Стенд для испытания поршневых колец

союз советскихсоцидлистичеснРеспуБлик 5 щС 01 М 1 ЕЕННЫЙ КОМИТЕТетениям и отнРытиямСССР ГОСУДАРСПО ИЗОБПРи гкнт ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У 4 итут хнмическо кий ннстияильев, Дьский и001,5(08 В,Горелов,.8) ое и нефтяное машино 5, М 4, с34-35.ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОРШНЕВЫХ озволяе лътатов повысить спытаний 4 ь Сл АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение идостоверность реэу путем приближения условии испытанийк реальным, Стенд содержит поршень 3в цилиндре 1, имеющий два комплектаиспытуеыях колец 4, образующих междупоршнем и цилиндром межкольцевое пространство 8, Поршень 3 имеет каналы10 и отверстие 9. В поршне 3 размещен неподвижный плунжер 11. Пространство 8 связано с ресивером 7 через клапан 6. При перемещении поршнякольца работают в реальных условиях,а поршень не испытывает осевых нагрузок. Стенд позволяет имитировать ра-.боту поршневых колец н потребляетменьше мощности 3 ил.Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания уплотнительных поршневых колец, и может быть использовано в компрессоро- и двигателестроении.Цель изобретения - повышение достоверности путем приближения условий испытания к реальным.На фиг. представлен стенд для ис,пытания поршневых колец; на фиг.2 - схема сил, действующих на кольца в верхнем комплекте; на фиг,3 - то же, в нижнем комплекте Р Р - давление перед коЛьцом и,за кольцом; Г сила трения, Р. - суммарное давление.Стенд содержит цилиндр 1 с торцо" вой крьппкой 2. В цилиндре 1 с возможностью возвратно-поступательного движения размещены поршень 3 с двумя комплектами исследуемых колец 4 и трубопровод 5 с обратным (всасывающим клапаном б, соединяющий ресивер 7 с мажкольцевым пространством 8 меж,ду цилиндром 1 и поршнем 3. В поршне со стороны крышки 2 параллельно оси цилиндра 1 выполнено отверстие 9, , ,соединенное радиальными каналами 10с межкольцевым пространством 8. В поршне размещен упирающийся в крьппку неподвижный плунжер 11, нагруженный пружиной 12 относительно поршня.В процессе работы стенда поршень 3 движется вниз. Прн этом плунжер 11 остается на месте под действием пру" жины 12, прижимающей его к крышке 2. Объем отверстия 9 под плунжером 11 увеличивается и за счет этого внутрь объема отверстия 9, каналов 10 и межкольцевого пространства 8 через клапан 6 трубопровода 5 поступает воздух иэ ресивера 7; При движении поршня вверх воздух в полостях отверстия 9, каналов 10 и межкольцевого пространства 8 сжимается, давление поднимается до рабочего. В даль" нейшем процесс повторяется, а поступление воздуха происходит только в нижней мертвой точке на величину утечек через уплотнительные кольца 4,Благодаря такой конструкции стенда экономится работа, которая эатрачивалась бы в реальном компрессоре на сжатие и нагнетуне воздуха. В этом жетвиде энергия, затраченная на сжатие, невелика и возвращается в процессе расширения газа при обратном ходе поршня. Поэтому затраты,энергии в стенде во много раз меньше,чем в компрессоре, имеющем такие жезначения давления начала и концасжатия. В стенде условия работы уплотнительных колец практически одина"ковы с усповиями работы колец в ре 10 альном компрессоре.Под реальными условиями испытанийподразумевается переменное давлениегаза в канавках поршня. Чем большесоответствует изменение давления га 15,эа в поршневых канавках поршня стенда изменению давления газа в поршне- вых канавках поршня реального компрессора, тем большим является приближение работы стенда к реальным20 условиям. Это объясняется тем, чтопри одинаковых размерах и материа"лах деталей цилиндро-поршневой группы и одинаковых скоростях движенияпоршней стенда и реального компрессора интенсивность износа колец за",висит практически только от силы прижатия колец к цилиндру. Причем значение интенсивности износа можно определить по формущ.30= 1 сР чгде- интенсивность износа;- коэффициент, зависящий отсвойств материалов, смазки и т,д.,35 Р - давление прижатия;ш " коэффициент, значение которого колеблется от 1 до3.