Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТВУ 1 н 748162(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам и юбретений и открытий(У 2) Авторы изобретения А,И, Ложкин и И,Я. Ермолин Челябинский филиал Государственного союзногоордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательскоготракторного института(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания двигателя внутреннего сгорания.Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочную машину, выполненную в виде электрогенератора переменного тока, связанную с валом двигателя и соединенную электрической цепью 10 с нагрузочным устройством (13 .Однако на известных стендах системы привода с водяными и проволочными реостатами не позволяют имитировать высокодинамичные режимы нагружения, соответствующие эксплуатационным.Известны стенды, содержащие блок программного управления, по меньшей мере две нагрузочные машины, одна из 20 которых выполнена в виде электрогенератора переменного тока. Иашины связаны с валом двигателя, генератор соединен электрической цепью с нагрузочным устройством, Стенд содер жит также редуктор, включенный между двигателем и нагрузочной машиной Г 23 .Однако в таких стендах наличие больших инерционных масс, последовательно присоединенных к двигателю, 30 не позволяет получить переменные моменты сопротивления с высокой динамичностью.Известны также стенды, содержащие блок программного управления и по меньшей мере две нагрузочные машины, выполненные в виде генераторов переменного тока, связанных с валом двигателя и соед ненных параллельно электрической цепью между собой и с общим нагрузочным устройством 3,Такие стенды могут содержать порошковые муфты.Однако испытание двигателей на стендах с порошковыми и индукторными тормозами показывают, что амплитуда задаваемой переменной нагрузки существенно зависит от частоты управляющего сигнала и уже на частотах около 2 Гц становится близкой к нулю, что обусловлено инерционностью электромагнитной системы тормозов этого типа. В результате на стенде затруднено создание высокодинамичных переменных моментов сопротивления.Целью изобретения является обеспечение высокодинамичных режимов нагружения путем использования не.синхронного по частоте тока ре кимаУказанная цель достигается тем,что валы электрогенераторов связаныс валом двигателя последовательно,причем один непосредственно, а другой через последовательно включенныемежду генератором редуктор и вариатор, и редуктор выполнен с передаточн дм отношением 0,85-1,15, а вариаторс передаточным отношением в диапазоне 0,5-1,15, и кроме того, в цепьвозбуждения по меньшей мере одногогенератора включено устройство регули-орования напряжения возбуждения переменного тока, имеющее диапазон регулирования по частоте до 100, а повеличине до 160.На фиг. 1 показана схема стенда 15для испытания двигателя внутреннегосгорания; на Фиг. 2 - схема программного управления работой стенда.Стенд для испытания двигателявнутреннего сгорания содержит испы Отуемый двигатель 1 внутреннего сгорания, соединенный с двумя нагрузочными машинами 2 и 3, выполненнымив виде электрогенераторов переменного тока. Электрические цепи электрогенераторов 2 и 3 соединены на параллельную работу в общую электрическую цепь 4, которая в свою очередь подключена к общему нагрузочному устройству 5. Электрогенераторы 2 и 3 имеют соответственно системы б и 7 управления, и устройства 8 и 9 для регулирования напряжения возбуждения электрогенераторов по частоте и величине, Электрогенератор 3 соединен с электрогенератором 2 через редуктор З 5 10 и вариатор 11. Схема программного управления работой стенда включает блок 12 программного управления, устройство 13 контроля и автоматического поддержания режима работы двига теля внутреннего сгорания, блок 14 контроля и автоматического управления вариатором 11, тахогенераторы 15 и 16 для контроля скорости вращения валов электрогенераторов 2 и 3, блоки 17 и 18 для контроля выходных электрических параметров электрогенераторов 2 и 3, блоки 17 н 18 связанр с устройствами 8 и 9 для регулирования напряжения возбуждения, которые в свою очередь присоединены с системами б и 7 управления электро- генераторами 2 и 3, блок 19 контроля параметров общей электрической цепи, блок 20 контроля и автоматического управления нагрузочным устройством 5, 55Стенд работает следующим образом.