Способ испытания двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) (И) 3(Я) 0 01 М 15/О Ф:14 ффф;ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 734526, кл. 0 01 М 15/00, 1977.(54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ на стенде супругой подвеской путем работы двигателя на заданных режимах, заключающийся в том, что на каждом изрежимов подсоединявт к подвижныммассам стенда дополнительные грузыдля изменения вибрационных характеристик работы, о т л и ч а в щ и йс я тем, что, с целью приближения условий испытаний к зксплуатационным путем усиления влияния вибраций на нагрузки в шатунных болтах, дополнительные грузы присоединяют к шатунам двигателя, причемцентр тяжести каждого груза совмещают с центром тяжести соответствующего шатуна.1 стенда закреплены сками 3 и опорной ль 5 установлен на подвески и соединен гой муфты б и карданз промежуточную опо ным устройством 9.1 и промежуточной лейа прокладка 10 ия полумуфт упругой уне 11 (Фиг. 2),. со На основании стойки 2 с подв рамой 4. Двигат опорной раме 4 посредством упр ного вала 7 чер ру 8 с нагруэоч Между основание опорой 8 устано для центрирова муФты б, На шаИзобретение относится к машиностроению, а более конкретно к двигателестроению, и касается испытанийпоршневых двигателей внутреннегосгорания на надежность при их вибра"ции. 5Известны способы испытания двигателя внутреннего сгорания на стендес упругой подвеской путем работыдвигателя на заданных режимах, заключающиеся в том, что на каждом из 1 Орежимов подсоединяют к подвижныммассам стенда дополнительные грузыдля изменения вибрационных характеристик работы.указанные стенды позволяют оценить усталостную долговечность деталей, расположенных, главным образом, снаружи двигателя, напримеркронштейнов крепления навесных агрегатов, топливолроводов высокогодавления и т,п, ,11.Однако такие стенды не позволяют оценить усталостную долговечностьтаких деталей кривошипно-шатунногомеханизма, как шатунные болты, которые лимитируют в большей меренадежность тракторных двигателей вусловиях эксплуатации.Целью изобретения является приближение условий испытания двигателяк эксплуатационным путем усилениявлияния вибраций на нагрузки вшатунных болтах,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу испытаниядвигателя внутреннего сгорания настенде с упругой подвеской путемработы двигателя на заданных режимах, заключающемуся в том, что накаждом из режимов подсоединяют кподвижным массам стенда дополнительные грузы для изменения вибрационных характеристик работы, дополнительные грузы присоединяют к шатунам двигателя, причем центр тяжести,каждого груза совмещают с центромтяжести соответствующего шатуна.На Фиг, 1 представлена схема стенда, позволяющего реализовать предлагаемый способ испытания ДВС, общийвид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг,1(повернутый на 90 вокруг своейпродольной оси); на фиг. 3 - схема, поясняющая предложенную конструкцию стенда.держащем крышку 12 разъемной головки, шатунные болты 13 и шатунный подшипник 14, в его центре тяжести 15 закреплен вибровозбудитель 1 б,выполненный в виде груза, причем центры тяжести шатуна и вибровозбудителя совпадают. В точке А (Фиг.3), являющейся центром шатунного подшипника 14, шатун 11 соединен с коленчатым валом 17.В точке В шатун 11 соединен с поршнем 18. Точка О является центром вращения коленчатого вала, направление его вращения указано стрелкой.При работе двигателя 5 шатун 11 совершает сложное плоскопараллельное движение. латунные болты при этом нагружены усилием предварительной затяжки, максимально допустимое значение которого определяется из условия обеспечения запаса прочности материала шатунных болтов по пределу текучести.