно к первому и второму электронным ключам, связанным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитающему элементу, соединенному через резистивный делитель напряжения с вторым вычитаюшим элементом, причем выпрямительный мост и интег5 ратор последовательно включены в связь усилительно- преобразовательного блока с .вторым вычитающим элементом, а третий вычитающий элемент связан с выходом выпрямительного моста.
Стенд может иметь нагрузочное устройство, выполненное в виде маховика.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого стенда для испытания дви га тел я внутрен него crop ания.
Стенд содержит нагрузочное устройст15 во 1 механически связанное с выходным ! валом испытуемого двигателя 2 и выполненное в виде маховика, последовательно соединенные датчик 3 частоты вращения, первый вычитающий элемент 4, нелинейный преобразователь 5 с зоной нечувствительнос20 ти и исполнительный механизм 6 по скорости, подсоединенный к рычагу топливодозирующего органа двигателя, куда также подсоединен исполнительный механизм,по нагрузке, выполненный в виде двух электро25 магнитов 7 и 8. Кроме того, стенд содержит последовательно соединенные датчик 9 нагрузочного момента, усилительно-преобразовательный блок 10, выпрямительный мост 11, интегратор 12, второй вычитающий элемент 13, причем выход последнего подключен
3р к первой клемме электромагнитов 7 и 8, к вторым клеммам которых подключены первый 14 и второй 15 электронные ключи соответственно. К управляющим входам электронных ключей 14 и 15 подсоединены прямой и инверсной выходы счетного триггера 16, 35 к входу которого подключен выход выпрямительного моста 11 через третий вычитаюший элемент 17. К входу первого вычитающего элемента 4 подсоединены выходы блока 18 управления, а второй выход послед40 него подключен к входу второго вычитающего элемента 13 и входу резистивного делителя 19 напряжения.
Выход последнего подсоединен к входу третьего вычитающего элемента 17.
Устройство работает следующим обра45 зом.
При работе испытуемого двигателя 2, механически связанного с датчиком 3 частоты вращения, последний вырабатывает на своем выходе сигнал, пропорциональный по величине частоте вращения вала двигателя 2. Этот сигнал поступает иа вход первого вычитаюшего элемента 4, где он сравнивается с напряжением установки, поступающим с блока 18 управления. Если образовавшийся сигнал рассогласования больше зоны нечувствительности нелинейного преобразователя 5, то последний подает сигнал на выход исполнительного механизма 6 по скорости, который перемещает рычаг топ1196720 ливодозирующего органа двигателя 2 в на правлении, соответствующем уменьшению сигнала рассогласования, что приводит к стабилизации частоты вращения двигателя 2.
Для создания нагрузочного момента, обеспечивающего приработку двигателя, стенд снабжен цепью обратной связи, состоящей из блоков 7 — 9. Момент, создаваемый вращающимся телом, определяется по формуле й= л„,,„. ", где з @ — эффективный момент инерции; ф - ускорение, Поекольку для двигателя величину I можно считать постоянной, то величину М— прямо пропорциональной ускорению его выходного вала.
Предположим, что двигатель 2 находится в некотором стационарном режиме, которому соответствует некоторое значение частоты вращения и практически равный нулю нагрузочный момент. Тогда сигнал с выхода датчика 9 не поступает. Отсутствует также сигнал на выходе их блока 10, моста.11 и интегратора 12. В связи с этим на выходе вычитающего элемента 13 присутствует весь сигнал установки, поступающий с блока 18 управления. Этот сигнал поступает на электромагниты 7 и 8. Если в счетном триггере 16 была записана логическая единица,то сигнал с выхода этого триггера включает электронный ключ 14, который замыкает цепь электромагнита 7, т.е. рычаг топливодозирующего органа двигателя находится в положении, соответствующем включению электромагнита 7. Однако на вход счетного триггера 16 поступает отрицательный сигнал рассогласования вследствие отсутствия сиг. нала на выходе моста 11 и наличия сигнала с блока 18 управления, прошедшего через делитель 19 на вход вычитающего элемента 17. Поскольку счетный вход триггера 16 имеет распознавание по логическому нулю, то триггер переключается и таким образом своими выходными .сигналами переключает электронные ключи 14 и 15, что приводит к переключению электромагнитов 7 и 8 и передвижению рычага топливодозирующего
1О
15 органа двигателя. 3а счет этого создается ускорение (замедление) вращения вала двигателя, образуется сигнал на выходе датчика нагрузочного момента, пропорциональный величине — "ф. Этот сигнал преобразуется
Нь блоком 10 в напряжение, а с помощью выпрямительного моста 11 — в однополярное напряжение, которое, пройдя через интегратор 12, преобразуется в постоянное напряжение и вычитается с помощью вычитающего элемента 13 из напряжения, исходящего из блока 18 управления. Полученное напряжение поступает на электромагниты 7 и 8, что приводит к автоматическому регулированию величины перемещения рычага топливодозирующего органа двигателя и соответственно к автоматическому регулированию и стабилизации средней величины модуля нагрузочного момента. Переключение триггера 16 в рабочем режиме происходит следующим образом. При переключении электромагнитов 7 и 8 происходит образование напряжения на выходе моста 11. Из этого сигнала вычитается напряжение установки, исходящее с делителя 19, с помощbe вычитающего элемента 17. Полученный сигнал на выходе элемента 17 в момент переключения электромагнитов 7 и 8 соответствует логической единице, в связи с чем триггер 16 не переключается. Далее этот сигнал начинает падать в связи со снижением величины —. Когда нагрузочныи момент
d(e сИ
Зц упадет до некоторой величины, задаваемой делителем 19, напряжение на выходе вычитающего элемента 17 снижается до напряжения, соответствующего логическому нулю, что приводит к переключению триггера 16 и электромагнитов 7 и 8, после чего весь процесс повторяется.
Таким образом, изобретение позволяет упростить конструкцию стенда путем замены громоздкого и дорогостоящего нагрузочного устройства на маховик. Кроме того, 4о сокращается продолжительность приработки, так как приработка механизмов под воздей. ствием знакопеременных нагрузок намного производительнее, чем приработка с постоянной нагрузкой.
1196720
Составитель Н. Патрахальцев
Редактор С. Саенко Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко
Заказ 7556 40 Тираж 896 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
www.findpatent.ru