Стенд для имитации динамических нагрузок и вынужденных колебаний двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (Н 1)5 С 01 М 15/ 4455466/2 05,07,88 23,06,90, Всесоюзно е объедин ей "Ремде Ф,Х,Бурум 621.436.0 Авторское 3669, кл, ,87,(21 (22 н но-производст осстановления енн ние аль ал и Ш,С.Нурханов88,8)тельство СССРМ 15/00,ов 5((53) (56) В 42 24,0 свид С 01 И ДИНАМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ДВИРАНИЯится к испытаЬа фиг,1щий вид и рразрез Б-Брез В-В наГ-Г на Лиг. испытао сгора- стройстпредстав азрез А-А на фиг.; Аиг.1;нана фиг лен стенд, обна фиг,2 -на фиг,3 - раз фиг.4 - разрез ,5 - блок-схема и вам н се их в процесыть исполоцессовв ДВС,в тенд Це тенд содержит ос ование ойки 2- 13. Н . ние тором закреплены с с направляющими 10 и време тоиОСУДАРСТВЕННсз 1 Й НСЯИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТМЕРЬ; ИЯМПРИ ПНТ ССС(54) СТЕНД ДЛЯ И,йТАЦИНАГРУЗОК И ВЫНУМЩЕННЫУГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГО(57) Изобретение относниям двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является сокращение времени испытаний путем воспроизведения реальных эксплуатационных динамических нагрузок и колебанийдвигателя силовой передачи, Стенд содержит основание, закрепленные нанем стойки, размещенные на них нагрузочное устройство в виде быстродействующих тормозов и тормозных бретение относитсявигателеи внутреннеВС), в частности кгружения двигателейиспытания, и можетдля исследован,я ивания деталей и узль изобретения - соки испытаний,муфт, упругих муфт и маховиков, валы и кулачки, шариковые карданы, подвески с рамой и закрепленным на нейиспытуемым двигателем, электродвигатели, механизмы качания подвесоквдоль вертикальной и относительно поперечной и продольной осей, датчикичастоты вращения и угловой скоростис преобразователем. Механизм качанияподвески вдоль вертикальной оси выполнен в виде быстродействующей тормозной муфты и траверсы, соединенной с кулачковыми механизмами, а механизм качания подвески относительно поперечной оси - в виде быстродействующих тормозных муфт, соединенных с подвеской поперечной осьюкачания, на которой размещен испытуемый двигатель с коробкой передач,Стенд позволяет проводить испытаниядвигателей в наиболее тяжелых высокодинамических режимах нагружения,характерных для их работы в эксплуатации и вызывающих интенсивный износ и усталостные разрушения их узлов и деталей. 5 ил.ках 2 и 3 жестко прикреплены электромагнитные порошковые тормоза 14 и 15, На стойках 4-9, направляющих 10-13 и тормозах 14 и 15 размещены5 с помощью подшипников 16-46 электромагнитные порошковые тормозные муфты 47-50, маховики 51-56 с переменными съемными массами, упругие муфты 57-60, снабженные пружинами, полые валы 61-64 и сплошной вал 65,четыре пары кулачков бб, шариковые карданы 67-69 с направляющими качания, трверсы 70, 71 с подвеской 72 с рамой, кулачки 73 и 4 с валами75 и 76, редуктор 77 с электродвигателем 78, толкатели 79 и 80 кулачков с вилками 81 и 82 и роликами 83-85 и 86-88, подвеску 89 с рамой и электромагнитные порошковыетормозные муфты 90 и 91 на подшипниковых узлах 92-95, электродвигатели 96 и 97, коробка 98 передач, муфта 99 сцепления, маховик 100 двигателя, испытуемый двигатель 101, 25 электродвигатель 102, датчики 103 и 104 частоты вращения и угловой скорости 105 и 106, преобразователь 107, блок 108 управления, датчики перемещения 109 и 110 и моментов сопротивления 111-119, датчики 120расхода топлива, датчики температуры и давления 121, устройства 122 согласования и регистрирующие приборы 123. Тормозные муфты 47 и 48 при 35 креплены к маховикам 51 и 52, последние жестко соединены с упругими муфтами 57-60 при помоши полых валов 61-64, размещенных в тормозах 14 и 15. Маховики 53 и 54 расположены в одной плоскости и жестко соединены