Значение запаса прочности по пределу текучести для ответственных реэьбовых соединений определяется из выражения(5 0,2 сфьравнение (5) путе Преобразуя подстановки Фу уравнения (1), выраженноглучаем Зт(б за- си- ель- с Кроме усилтяжки шатуннылами инерции предварительн болты нагружен эвратно-поступ о движущихся м но и вращате 6 г(1)0где 0 м - приведенное напряжениеь =Л,зф, (2) где 5 р = Рмт /Р - напряжение растяжения шатунных болтов при затяжке;Рд- осевое усилие предварительной затяжки болтов,",Е - площадь поперечного сечениястержня болтов;касательное напряжение встержне болтов от скручиванияпри затяжкел МР1071937 деталей кривошипно-шатунного механизма, определяемыми из выражения р" Кк+фща)(фМ+(Фак-пк 4 М 1 ( 7) ,где Р- - силы инерции возвратнопоступательно и вращатель- но движущихся масс.Масса вибровозбудителя выбирается из условия, что обусловленные ею/составляющие сил инерции Рвивр и Р ее (фиг. 3) совместно с силами инерции возвратно-поступательно и вращательно движущихся масс обеспечивают наиболее жесткие условия работы шатунных болтов. Для определенияэтой массй уравнение (7) приводится к видуР 391 Вак" Мил айвдД(1 Ьф 1 цфРщвчм.) -щкю 3 ЖРгде сС=.;. /3 = Д - коэффициенты, определяемые с помощью формул приведения, фактической массышатуна к динамически эквивалентнойдвухмассовой системе,Далее, преобразуя уравнение (8,5получаем Рм(9) 10 Наиболее жесткие условия работы шатунных болтов обеспечиваются при выполнении условия Рр=ъ Ъ (10) 15 При этом для обеспечения нераскры,тия стыка разъемной головки шатунавеличина внешней нагрузки уменьшается за счет коэффициента 20р ьу Рмт (11)рПодставляя в уравнение (9) выражения ПЙ 1 и 6), получаем(4+3)(Ядкфющв Вщ.кф щкп(12) 11 вв= количество шатунных болтов в шатуне;предел текучести материала шатунных болтов;коэффициент предваритель ной затяжки шатунных болтов, обеспечивающий плотность стыка разъемной го-.ловки шатуна;номинальная угловая скорость вращения коленчатоговала:,радиус кривошипа коленчатого вала;запас прочности птекучести материных болтовдиаметр стержня шатунныхболтов;средний диаметр резьбы шатунных болтов;шаг резьбы шатунных болтов;коэффициент трения в резьбе шатунных болтов;длина шатуна;масса деталей кривошипношатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение;часть массы шатуна, отне-.сенная к возвратно-поступательно движущимся массамчасть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам деталей кривошипно-шатунного механизма; о пределу ала шатун 0 ов тяжести шатуо груза позволяет аналитическим вать влияние сил ных его действитунных болтов. Совмещение цент на и дополнительно наиболее точно, по зависимостям, учит инерции, обусловле ем, на прочность иьч - масса крышки шатуна:,И,к - масса шатуна.Для двигателя А, выпускаемогоАлтайским моторостроительным производственным объединением, имеющегоследующие конструктивные параметры:Я = 2 шт; бт = 932 МПа (.0,5 кгс/ммгля стали 40 ХН 2 МА по ГОСТ 4543-71;+ = 1,1; ю = 183,17 рад/с;=70 мм1 р 05; с = 13 р 6 ммр с 1= 15,026 мм)40 3= 1 к 5 ммф М= Ою 1 Л.= 0 264;- 265 мм; ювао = 4,181 кг; Юоа, =- 1,49 кг; мщ.к = 2,76 кг; о кр- 1,035 кг; да = 4,25 кг, масса вибровозбудителя составляет 0,2 кг.Применение способа позволяет создать поперечные колебания шатуна засчет возникновения составляющей силинерции Рщ,р , действующей перпендикулярно к оси шатуна. Наличие этой59 составляющей создает значительныенапряжения изгиба в шатунных болтахи тем самым приближает условия ихиспытаний к эксплуатационным.Ко всему прочему, составляющая5 сил инерции вибровозбудителя Рвнснаправленная вдоль оси шатуна, увеличивает нагрузки на вкладыши ша"тунного подшипника 14,1071937 зовании прочностных свойств их материала, что особЕнно важно длявыявления возможности форсированияпоршневых двигателей внутреннегосгорания по скоростному режиму,/О бадр. Фибр. Составитель Н,ПатрнхальцевРедактор Н.Лазаренко ТехредМикеш Л. Корректор С. Шекм а илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Применение способа позволяет значительно приблизить условия исПытаний шатунных болтов к эксплуатационным, оценить надежность шатунных болтов при максимальном исполь 110/36. Тир ВНИИПИ Госуда по.делам изо 113035, МоскваПо го, комитета и открытий Раушская на исноеССРд. 4