Стенд для исследования прочности головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ый НОМИТЕТОБРЕТЕНИЙ И ГОСУДАРСТВЕПО ДЕЛАМ СССРРЫТий ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Брянский ордена Знак Почета"институт транспортного машиностроения(56) 1. Козлов Ю.С., Моисеенко М.А.Стенд для исследования термопрочности(54)(57) 1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРАДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ,содержащий основание, плиту для закрепления испытуемой головки цилиндра, нагреватель, систему обдува нагревателятеплоноситеаом, систему охлаждения головки, системы электропитания и управпения и технологические клапаны, причем нагреватель размещен в расточке,801027566 плиты основания под огневым днищем головки цилиндра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффек-с тивности путем приближения условий испытаний к эксплуатационным, дополнительно снабжен системой механического нагружения, выполненной в виде гидро- цилиндров, неподвижных и подвижных поршней, траверсы, шарнирной и шаровой опор и упругих элементов, причем порш-ни размещены. в гидроцилиндрах, и последние установлены на плите основания, концы траверсы через шарнирные опоры связаны с подвижными поршнями, а ее середина через шаровую опору и упругие элементы соединена со стержнями техно" логических клапанов, которые выполнены с каналами для прохода теплоносителя.2. Стенд по и. -1, о т л и ч а )о.,щ и й с я тем, что система обдува нагревателя теплоносителем выполнена зам кнутой.110275Изобретение относится к испытатель ной технике, в частности к стендам для исследования прочности и доводки головки цилиндра двигателей внутреннего сгоранияя.Известны стенды для исследования прочности головки цилиндра двигателя внутреннего ст орания, содержащие оснс ванне, плиту для закрепления испытуемой головки цилиндра, нагреватель, сис О тему обдува нагревателя теплоносителем, систему охлаждения головки, системы электропитания и управления и техноло- гические клапаны, причем нагреватель размещен в расточке плиты основания под огневым днищем головки цилиндра 1.Известные стенды не позволяют моделировать реальные рабочие условия нагружения головки цилиндра, т.е, одновременное воздействие тепловых нагрузок, обусловленных изменением теплового режима двигателя, и механических нагрузок, определяемых условиями силового крепления и циклическим воздействием давления газовых сил на огневое днище головф д 5 ки, В известных стендах воздух, обдувая нагреватель, окисляет его спирали и, нагретый, безвозвратно теряется, что снижает надежность и эффективность ра боты нагревателя и искажает условия иопытания.30 Цель изобретении - повышение эффективности испытаний головки цилиндра путем приближения условий ее испытаний к эксплуатационным.35Укаэанная цель достигается тем, что для исследования прочности головки ци линдра двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание, плиту для закреппения испытуемой головки цилиндра, ю 40 греватель, систему обдува нагревателя теплоносителем, систему охлаждения головки, системы электропитания и управ- пения и технологические клапаны, причем нагреватель размещен в расточке плиты основания под огневым днищем головки цилиндра, дополнительно снабжен системой механического нагружения, выполненной в виде гидроцилиндров, неподвижных и подвижный поршней, траверсы, шарнирной и шаровой опор и упругих элементов, причем поршни размещены в гидроципиндрах, которые установлены на плите основания, концы траверсы через шарнирные опоры связаны с подвижными поршнями, а ее середина через шаровую опору и упругие элементы соединена со стержнями технологических %папанов,66 2которые выполнены с каналами для прохода теплоносителя.Система обдува нагревателя теплоносителем выполнена замкнутой.На фиг. 1 представлен стенд, разрез;на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1.Стенд содержит основание, плита 1которого установлена на раму 2, Испытуемая головка 3 цилиндра закрепленана плите 1 шпильками 4 и гайками 5.Головка 3 имеет седла 6, в которых установлены клапаны 7 с удлиненнымистержнями,Для нагрева головки 3 при испытанияхстенд имеет электрический нагреватель 8фиг.2), который расположен в расточкеплиты 1 основания под огневым днищемисследуемой головки 3. Нагреватель 8представляет собой керамическое основание, на которое. уложена спираль, питаемая электроэнергией через штанги Э отсилового кабеля, Нагреватель 8 установлен на диске 10, Керамическое основаниеи диск 10 имеют отверстия, а в клаванах 7 выполнены прорези для проходатеплоносителя,Расстояние между огневым днищемголовки 3 и нагревателем 8 регулируетсявинтом 11, который ввинчен в кожух 12,прикрепленный снизу к плите 1 основания.Стенд имеет систему обдува нагревателя, повышающую эффективность и долговечность его работы., Система выполнена замкнутой, вентиляторы 13 которойзакреплены на кожухе 12 и соединенырукавами 14 с вынуекным и впускнымколлекторами головки 3, Система эаполнека теплоносителем - воздухом. Как вариант в качестве теплоносителя можетбыть использован инертный газ, Тепло-носитель в системе находится под давлением выше атмосферного. Сгешси междуплитой 1, кожухом 12, вентиляторами13, рукавами 14 и головкой. 3 уплотне.ны е Стенд снабжен системой нагружения,выполненной в виде гидроцилиндров 15и траверсы 16,Гидроцилиндры 15 установлены наплите 1 основания, внутри которых размешены неподвижный 17 и подвижный18.