Испытуемый двигатель 1 передает крутящий момент нагрузочному устройству - двум электрогенераторам 2 и 3, соединенным между собой и с испытуе- Щ мым двигателем последовательно в тандем. Редуктор 10 обеспечивает валу электрогенератора 3 скорость вращения, отличную от скорости вращения вала электрогенератора 2. При этом частота вращения вала ротора электрогенератора 2 номинальная и постояиная, а частота вращения вала ротора электрогенератора 3, благодаря редуктору 10, несколько ниже. В общую электрическую цепь 4 электрогенератор 2 отдает мощность с частотой переменного тока равной номинальной н, а электрогенератор 3 - ниже номинальной д, т.е. д с н , Тем самым в общей электрической цепи созданы условия несинхронной работы генераторов. При нарушении условий параллельной работы по частоте тока двух и больше электрогенераторов переменного тока возникает явление биения напряжения. Это биение напряжения вызывает соответствующее биение тока, в результате чего возникают сильные механические толчки на валах генераторов. Они тем сильнее,чем больше разница частот токов генераторов. Механические толчки, переданные с валов генераторов 2 и 3 наиспытываемый двигатель 1 образуют на его валу высокодинамичный переменный момент сопротивления, имитирующий реальную нагрузку, соответствующую эксплуатационным условиям. Высокодинамичный переменный момент сопротивления на валу испытуемого двигателя задается на определенный этап испытания на неработающем стенде с помощью редуктора 10, в котором для изменения передаточного отношения шестерня, связанная с валом электрогенератора 3, устанавливается с соответствующим количеством зубьев (с передаточным отношением в диапазоне 0,85-1,15).Изменение момента сопротивления на валу двигателя 1 в процессе его испытания без остановки стенда может быть осуществлено путем изменения передаточного отношения от электрогенератора 3 к электрогенератору 2 с помощью вариатора 11. Последний может быть различного принципа действия, например, в виде гидропередачи, электромуфты и др. Лучшее обеспечение передачи переменного высоко- динамичного момента осуществляет варьирующее устройство, выполненное в виде жесткой механической передачи, ступенчатой или бесступенчатой, Вариатором желательно изменить передаточное отношение в диапазоне от 0,5 до 1,15, Нагрузочное устройство 5, выполненное, например, жидкостным или проволочным и снабжает электрической мощностью все электрогенераторы, Оно может быть как постоянным, так и переменным, позволяющим регулировать нагрузку от нуля до 110. Это позволяет расширить диапазон регулирования момента нагружения надвигатель. Возбуждая генераторы током переменно, можно получить широкие возможности регулирования чдстогытока в общей электрической цепи 4,а следовательно, широкие возможности по созданию и регулированию,как периодического, так и непериодического переменного высокодинамичного момента на валу двигателя. Этого 5достигают путем изменения напряжениявозбуждения по величине и по частоте с помощью устройств 8 и 9 длярегулирования напряжения возбуждения. Напряжение возбуждения допустимо изменять по величине до 160, апо частоте - от нуля до 100. Дляполучения при испытаниях двигателявнутреннего сгорания различных высокодинамичных режимов нагружения, какпериодических, так и непериодических, варьируют в общей электрическойцепи разностью частот тока электрогенераторов, величиной напряжения ивеличиной нагрузки электрогенераторов,Устанавливают и поддерживают эти величины в оптимальном быстротечномрежиме только автоматически. Величина напряжения в общей электрическойцепи 4 регулируется устройствами 8и 9 регулирования напряжения возбуждения. Частота тока в общей электрической цепи 4 регулируется устройствами 8 и 9 регулирования напряжениявозбуждения электрогенераторов 2 и3, сменной шестерней в редукторе 10 30привода к электрогенератору 3 и вариатором 11. Автоматически частота тока в общей электрической цепи 4 может изменяться только с помощью устройств 8 и 9 и вариаторм 11. Величина нагрузки электрогенераторов устанавливается и поддерживается переменным нагрузочным устройством 5.