Влияние других факторов, например,140 температуры газа, на износ значительно меньще, чем влияние силы прижатияколец к цилиндру. При движении поршня стенда кверхней мертвой точке давление в полостях поршня (фиг-.1) растет де давления нагнетания Р. При движении поршня стенда к нижней мертвойточке давление в укаэанных полостяхпадает до давления, чуть меньшего, 50чем давление в ресивере 7, котороесоответствует давлению всасыванияР реального компрессора (падениедавления ниже давления Ре необходимо для открытия всасывающего клапана 6), За один цикл работы стендадавление в пространстве 8 меняетсяот значения Р до Ри, т.е. так же,как и в реальном компрессоре.14552624где 1 с0,1,Отсюда видно, что сила трения напорядок меньше газовых сил и ее можно не учитывать. Указанное соотношебниеимеет место в любой момент цикла. Отверстие в крышке 2 выполнено 1 О для удаления утечек, перетекающих че"реэ верхний комплект поршневых колец, Это отверстие предотвращает сжа"тие газа в полости между поршнем икрьппкой,15 Предлагаемый стенд позволяет имитировать работу поршневых колец в реальном компрессоре. При этом мощность, потребляемая стендом, в 6"7 раэ мень" 20 ше мощности реального компрессоратак как в стенде сжимается не более 123 количества газа, сжимаемого в реальном компрессоре. 25 формула изобретения 30 Р + Рй Рл - Р 35х га2 2(зазор между цилиндром и поршнем много меньше радиальной толщины кольца).Сила трения 40 Р К Ргде Р - сила, прижимающая кольцо кцилиндру.Очевидно, что Р = Р , Таким 45Е гаобразомт ЕГа ротношение Ревагаь) 60 Р 1 с Р, 1 с Как известно, уплотнение газа поршневыми кольцами происходит благодаря прижатию поршневых колец к цилиндру и торцовым поверхностям ка навок поршня за счет сил упругости кольца и газовых сил. Чем больше дав ление в ступени, тем большую роль в создании уплотнения играют газовые силы. Минимальным количеством газа, необходимым для создания реальной картины уплотнения, очевидно, является количество газа, равное утечке через поршневое уплотнение. Утечка через поршневое уплотнение составляет 2- б 7 всасывающего в ступень газа. Так как в стенде испытываются два комплекта уплотнений, то количество газа, подаваемого в стенд, составляет не более 12 Х объема газа, всасываемого ступенью реального компрессора.Кольца верхнего и нижнего комплектов уплотнений работают практически одинаково . В этом можно убедиться, ,рассмотрев силы, действующие на кольца в верхнем и нижнем комплектах (фиг.2).Пусть давление перед кольцом со стороны пространства 8 равно Р за кольцом Р , причем Р, ) Рп . Равнодействующая газовых сил, действующих по горизонтальной и вертикальной осям Стенд для испытания поршневых колец на долговечность, содержащий цилиндр с торцовой крьппкой, поршень с двумя комплектами поршневых колец, трубопровод с обратным клапаном и ресивер, причем поршень размещен в цилиндре с возможностью возвратно- поступательного движения в нем, два комплекта колец образуют между поршнем и гильзой межкольцевое пространство, которое через трубопровод с обратным клапаном связано с ресивером, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения достоверности путем приближения условий испытания к реальным, стенд дополнительно содержит неподвижный плунжер и пру" жину, а поршень выполнен с глухим отверстием, параллельным оси поршня, и с радиальными каналами, связывающими отверстие с межкольцевьм пространством, причем неподвижный плунжер размещен в отверстии и с помощью пружины, взаимодействующей с поршнем, прижат к крышке.1455262 рректор С.Че едакто сар Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7449/5ВНИИПИ Госупа Составитель Н.ПатрахапьдеТехред М.МоргенталТираж 788 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5