Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания

ОЮЗ СО 8 ЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ПУБЛ 5 у 4 0 01 М 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬС ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) МВТУ им. Н.Э.Баумана и Головноеспециализированное конструкторскоебюро по двигателям малого литражаПроизводственного объединения "Владимирский тракторный завод"им. А.А.Жданова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1264029, кл, 0 01 М 13/00, 986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЙЯ СИЛЫТРЕНИЯ В ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЕДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Я 0145680(57) Изобретение позволяет повыситьточность, снизить трудоемкость и расширить информативность, При работедвигателя силы трения и газовая сила вызывают осевые перемещения металлической полости 3 и деформации упругого элемента 6. Деформации воспринимаются датчиками 7, Сигналы сдатчиков преобразуюТся и регистрируются. Устройство позволяет исключить влияние газов на силу трения.Это позволяет определить истинную силу давления газов. Электронная ком"пенсация силы давления газов позволяет снизить погрешность измерениясилы трения, Расширяется информативность устройства и снижается трудоемкость обработки результатов экспериментов, 4 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствамдля измерения сил трения в цилиндропоршневой группе (ЦПГ) поршневых машин,Цель изобретения ф- повьппение точности, снижение трудоемкости и расширение информативности эксперимента при испытаниях с использованием 10предлагаемого устройства.На фиг. 1 изображено устройстводля измерения силы трения в ЦПГ ДВС,продольный разрез,и гильза цилиндра,частичный вырез; на фиг. 2 - схемавключения датчиков и электронной компенсации действия газовых сил; нафиг. 3 - выполнение пазов на поршнепо юбке и кольцевым перемычкам; нафиг, 4 - выполнение паза по юбке и.головке поршня.Устройство содержит поршень 1 скомплектом колец,2, основной элемент3, выполненный в виде полосы трапецеидального сечения, расположенный впродольном направляющем пазе 4 встенке гильзы 5 цилиндра.Нижний конец основного (подвижного 1,элемента 3 соединен с упругим чувствительным элементом 6, на котором на- Иклеены тензодатчики 7. На верхнемторце основного (подвижного) элемента 3 размещен датчик 8 для измерениядавления, Неподвижный элемент 9, размещенный в верхней части продольного на правляющего паза, жестко скреплен сгильзой с помощью винта 10.Основной элемент 3 выполнен в видеполосы, которая соединена с элементом6 без зазоров замковым соединением с 40помощью штифтов 11. Полоса элементаЗ,соединенная с элементом б, крепится к нижней части гильзы 5 цилиндрапри помощи ьинта 12.Выход датчика 7 связан с неинвертирующим входом первого операционного усилителя 13 (фиг, 2), выход которого связан через подстроечное сопротивление с инвертирующнм входом третьего операционного усилителя 14. Выход датчика 8 (фиг. 1) связан с неинвертирующнм входом второго операционного усилителя 15 (фиг. 2), выход которого через подстроечное сопротивление связан с неинвертирующимвходом третьего операционного усилителя (ОУ) 14. Дпя обеспечения работысхемы параллельно каждому операционному усилителю включены резисторы Б 16, Инвертирующие входы усилителей13 и 15 через сопротивления В, 17 иВ 18 связаны с общим проводом.Выходы третьих операционных усилителей каждого из двух элементовсвязаны с инвертирующим и неинвертирующим входами четвертого операционногоусилителя 19. Выходы третьих ичетвертого усилителей связаны последовательно с умножителями 20 и с приборами 21, регистрирующими силу трения.Дпя расширения информативностиустройства, т.е. замера не толькосуммаРных сил трения в ЦПГ, но и силтрения в отдельных ее элементах нателе поршня 1 выполнен продольный паз22 напротив одной из металлическихполос основного элемента 3 (фиг. 3).Дпя измерения силы трения только головки поршня о стенку цилиндра указанный паз выполнен только по юбкеи кольцевым перемычкам ( фиг. 3).При этом контакт поршня с измерительным элементом (полосой) возможентолько зоной головки, После вычетагазовых сил на выходе электронногоблока компенсации будет получен сигнал, пропорциональный силе тренияголовки поршня о цилиндр,Аналогично для замера сил трениятолько кольцевых перемычек поршня остенку цилиндра продольныи паз 22на теле поршня 1 выполнен толькопо юбке и головке поршня (фиг, 4),В предлагаемом устройстве в отличие от известного металлическая полоса не деформируется, а перемещаетсяподдействием приложенных сил, Поэтому для повышения точности измеренийнеобходимо снизить трение между полосой и стенкой направляющего пазаустановкой между этими поверхностямиподложки 23 из материала с низкимкоэффициентом трения (например, фторопласта).Подложка выполняется трапецеидального профиля с трапецеидальным пазоми крепится к гильзе цилиндра (например, с помощью винтов). Возможно также напыление, например, фторопластана укаэанные контактирующие поверхности для снижения тренияУчет остаточной силы трения междуподложкой 23 и полосой основного элемента 3 производится в процессе предварительной силовой тарировки устройства в сборе, воспроизводящей реаль 1456809ные условия смазки и нагружения деталей ЦПГ,Устройство работает следующим образом,5При работе двигателя на установившемся тепловом режиме сила тренияпоршня и порпневьх колец, а такжегазовая сила вызывают осевье перемещения металлической полосы (элемента 103) и соответственно деформации упругого чувствительного элемента 6, Причем газовая сила действует на верхний торец основной (подвижной) частиэлемента 3 (металлической полосы). 