с упругими муфтами 57-60, размещенными в роторах тормозов 14 и 15 и на валу 65, а маховики 55 и 56 прикреплены к роторам тормозов 14 и 15 и связаны с маховиком 53 при помощи четырех пар кулачков 66, последние расположены симметрично относительно горизонтальной оси и закреплены попарно на маховиках 53 и 55, 56, Маховик 54, кроме этого, закреплен на50валу 65, связанном с шариковым карданом 67, жестко соединенного с шариковым карданом 68, последний расположен на траверсе 70. Электромагнитные порошковые тормоза 14 и 15 н тормозные муфты 47 и 48, маховики 51-56 с переменными съемными массами, упругие муфты 57-60, валы 61-65,кулачки 66 и шариковые карданы 67 и 68 образуют нагрузочное устройство стенда для имитации динамических нагрузок двигателя - силовых передач машин с прицепными и навесными машинами-орудиямй. Тормозная муфта 50 прикреплена ведомой частью к кулачкам 73 и 74 при помощи валов 75 и 76 и соединена ведущей частью с ведомым валом редуктора 7, последний жестко соединен ведущим валом с валом электродвигателя 78, Кулачки 73 и 74 соединены с толкателями 79 и 80 с помощью вилок 81 и 82 и роликов 83 - 85 и 86-88, расположены на стойках, 8 и 9 с помощью шариковых подшипников 41 и 42 и прикреплены к траверсам 70 и 71.подвески 72 с рамой, установленным на направляющих 10, 11 и 12, 13 с помощью поступательных шариковых подшипников 43, 44 и 45, 46Тормозная муфта 50, траверсы 70, 71, кулачки 73, 74 с валами 75, 76, толкателями 79, 80, вилками 81, 82 и роликами 83-88,образуют механизм качания подвески 72 с рамой вдоль вертикальной оси, На раме подвески 72 расположена подвеска 89 с рамой, жестко соединенная с тормозными муфтами 90 и 91, размещенными с помощью поцшипкиковых узлов 92-95 и соединенными с валами электродвигателей 96 и 97, закрепленных также на раме подвески 72. Тормозные муфты 90 и 91 образуюг механизм 89 качания подвески с рамой относительно поперечной оси, На раме подвески 89 закреплены коробка 98 передач, жестко соединенная с шариковым карданом 68, муфта 99 сцепления, маховик 100 двигателя, испытуемый двигатель 101, Вал электродвигателя 102 закрепленного на стойке 7, жестко соединен с тормозной муфтой 49, расположенной на стойках 7 и 9 и прикрепленной с помощью шарикового кардана 69 к подвеске 72.Тормозная муфта 49 и шариковый кардан 69 образуют механизм качания подвески 72 относительно продольной оси. На основании 1 закреплены также датчики 103 и 104 частоты вращения и датчики 105 и 106 угловой скорости, Латчики 103 и 104 частоты вращения кпиноременной передачей связаны с валом тормозной муфты 147 и ротором тормоза 14, датчик 105 угловой скорости клиноременной передачей связан с шариковым карданом73373ч 15 Стенд работает следующим образом.После пуска испытуемого двигателя 101 подключают электропорошковые тормоза 14 и 15 ц динамометрическую ведомую часть тормозных муфт 47 и 48 с водяным охлаждением при заданном взаимно-угловом положении М пар кулачков бб маховиков 53, 55 и 53, 56, а затем включают коробку 98 передач с помощью муфты 99 сцепления, вращающую маховики 51-54 и с запаздыванием на угол Ы маховики 55, 56 по отношению к маховику 53, упругие муфты 57-60, валы 61-65, ведущую часть тормозных муфт 47, 48 и роторов тормозов 14 и 15, Неподвижная часть тормозов 14, 15 и ведомая часть тормозных муфт 47, 48 поглощают мощность двигателя для воспроизведения случайных или произвольных процессов торможения, Тормоза 14 и 15 и тормозные муфты 47 и 48 в процессе торможения. с проскальзыванием сообщают системе двигатель - силовая передача заданные вынужденные случайные или произвольные колебания вокруг горизонтальной оси и нагружают их моментами сопротивления, имитирующими силы сопротивления машин- орудий и движению машины, динамические эксплуатационные режимы нагружения двигателя - силовой