Гидравлическое нагружающееустройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1704.79 (21) 2754941/25-06с присоединением заявки Нов(5)М, Кл.з 6 01 М 15/00 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(088.8) научного центра АН СССР(54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖАЮШЕЕ УСТРОЙСТВО 10 Изобретение относится к испытанию двигателей, преимущественно двигателей внутреннего сгорания, транспортных, большой мощности и на неустановившихся режимах.Известны гидравлические нагружающие устройства для двигателей внутреннего сгорания, содержащие корпус, ротор с валом внутри корпуса, подводящие и отводящие трубы и систему регулирования момента Использование известных нагружающих устройств (НУ) не позволяет имитировать работу испытуемого двигателя 15 с теми транспортными средствами, приведенный момент инерции которых меньше собственного момента инерции вращающихся с валом масс НУ, т. е. в тех эксплуатационных режимах, в кото рых ускорение вала испытуемого двигателя равно или превышает собственную его добротность по скорости (определяемую отношением наибольшего развиваемого испытуемым двигателем крутящего момента к собственному его моменту инерции), значение которой у современных транспортных двигателей большой мощности (свыше 1000 кВт) превышает1000 рад./с". 30 Известны гидравлические нагружающие устройства, содержащие корпус, ротор с валом внутри корпуса, подводящие и отводящие трубы и систему регулирования момента, причем ротор имеет внутри рабочие полости, соединенные с подводящими трубами, а отводящие трубы соединены с корпусом.Такие НУ имеют корпус-статор с вклацышами по внутренней рабочей поверхности, ротор с полуэллиптическими ячейками, жестко укрепленный на нагрузочном валу, клапан управления нагрузной, осуществляющий регулирование обаема жидкостиф находящейся в рабочей зоне гидротормоэа, подводящую и отводящую жидкость трубы. При работе гидротормоза вода под действием центробежной силы на роторе приобретает кинетическую энергию и отдает ее в виде работы трения о стенки ротора и статора (.23.Недостаток таких гидротормозов состоит в том, что они не позволяют осуществить режим холодной прокрутки (обкатки) испытуемого двигателя и те эксплуатационные режимы, при которых энергия передается от транспортного средства к двигателю ,например движение транспортного средства накатомпри включенной трансмиссии) имеютзаниженный тормозной момент при малыхчастотах вращения, малую скорость инизкую точность регулирования динамических нагрузок.Цель изббретения - расширение воспроизводимых испытательных статичес 5ких и динамических режимов при испы:таниях транспортных двигателей внутреннего сгорания.Поставленная цель достигается тем,,что ротор выполнен в вице труб, укрепленных радиально по поверхностивала, вал имеет осевой карал, соединяющий подводящие трубы с полостямиротора, каждая из радиальных трубна внешнем конце снабжена по меньшей.мере двумя соплами, ориентированными в противоположные стороныперпендикулярно плоскости, проходящей через оси вала и трубы, а система регулирования момента выполнена 2 Ов виде клапанов, размещенных передкаждыи соплом.На фиг. 1 приведено устройство,общий вид; на фиг. 2 - семейство возможных его граничных характеристикфмомент-скоростьф,Гидравлическое нагружающее устройство содержит (фиг. 1) вал 1, .имеющий состороны нерабочего концаосевую полость 2, на котором установлен ротор, выполненный в виде радиальных труб 3 (на фиг. 1 их число равно четырем). Внутренние полости этихтруб сообщаются через осевую полость2 вала 1 с подводящей трубой 4, которая через обратный клапан 5 сообщает- Зэся с отводящей трубой б, расположенной в нижней части корпуса 7, заполненного жидкостью так, что ротор находится выше ее уровня. Подводящая4 и отводящая 6 трубы снабжены регули руюшими клапанами 8 и 9 соответственно управляемьаяи дистанционно от системы управления стенда и связывающимигидравлическое нагружающее устройство с внешней гидравлической системой, 4На внешних концах радиальных труб 3установлено .по два сопла 10, ориентированных в противоположные стороныперпендикулярно плоскости, проходящей через оси вала и трубы, каждоеиз сопел сообщается с полостью радиальной трубы через клапан 11 ,например уравновешенную поворотную заслонку). Управление положением клапанов11 осуществляется системой регулирования величины и направления крутя- ээщего момента. на валу нагружающегоустройства.