15Эти деформации воспринимаются датчиками 7, установленными на упругой части элемента 6Указанные датчикиформируют сигнал, пропорциональныйсумме газовой сипы и силы трения. 201 р г +11 р етрДатчик, установленный на вертикальном торце полосы, формирует сигнал, пропорциональный газовой силе 25 0 рг.Сигнал датчика 2 (первой группы фиг. 1) поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 13 скоэффициентом усиления К,. Сигнал с 30 датчика 6 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 15 с коэффициентом усиления. К, Выходные сигналы с усилителей 13 и 15 через подстроечные сопротивления Р1 и Б18 поступают соответственно на инвертируючий и неинвертирующий входы операционного усилителя 16, выполняющего роль сумматора. В операционном усилителе 16 происходит вы читание1 рг " ргг )и при калибровочной установке К =К на выходе из операционного усилителя 16 будет сигнал, пропорциональный только суммарной силе трения в ЦПГррАналогично формируется сигнал со второй группы датчиков ( фиг. 1).50 Однако в этом случае после вычитания Ц, на выходе третьего операционного усилителя будет сигнал, пропорциональный силе трения поршневых колец Н . Выходные сигналы с третьих опе"тррационных усилителей 16 каждой группы поступают на оба входа операционных усилителей 19. На выходе операционных усилителей 19 имеется сигнал,пропорциональный силе трения юбкипоршеЯ ЦГю,трПри из мерении силы тре ния голо вкипоршня межкольцевых перемычек используется только вторая группа операционных усилителей 13-15Полное значение силы трения находится путем умножения в умножителе.20 сигнала, пропорционального соответствующей силе трения на тарировочный коэффициент и на коэффициент устройства, затем Регистрируется известными приборами 21.Для получения количественных данных о силе трения необходимо передначалом эксперимента произвести тарировку и калибровку устройства,Исключение влияния газов на силутрения, определение истинной силы давления газов на торце полосы, выполнение полосы из того же материала, чтои гильзы цилиндров, введение схемыэлектронной компенсации силы давления газов позволяют снизить погрешность измерения силы трения ЦПГ,За счет использования пазов в различных частях на теле поршня достигается расширение информативности -устройства.Использование схемы электронногопреобразования сигнала снижает трудоемкость обработки результатов экспери -мента вдвое,Формула изобретения1, Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, содержащее поршень с комплектом поршневых колец, гильзу цилиндра, составные элементы, упругие части с датчиками деформации и схему преобразования с двумя группами каналов и регистратором, содержащую первый операционньй усилитель каждой группы каналов, неинвертирующий вход каждого усилителя соединен с выходом датчика деформации упругой части, размещенной в нижней части каждого составного элемента, Размещенного в гильзе цилиндра в плоскости качания шатуна и выполненного в виде металлической полосы, обработанной заодно с внутренней поверхностью гильзы цилиндра, а поршень с комплектом колец размещен в гильзе цилиндра и имеет на поверхности тела продольньй направляющий5 14568 паз напротив одного иэ составных элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, снижения трудоемкости и расшире 5 ния информативности, устройство дополнительно содержит датчики давления, винты и штифты, а схема преобразования содержит второй и третий операционнье усилители в каждой группе каналов, четвертый операционный усилитель и умножители, причем каждый составной элемент выполнен из материала гильзы цилиндра, соединен с упругой частью с помощью штифтов и имеет разъем на уровне верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке, верхняя часть каждого составного элемента прикреплена к гильзе при помощи винта, каж дый датчик давления газов размещен на верхнем торце нижней части составного элемента и связан с неинвертирующим входом каждого второго операционного усилителя, выход которого па раллельно с. выходом каждого первого операционного усилителя связан с инвертирующим и неинвертирующим входами всех третьих операционных усилителей, выходы третьих операционных 30 09 6усилителей каждого составного элемента связаны с инвертирующим и неинвертирующим входами четвертого операционного усилителя, выход которого вместе с выходами третьих усилителей связаны через умножители с регистраторами.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен по всей длине поршня.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен только на юбке и головке поршня.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен только по юбке и по кольцевым перемычкам.5. Устройство по пп. 1-3, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что составной элемент установлен на подложку, выполненную из антифрикционного материала и закрепленную в продольном направляющем пазу в стенке гильзы цилиндра.1456809 ахальце Редактор Г.Волкова Т р д И,Дидик Корректор С.Шекмар Заказ 7475/40 Ти Подпис Т ССС зобретениям пр аушская наб. город, ул. Проектная, 4 оставех е НАСЫПИ Государственного комитета п 113035, Москва, Ж Производственно-полиграфическое предприятие,ткрытия д. 4/5