С помощью блока программного управления, соединенного с устройством13 контроля и поддержания режима работы двигателя 1 внутреннего сгорания, с устройствами 8 и 9 регулирования напряжения возбуждения, ссистемами 6 и 7 управления электрогенераторов 2 и 3, блоком 20 контроля и автоматического управлениянагрузочным устройством 5, блоком 14контроля и автоматического управления вариатором 11, тахогенераторами15 и 16 для контроля скорости вра 35 40 45 50 щения валов электрогенераторов 2 и 3,блоком 19 контроля параметров общей электрической цепи 4, задаются,подобно эксплуатационным, любые режимыиспытания двигателя внутреннего сгорания. При работе электрогенераторовпеременного тока в несинхронном почастоте тока режиме, на их валы и торные и статорные обмотки при этомвоспринимают от электродинамическихсил значительные механические нагруэки. Во избежание разрушения от элект 65 родинамических сил, валы и крепления корпуса полностью передаются пульсационные высокодинамичные моменты, а ро корпусов электрогенераторов необходимо выполнять на предельную величину кратности момента короткого замыкания, а роторные и статорные обмотки усиливать специальными креплениями.Использование предлагаемого стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания обеспечивает, получение высокодинамичных переменных моментов сопротивления, подобно эксплуатационным, стабильность заданного нагрузочного режима по частоте и амплитуде при испытании двигателя в течение длительного времени, упрощение схемы управления нагрузочными машинами стенда, полную автоматизацию режима нагружения двигателя внутреннего сгорания в процессе его испытания.Предлагаемый стенд может быть использован для ускоренных испытаний любых двигателей, а также других силовых агрегатов, узлов и отдельных элементов машин.Предлагаемый стенд прост, реализуется на агрегатах серийно-выпускаемых промышленностью, легко автоматизируется и может применяться для испытания любых двигателей, узлов и отдельных элементов машин других отраслей народного хозяйства.Стенд опробован на макетной установке и показывает эффективную и надежную работу. Результат проведенного эксперимента показывает, что амплитуда задаваемой переменной нагрузки остается практически постоянной даже при частотах 4 Гц и более.Формула изобретения1. Стенд для испытания двигателявнутреннего сгорания, содержащий блокпрограммного управления, и по меньшей мере две нагрузочные машины,выполненные в виде электрогенераторов переменного тока, связанных свалом двигателя и соединенных параллельно между собой и с общим нагрузочным устройством электрическойцепью, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью создания высокодинамичных режимов нагружения, путем использования несинхронного по частоте тока режима, валы электрогенераторовсвязаны с валом двигателя последовательно, причем, один непосредственно, а другой через последовательновключенные между генераторами редуктор и вариатор,2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что редуктор выполнен с передаточным отношением0,85-1,15.3, Стенд по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вариаторвыполнен с передаточным отношениемв диапазоне 0,5-1,15.748162 оставитель Н. Патрахальцевехред я, рирчак КоРРектоР И. Мус Петрушка Реда Заказ 4350/9 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., одпСР Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 4. Стенд пл и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в цепь возбуждения по меньшей мере одного электрогенератора включено устройство регулирования напряжения возбуждения переменного тока. 55. Стенд по п, 4, а т л и ч а ющ и й с я тем, что устройство регулирования напряжения возбуждения имеет диапазон регулирования по частоте до 100, а по величине - до 160,б. Стенд по пп. 1-5, о т л и ч а ющ и й с я тем, что двигатель внутреннего сгорания, электрогенераторы,вариатор и устройство регулированиянапряжения возбуждения связаны каждый с блоком программного управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Погорелый И.П, Обкатка и ис-пытания тракторных и автомобильныхдвигателей. М., "Колос", 1973,с. 89.2, Патент США Р 3456498,кл, 73-116, опублик. 1969.З.Лвторское свидетельство СССРР 472275, кл. С 01 М 15/00, 1972.