Гидравлическое нагружающее устройство работает следующим образом.В исходном положении вал 1, свяэанный с валом испытуемого двигателя внутреннего сгорания, не вращается, все клапаны 11 закрыты, регулирующий клапан 8 открыт и в подводящую трубу 4 подана рабочая жидкость 45 под избыточным давлением. Обратныйклапан 5 предотвращает ее поступлениев корпус 7 через отводящую трубу б.Система регулирования воздействуетна клапаны 11, установленные передсоплами, ориентированными против рабочего направления вращения вала 1,и открывает доступ жидкости к этимсоплам. Струи жидкости, извергаемойиз этих сопел, создают за счет реактивных сил движущий крутящий моментна валу 1, который под действием этого момента вращается в рабочем длйиспытуемого двигателя направлений.Этим создается режим прокрутки двигателя. Когда частота вращения вала1 достигает требуемой величины, в,цвигатель подают топливо, закрываютклапаны 11, установленные перед соп-.лами, ориентированными против направления вращения и открывают клапаны11 перед соплами, ориентированнымипо направлению вращения вала 1, который теперь приводится во вращейиеиспытуемым двиг; телем. жидкость, выбрасываемая из этих сопел, создаеттормозной крутящими момент на валудвигателя. Избыток жнцкости отводится иэ корпуса 7 по отводящей трубе бчерез регулирующий клапан 9. Такимобразом, в гидравлическом нагружающемустройстве осуществляется воспроизведение,цвигательных н тормозных крутящих моментов на валу испытуемогодвигателя эа счет жидкости, подводимой к нему под избыточным давлениемот внешнего источника, причем величи+на этих моментов зависит от величиныдавления подводимой жидкости, величины проходного сечения регулирующегоклапана 8, положения клапанов 11 нскорости вращения вала 1.При вращении вала 1 испытуемым,цвигателем, закрытых регулирующихклапанах 8 и 9 и открытых клапанах11 в группе сопел, ориентированныхв какую-нибудь одну сторону, жидкость,находящаяся в нижней части корпуса 7,за счет центробежных снл, возникающих в массе жидкости в полостях рациальных труб 3, засасывается черезотводящую трубу б, обратный клапан5, подводящую трубу 4, осевой канал2 вала 1 в полости труб 3 и поступаетчерез открытые клапаны 11 к соответствующим соплам.При этом создается тормозной момент на валу 1, определяемый силами,необходимыми для разгона масс извергаемой из сопел жицкостн от нулевойих скорости в корпусе 7 до окружнойскорости вращения сопел, и моментсил реакции выбрасываемой из сопелжидкости, направление которого опре,целяетсятем, какая группа сопел работает.Для иллюстрации действия предлагаемого нагружающего. устройства нафиг. 2 прецставлено семейство его55 граничных характеристик - зависимость крутящего момента М на валу 1 в Функции скорости Ф вращения этого вала. Поскольку при соответствующем управлении регулирующим клапаном В и клапанами 11 предлагаемое нагружающее устройство способно развивать как активный (движущий), так и тормозной крутящие моменты, то область его возможных характеристик охватывает все четыре квадранта . плоскости м-о), т; е. может использоваться при испытаниях реверсивных двигателей, На Фиг, 2 изображена рабочая область при испытании нереверсивных двигателей внутреннего сгорания.При закрытом регулирующем клапане 8 область возможных характеристик ограничена Фигурой ОСОЕЕО, причем кривая ОС характеризует зависимость момента нагружения от скорости вращения вала 1 при полностью открытых клапанах 11 в группе сопел торможения. При этом кривая СО соответствует огра-. ничению момента, кривая ОЕ - ограничению мощности, а кривая ЕЕ - скорости. Кривая ОЕ - характеризует зависимость 25 величины момента от скорости при полностью открытых клапанах 11 в группе сопел активного (ускоряющего) момента.Области ОАВСО и ОЕСКНО сооттветствуют работе нагрутающего устройства от внешнего источника жидкости вод избыточным давлением, причем точки А и Н для данной конструкции нагружающего устройства определяются наибольшим давлением подводимой извне жидкости.Наличие в предлагаемом устройстве радиально к валу расположенных труб, заполненных жидкостью и сообщающихся с подводящей трубой, обеспечивает ему свойство самоэасасывания жидкости и 40 позволяет сообщить кинетическую энергию жидкости, движущейся в полостях радиальных труб при вращении ротора и открытых клапанах любой группы сопел. 45Наличие сопел на внешних концах радиальных труб позволяет использовать для нагружения испытуемого двигателя энергию (крутящий момент) сил реакции струй жидкости дополнительно к нагружению эа счет кинетической энергик, причем эти две составляющие крутящего момента могут как суммироваться, так и вычитаться в зависимости от того, какая из групп сопел работает, т. е от направления струй жидкости по отношению к направлению вращения ротора.Введение управляемых клапанов в пОлости радиальных труб и их установка непосредственно перед соплами ре шает две задачи. Во-первых, позволяет регулировать величину и направление крутящего момента на валу устройства и, во-вторых, обеспечивает постоянное наличие жидкости в полостях Я радиальных труб,. необходимое для .са-, мовсасывания жидкости при любом положении управляемых кЛапанов. Непосредственное соединение отводящей трубы с подводящей обеспечивает в устройстве непрерывность циркуляции ограниченного объема рабочей жидкости, т. е. непрерывность и длительность процесса испытания.Двигательный режим работы предлагаемого устройства осуществляется - о- дачей в его подводящую трубу жидкости под избыточным давлением, например от гидравлического аккумулятора (при этом должен быть установлен Обратный клапан, предотвращающий поступление жидкости иэ подводящей трубы в отводящую), причем активный (двигательный) крутящий момент может быть организован любого направления, что позволяет воспроизвести, крутящий момент на валу любого знака (направления),Характеристики (фиг. 2) построены по результатам расчетов. Как следует из этих расчетов, собственная добротность предлагаемого нагружающего устройства по скорости (ускорение) может достигать величин., превиаающих в несколько раз собственную добротность современных двигателей внутрен-. него сгорания. Кроме того,. большие секундные расходы рабочей жидкости, циркулирующей в нем, обеспечивают возможность плавного и точного регулирования величины крутящего момента на его валу. Это позволяет утверждать, что с его использованием возможна имитация практически всех эксплуатационных динамических режимов работы транспортных двигателей внутреннего сгорания.Использование предлагаемого изобретения позволяет полнее воспроизводить натурные условия эксплуатации при стендовых испытаниях транспортных двигателей внутреннего сгорания, что повысит качество и ускорит процеос доводки при разработке и изготовлении двигателей. Кроме того, его применение позволяет сократить процесс испытания двигателей эа счет ужесточения испытательных режимов. Все это позволяет считать, что использование изобретения даст существенный технический и экономическйй эФфект, величина которого будет определяться.объемом внедрения.Работоспособность предлагаемого гидравлического нагружающего устройства подтвердило испытание упрощенной действующей модели, изготовленной в ИАПУ ДВНД АН СССРФормула изобретенияГидравлическое нагружающее устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее. корпус, ротор10 с валом внутри корпуса, подводящиеи отводящие трубы и систЕму регулирования момента, причем ротор имеетвнутренние рабочие полости, соединечные с подводящими трубами, а отводякие трубы соединены с корпусом,от л и чоа ю щ е е с я тем, что,с целью расширения воспроизводимыхстатических и динамических режимов,ротор выполнен в виде труб, укрепленных радиально по поверхности валв,который имеет осевой канал, соединяющий подводящие трубы с полостямиротора, каждая из радиальных труб на внешнем конце снабжена по меньшей мере, двумя соплами, ориентированнымив противоположные стороны перпенцикулярно плоскости, проходящей через осивала и трубы, а система регулированиямомента выполнена в виде клапанов,размешенных перед каждым соплом.Источники информации,;принятые во внимание при экспертизе1. Патент Англии Р 1430870,кл, Г 1 А, 1976.2. Райков И. Я. Испытания двигателей внутреннего сгорачия. И., "Высшая школа", 1975, с. 83-84.817505 0 Составитель Н. Патрахальцевзнецова Техред М.федорнак Корректор Г. Назарова дакто Заказ 1318/55 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 907ВНИИПИ Государстпо делам изоб3035,. Москва, Ж-З одписноеета СССРрытийаб., д. 4 енного комиетений и отРауюская