передачи машины с прицепными и навесными машинами - орудиями и высокодинамцческие режимы нагружения при наложении собственных колебаний двигателя - силовой передачи. Затем включакт вспо 5 могательные электродвигатели 78, 96, 97 и 102, вращающие ведущие части тормозной муфты 50 с помощью редуктора 77 и тормозных муфт 90, 91 20 ния двигателя 101 от воздействия мик 5 15 67 цагрузочцого устройства и электрически соединен с тормозной муфтой 49 через преобразователь 107, а датчик 1 Об угловой скорости жестко,соединен с валом кулачка 73Нагрузочное устройство и механизмы качания подвесок стенда снабжены блоком 108 управления, электрически связанным с электропорошковыми тормозамц 14 и 15 и тормозными муфтами 47, 48, 50, 90, 91, а испытуемый двигатель (ДВС) - датчиком 120 расхода топлива, датчиками 121 температуры и давления, подключенными через устройство 122 согласования к регистрирующим приборам 123. ц 49 с водяным охлаждением, и подключают динампметрцческце ведомыечасти тормозцых муфт 49, 50, 90, 91в режиме торможения с проскальзыванием. Тормозная муФта 49 в режиметорможения сообщает двигателю 101колебательные движения вокруг продольной оси подвески 72, а тормознаямуфта 50 механизма качания подвески 72 с рамой вдоль вертикальной оси итормозные муфты 90 и 91 механизма89 качания подвески с рамой относительно поперечной оси в режиме торможения сообщают испытуемому двигателю вертикальные ц поперечные колебательные движения, имитирующие вертикальные и поперечные вынужденныеслучайные или произвольные колебаропрофиля неровности при установившихся и неустановившцхся режимахдвижения машины при агрегатированииее машинами-орудиями, Колебания подвесок 72, 89 складываются с собственными колебаниями системы двигательсиловая передача и обеспечивают получение тяжелых высокодинамцческих ре-жимов нагружения, которые имеют место в эксплуатации ц вызывают повышенный износ и усталостнье разрушениясопряженных деталей ДВС - силовойпередачи. Сигнал от датчика угловойскорости 105 через преобразователь107 поступает на вход тормозной муфты 49 и автоматически воспроизводитвокруг продольной оси колебания случайного или прризвольнаго режиматорможения двигателя 101. Сигналы сблока 108 управления поступают навход тормозов 14, 15 и тормозных муфт 47, 48, 50, 90, 91. и воспроизводят заданные случайные цли произвольные процессы торможения двигате-. ля, имитирующие действиямоментов сопротивления передвижению машины с прицепными и навесными машинами- орудиями, вертикальные и попереч - ные вынужденные колебания испытуемого двигателя от воздействия микропрофиля неровности при установившихся и неусгановивщихся режимах движения машин. Сигналы датчиковчастоты вращения 103 ц 104, угловойскорости 105 и 106, перемещения109 и 110, моментов еоцр 1 тцвлецця111 - 119, расхода топлива 120, температуры и давления 121 чер.з устройства 122 согласования цс ь лгчак)тсяк регистрирующим приборам 123, Процесс измерения и записи информацииавтоматизирован.Стенд обеспечивает наиболее точ 5ное и достоверное воспроизведениеэксплуатационных режимов нагруженияи вынужденных колебаний, Крутящий момент испытуемого двигателя 101 имодулирующие заданные мсменты сопро Отивления в тормозах 14 и 15 и тормозных муфтах Н 7 ц 48 создают динамические нагрузки, близкие к эксплуата-ционным, при этом маховики 51-56,упругие муфты 57-60, валы 61-65 ироторы тормозов 14 и 15, шариковыекарданы 67 и 68 служат для имита- .ции момента инерции соответствующихвращающихся узлов и деталей силовойпередачи, приведенного к валу коробки 98 передач. Взаимноугловое положение пар кулачков 66 маховиков 53,55 и 53, 56 служит для имитации влияния на двигатель провисания сцепкипри агрегатировании машины прицепными машинами-орудиями в период ихразгона или торможения, В случаяхблокирования пар кулачков 66 обеспечивается имитация влияния жесткой сцепки при агрегатировании машины навесными машинами-орудиями. МЕханизм качания подвески 72 с рамойвдоль вертикальной оси служит дляимитации реальных эксплуатационныхвынужденных вертикальных колебанийдвигателя, а механизм качания подвески 89 с рамой - для имитации реальных эксплуатационных вынужденныхпоперечных колебаний двигателя,Стенд позволяет приблизить стендовые испытания двигателя к. наиболеетяжелым эксплуатационным при соблюдении идентичности динамических нагрузок и вынужденных колебаний двигателя - силовой передачи в стендовых и эксплуатационных испытаниях,а также сократить время испытанийза счет сообщения двигателю сложныхколебательных движений, характерных для эксплуатационных режимов,чтовызывает интенсивный износ и приработ 5 Оку узлов и деталей и снижает циклынагружения до наступления усталостных разрушений.55Формула изобретенияСтенд для имитации динамических нагрузок и вынужденных колебаний дви гателя внутреннего сгорания, содержащий основание с закрепленными на нем стойками,с направляющими, на стойках установлены нагрузочное устройство, подвеска с рамой и закрепленным на ней испытуемым двигателем с коробкой передач, вспомогательный двигатель, механизм качания подвески и датчики частоты вращения и угловой скорости с преобразователем, причем механизм качания подвески относительно продольной оси выполнен в виде первой быстродействующей тормозной муфты, снабженной фланцем, при помощи которого ведомая часть первой тормозной муфты жестко соединена с подвеской, а ведущая ее часть - с налом вспомогательного двигателя, нагрузочное устройство выполнено в виде тормозного механизма, содержащего первый и второй быстродействующие тормоза с маховиками, четыре полых вала и четыре пары кулачков, вторую и третью быстродействующие муфты, четыре упругих муфты и четыре маховика, установленных в стойках соосно с,валом, первый и второй маховики прикреплены соответственно к второй и третьей тормознымгмуфтам, а третий и четвертый маховики установлены в одной плоскости, причем третий маховик связан при помощи вала с испытуемым двигателем, а четвертый маховик через пары кулачков - с маховиками двух тормозов, закрепленные на стойке соосно с валом тормозного механизма и размещенные в них упругую муфту и два полых вала, последние установлены один внутри другого и кажцый из них жестко соединен с упругой муфтой и маховиком, прикрепленным к тормозной муфте, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени испытаний, стенд дополнительно содержит подвеску с рамой, механизмы качания подвесок вдоль вертикальной и поперечной осей, шариковые карданы с направляющими качения, и датчики переиещения, причем механизм качания подвески вдоль вертикальной оси выполнен в виде редуктора, первого электродвигателя, четвертой быстродействующей тормозной муфты и кулачкового механизма, содержащего два кулачка на валу, сопряженные с кулачками вилки, снабженной роликами, и толкатели двух траверс, ведущаячасть четвертой муфты жестко соединена с выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с валомпервого электродвигателя, ведомаячасть четвертой тормозной муфты связана при помощи двух валов с двумякулачковыми механизмами, толкателидвух траверс размещены на направляющих стоек и соединены с подвескойпродольной осью качания, механизм качания подвески относительно поперечной оси выполнен в виде второго итретьего электродвигателей, пятый 5и шестой быстродействующих тормозныхмуфт, соединенных ведущими частямипри помощи продольной оси качания свалами второго и третьего электродвигателей,размещенных на подвеске, аведомыми частями - с подвесной поперечной осью качания.ставитель А.Золотовхред Л. Сердюкова Корректор М.Ма ираж 443 Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5