поршни. Гидроцилиидры 15 соединенымаслопроводами высокого давления с гидропульсатором (не показаны), подающиммасло в полость между поршнями 17и 18.На подвижные йоршни 18 через шарсмвой шарнир сухарей 19 и 20 шарнирнооперты концы траверсы 16. Середина3 1027 траверсы 16 соединена через шаровой шарнир сухарей 21 и 22 и упругий элемент 23 в виде пакета тарепьчатых пружин со стержнями клапанов 7. Как вариант упругий элемент 23 может быть выполнен в виде вйтой пружины.Стенд имеет системы электропитании, охлаждения испытуемой головки и управления, элементы которых на чертежах не гюкаэаны, гоСистема электропитания предназначена дпя питания эпектросиловых элементов стенда и включает силовые кабели, пускатели, обеспечивающие запуск и отключение гидропульсатора, электропривод во дяного насоса, электрический нагреватель 8, индуктивное сопротивление, включенное в.цепь нагревателя, с помощью которого: регулируется мощность нагревателя, а также контрольно-измерительные приборы,. 20 сигнализирующие о режиме работы уст.- ройств стенда.Система охлаждения стенда преднаэючена для охлаждения испытуемой головки и является замкнутой, Система включаетбак, водяной насос, рукава, соединяющие водяной насос с плитой 1, в которой выполнены каналы для подвода воды в головку 3, а также патрубки, соединяющие головку 3 с баком.Система управления предназначена для30 управления стендом в ручном и автоматическом режимах, Система имеет блок управления золотниками гидропульсатора, позволяющего регупировать частоту нагружения и режим работы системы нагру- З 5 жения; блок управления нагревателем, позволяющий изменять ток в цепи нагревателя, отключать и выключать его через заданный промежуток времени или при достижении заданного уровня температу рьг в исследуемой точке головки цилиндра 3; пулЬт управления, на котором размещены контрольно-измерительные приборы и пусковые кнопки для ручного управления стендом. 45 566 4При повышении давпения маспа подвижные поршни 18, двигаясь вверх, воздействуют через сухари 19 и 20 шаровыхшарниров на травеосу 16, которая передает усилие через сухари 21 и 22 шарового шарнира клапаном 7, сжимая пакеттарельчатых пружин 23 упругого элемента. Кпапаньг 7, воздействуя на седла 6испытуемой головки 3, создают механические нагрузки и вызывают деформациюднища головки 3.При уменьшении давления, масла в по 1ности гидроципиндра 1 5, усипие, с кото- .рым подвижные поршни 18 воздействуютчерез шаровые шарниры, травероу 16,пакет тарепьчатых пружин 23 и клапаны7 на седла 6 испытуемой головки 3, надает, что снижает механические нагруз- .ки и уменьшает деформацию днища головки 3,Периодически увеличивая и уменыпаядавление масла в полости гидроцийиндРов15, подбирают частоту изменения этогодавления близкой к частоте собственныхколебаний упругого элемента системынагруження, При этом элементы системынагружеиия будут совершать колебания взоне резонанса, увеличивая амплитудудеформапай испытуемой головки 3. Частоту собственных колебаний системы нагружения задают подбором жесткостипружин 23 упругого элемента,Величину и характер изменения давления масла в гидроципиндре 15 и веничину деформаций головки 3, создаваемыхсистемой нагружения стенда, задают изусловия соответствия их давлению газовв цилиндре и механическим нагрузкамголовки при работе двигателя.Одновременно с механическими нагрузками на головку 3 действуют тепловыенагрузки., Стенд работает следующим образом, Исследуемую головку 3 устанавливают на основание плиты 1 и закрепляют при помощи шпилек 4 и гаек 5 с задан ным усилием затяжки.Для создания механических нагрузок иа испытуемую головку 3 в полость гидоципиндра 15 между неподвижными 17 и подвижными 18 поршнями гидропупьса тором подают масло, пульсация которого вызывает повторяющиеся изменения да пения е Дпя создания тепловых нагрузок включают нагреватель 8, мощность которого регулируется индуктивными сопротивлениями системы электропитания стенда. Одно временно включают систему обдува иагре.- в 6 теля 8. Создают в системе повышенное давление теплоносителя воздуха ипи инертного газа) и подают его вентиляторами 13 на кожух 12 через расточку в плите 1 основания и отверстия в диске 10 на нагреватель 8 и далее на огневое днище головки 3, интенсифицируя при этом теплоотдачу конвекцией. Нагрев гоповки 3 ведут до достижения максимапьнг:гй температуры на огневом днище головки 3, после чего выкдючают нагре 1027566ватель 8 и охпаждают головку 3 до минимапьной температуры.Подбирая интенсивность йзлучения нагррватепя 8 с помощью индуктивных сопротивнений системы апектропитания стен да при заданном расходе и температуре воды на входе в головку Э, модепируютее температурное поле,При работе стенда испытуемую головку 3 охи водой, которая циркупирует в замкнутой системе охлаждения. Воду из бака подают насосом по трубопроводам и каналам в ппите 1 основания к гоповке 3, поспе охлаждения которой вода спивается обратно в бак. Температура на входе в головку и выходе иэ нееконтролируется термометрами.Цикл нагрева и охпаждения головкиинагружения ее механическими нагрузкамиповторяют до разгружения головки.Повышение аффективности испытаний головки ципиндра путем нрибпнжения условий ее испытаний к реальным за счет испопьзовання систем нагружения и обду ва нагревателя теплоноситепем позвопяет сократить сроки испытаний головки нипиндров, повысить аффектнвность и надежность работы нагреватепя.1027566 р Ф Рю с тор, Г Зака 46 Тираж 873 ИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб