Стенд для испытания блоков цилиндров двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 50 16208 5 Ц 5 6 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ст ВЙИВЗИ 3 Й 4 Т 13 Т 1 Ю - Ц)рц;я ББЛО ГЕ;А(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ Б ЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУ СГОРАНИЯ(57) Изобретениеведение усталоспо вы щения частотческой нагрузки истенда. Нагрузка НИ- ГО юл. М 2политехнический институтлавский(56) Авторское сМ 1268985, кл. позволяет ускорить протных испытаний за счет ы формирования периодиавтоматизации настройки формируется в виде им1620877 5 10 15 20 30 35 40 пульсов давления (ИД) в полостях цилиндров с помощью релейных электрогидравлических преобразователей 9, в напорном и сливном каналах которых установлены дроссели 12, 13 с дистанционным пропорциональным управлением (ДПУ). Подпорный 21 и предохранительный 18 клапаны насосной станции 15 выполнены также с ДПУ. Задающий блок (ЗБ) 23 формирует релейные электрические сигналы для управления золотниками электрогидравлических преобразователей 9, а также пропорциональные электрические сигналы для управления дросселями 12, 13 и клапанами 18, 20 Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для испытания на усталость герметизированныхцилиндров, и может быть использовано дляиспытания на усталостную прочность блоков цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС).Цель изобретения - повышение производительности за счет увеличения частотынагружений цилиндра и автоматической настройки параметров нагружения,На фиг. 1 представлена схема стенда;на фиг, 2- схема блока задания углов сдвигафазы; на фиг. 3 - схема блока задания длительности импульса; на фиг, 4- схема блокаопределения длительности переднего изаднего фронтов импульса давления; нафиг. 5 - схема блока формирования пропорционального сигнала управления; нафиг, 6 - схема согласующего блока,Стенд содержит установленные в испытуемом блоке 1 цилиндровтехнологическиегильзу 2, крышку 3 блока и поршень 4 соштоком 5, кинематически связанным с технологическим валом 6, причем гильза 2,крышка 3 и поршень 4 образуют замкнутуюполость 7. Длина штока 5 задает положениепоршня 4, соответствующее моменту достижения максимального давления в каждомцилиндре при работе двигателя. Замкнутая полость 7 связана с выходным каналом 8 релейного электро- гидравлического преобразователя 9, распределительный золотник которого вы= полнен двухкромочным и занимает только два устойчивых крайних положения. При переключении золотника выходной канал 8 коммутируется с напорным 10 или сливным 11 каналами электрогидрэвлического пра. обрээователя 9,с ДПУ. Для этого первая часть ЗБ содержит генератор 24 тактовых импульсов, блок 25 задания углов сдвига фазы, блоки 26, 27 и 28 задания длительности импульса и формирователи 29, 30 и 31 сигналов управления, а вторая часть ЗБ содержит блоки задания максимального 35 и минимального 36 значений ИД, блок 37 определения размаха изменения давления, блок 40 определения длительности переднего и заднего фронтов ИД, два блока 38 и 39 формирования пропорциональных сигналов управления, усилители 41 и 42 мощности и согласующие блоки 43 и 44. 2 э,п. Ф-лы, 6 ил,В напорном и сливном каналах каждого электрогидравлического преобразователя 9 установлены дроссели 12 и 13 с дистанционным пропорциональным управлением. Дроссели 12, 13 обеспечивают открытие дроссельной щели, пропорциональное электрическому сигналу управления, и встраиваются непосредственно в корпус электрогидравлического преобразователя 9, образуя совместно моноблок 14, который устанавливается непосредственно на крышке 3 блока испытуемого блока 1 цилиндров с целью максимального сокращения объема выходного канала 8 преобразователя 9.Насосная станция 15 содержит насос 16 регулируемой производительности, пневмогидравлический аккумулятор 17 и предохранительный клапан 18, установленные в напорной магистрали 19, и подпорный клэпан 20, установленный в сливной магистрали 21. Оба клапана 18 и 20 выполнены с дистанционным пропорциональным управлением, Предохранительный клапан 18 ограничивает максимальное давление в 25 напорной магистрали 19, а подпорный клапан 204 беспечивает минимальное значение давления в сливной магистрали 21. Настройка клапанов 18 и 20 задается дистанционно электрическими сигналами управления. В напорной магистрали 19 непосредственно возле каждого моноблока 14 установлены жидкостные аккумуляторы 22,Задающий блок 23 содержит генератор 24 тактовых импульсов прямоугольной формы и регулируемой частоты. Генератор подключен к блоку 25 задания углов сдвига фазы и первым входам блоков 26-.28.заде. ния длительности импуяьса,.количество которых равно количеству. камалов нагружения, Выходы блока 25 задаыия углов едвюгэ фазы и блоков. задания.ддытеяьыости им.50 пульса связаны с входами формирователей 29-31 сигналов управления, выходы которых соединены с вторыми входами блоков 26 - 28 и являются выходами электронного задающего блока 23. Выходы блока 23 подключены к цепям управления электрогидрввлических преобразователей 9 через усилители 32-34 мощности.Блоки 35, 36 задания соответственно максимального и минимального значений импульса давления подключены к блоку 37 определения размаха изменения давления, Выход последнего соединен с первыми входами двух блоков 38 и 39 формирования пропорциональных сигналов управления, вторые входы которых соединены с блоком 40 определения длительности переднего и заднего фронтов импульса давления, вход которого, в свою очередь, соединен с выходом формирователя 31. Выходы блоков 38 и 39 подключены через усилители 41 и 42 мощности к цепям управления дросселей 12 и 13. Выходы блоков 35 и 36 подключены через согласующие блоки 43 и 44 к цепям управления соответственно предохранительного 18 и подпорного 20 клапанов насосной станции 15. Блоки 35 и 36 задания с соответственно максимального и минимального значений импульса давления выполнены в виде блоков ручного ввода цифрового кода, соответствующего выбранным значениям параметров импульса давления. В полости 7 установлен датчик 45 нагрузки, выполненный в виде датчика давления, выход которого через усилитель связан с блоком 46 измерения и регистрации,Блок 25 обеспечивает задание угла смещения по фазе импульсов управления по различным каналам нагоужения в диапазоне от О до 360 относительно опорного канала и включает в себя (фиг, 2) трехдекадный двоично-десятичный счетчик 47 импульсов с заданным коэффициентом пересчета, равным 360. Выход счетчика 47 связан через трехдекадный дешифратор 48 с входами группы 49 трехдекадных переключателей, а выходы каждой из декад соединены с соответствующими логическими элементами И 50, 51 и 52, выходы которых и являются выходными каналами блока 25. Количество переключателей группы 49 на один меньше числа каналов нагружения, а выход первого опорного канала блока 25 совмещен с выходом последнего разряда счетчика 47. Блоки 26, 27 и 28 (фиг. 3) обеспечиваютформирование импульса управления через заданный промежуток времени после прихода сигнала управления на первый вход блока 26, последний включает логический элемент И 53, связанный с входом трехде 5 10 15 20 25 30 35 40 кадного двоично-десятичного счетчика 54, выходы которого соединены с трехдекадным дешифратором 55. а последний - с трехдекадным переключателем 56. Выход каждой декады переключателя 56 соединен с логическим элементом И 57, выход которого является выходом каждого из блоков 26, 27 и 28 и соединен с входом сброса счетчика 54.Формирователи 29, 30 и 31 выполнены в виде ЯЗ-триггеров.Блок 40 (фиг. 4) формирует в цифровом виде значения, соответствующие длительностям соответственно переднего и заднего фронтов импульса давления, задаваемых параметрами электрических сигналов для управления электрогидравлическими преобразователями 9. Блок 40 включает два логических элемента И 58 и 59, кварцевый генератор 60 и два счетчика 61 и 62 импульсов. Первые входы логических элементов И 58 совмещены с входом блока 40. Вторые входы логических элементов И 58 и 59 подключены к генератору 60, а их выходы связаны с входами счетчиков 61 и 62. Вход формирователя 63 синхронизации совмещен с входом блока 40. Формирователь 63 выполнен в виде элемента фиксации изменения сигнала от значения "0" до "1" и одновибратора.Блоки 38 и 39 (фиг. 5) выполнены в виде двухвходового преобразователя 64, подключенного информационным каналом к блоку 65 памяти и цифроаналоговым преобразователям 66. Блок 65 подключен к блоку 67 задания, а каналы управления всех блоков подключены к блоку 68 управления, вход которого подключен к выходу блока 40,Согласующие блоки 43 и 44 фиг, 6) выполнены в виде цифроаналогового преобразователя 69, усилителя 70, входного резистора 71 и резисторов 72 и 73 обратной связи.Стенд работает следующим образом.Сигналы Оти с выхода генератора 24 поступают на вход блока 25, на выходедешифратора 48 которого формируется сигнал в десятичной форме о количестве импульсов, поступивших на вход счетчика 47. При достижении числа тактовых импульсов заданного й на выходах элементов 50, 51 и 52 формируются сигналы "1", являющиеся выходными сигналами Ощ блока 25. Поскольку коэффициент пересчета счетчика 47 принят равным 360, то через каждые 360 импульсов на выходе каналов управления формируется сигнал с периодом, равными 360 периодам тактовых импульсов от генератора. Сигнал Оуе 1 по первому опоркомуканалу нагружения формируется старшим разрядом счетчика 47 с приходом 360 тактового импульса. При этом сигналы Оуц по остальным каналам сдвинуты относительно опорного на заданное для каждого каналачисло тактовых импульсов. Сигналы с выходов блока 25 поступают на первые входы соответствующих блоков 29, 30 и 31, на выходах которых формируются сигналы "1", разрешающие прохождение тактовых импульсов на входы счетчиков 54 блоков 26, 27 и 28 задания длительности импульса управления. Задание длительности импульса управления осуществляется с помощью переключателя 56 по числу п тактовых импульсов, Выходные сигналы Оуц с выходов блоков 26, 27 и 28 обеспечивает установку в исходное состояние триггеров блоков 29, 30 и 31 соответственно. В результате на выходах блоков 29, 30 и 31 формируются сигналы прямоугольной формы с периодом 360 тактовых импульсов, фазы которых сдвинуты относительно опорного канала на заданные Мь а длительности сигналов заданы числом и.Сигналы О являются выходными сигналами блока 23 и поступают через усилители 32, 33 и 34 в цепь управления каждого электрогидравлического преобразователя 9.При значении сигнала управления, равном уровню "1", золотник преобразователя 9 обеспечивает соединение выходного канала 8 с напорным каналом 10, а при изменении значения сигнала управления до уровня "0" золотник переключается в другое крайнее положение, коммутируя выходной канал 8 со сливным каналом 11. Так как напорный и сливной каналы электрогидравлического преобразователя через дроссели 12 и 13 связаны соответственно с напорной 19 и сливной 21 магистралями насосной станции 15, то при периодическом движении золотника электрогидравлического преобразователя 9 в замкнутой полости 7 формируются импульсй давления. Электро- гидравлическая система управления золотником в преобразователе выполнена релейной с дополнительным корректирующим устройством, что обеспечивает переключение золотника за короткий промежуток времени, а величина смещения золотника обеспечивает площадь рабочих окон золотниковой пары преобразователя, не оказывающую существенного сопротивления потоку рабочей жидкости,Форма импульсов давления определяется характеристикой сжимаемости рабочей жидкости и характером изменения5 10 20 25 Регулировка дросселей 12, 13 и клапанов 18, 20 с дистанционным пропорциональным управлением осуществляется электрическими сигналами управления, формируемыми второй частью электронного задающего блока 23, Устройствами ввода блоков 35 и 36 задаются требуемые значения максимального и минимального давления формируемых импульсов. На выходах этих блоков формируются сигналы в цифровом виде о величинах заданных давлений, каждый из которых подается на вход цифроаналогового преобразователя 69 соответствующего согласующего блока 43 и 44. С приходом импульса синхронизации Оис каждый цифроаналоговый преобразова 30 35 40 тель выполняет преобразование цифрового кода в пропорциональный электрический сигнал О на выходе, который подается на усилитель 70 мощности, настраиваемый на определенный коэффициент усиления по напряжению,Для усилителя мощности, формирующего сигнал управления для подпорного клапана 20, настраивается коэффициент усиления по напряжению, равный Кпод. Поэтому его выходной электрический .сигнал Окпод настраивает подпорный клапан на 5055 давление Рпод, равное минимальному давлению импульса Рмин. При принятой схеме работы стенда давление в замкнутой полости при формировании заднего фронта имрасхода этой жидкости в выходном канале электрогидравлического преобразователя.Расход рабочей жидкости в выходном канале электрогидравлического преобразователя определяется открытием дроссельных щелей дросселей 12., 13 с дистанционным пропорциональным управлением и перепадом давления на них. По мере изменения давления в замкнутой полости при формировании переднего или заднего фронта импульса давления перепад давления на соответствующей щели уменьшается и расход жидкости в выходном канале 8 также уменьшается.Таким образом, при периодическом релейном переключении золотника электрогидравлического преобразователя 9 в замкнутой полости 7 формируются импульсы давления пикообразной формы. Регулирование открытия дроссельных щелей дросселей 12 и 13, давления открытия клапанов предохранительного 18 и подпорного 20 насосной станции 15 и соотношения длительностей переднего и заднего фронтов импульса давления обеспечивает возможность управления формой импульса давления, приближенного к форме индикаторной диаграммы двигателя.10 15 20 30 35 40 45 50 55 пульса давления снижается до давления Рпод, поддерживаемого в сливной магистрали 21, задавая тем самым требуемое значение минимального давления импульса ВмигДля усилителя мощности, формирующего сигнал управления для предохранительного клапана 18, настраивается коэффициент усиления, по напряжению, равный Кпр=1,25 - 1,3, Поэтому его выходной электрический сигнал Ок пр настраивает предохранительный клапан на давление Рпр, большее максимального давления импульса Рмзкс в 1,25-1,3 раза. Этим обеспечивается перепад давления на дроссельных щелях дросселей 12 при формировании переднего фронта импульса давления, задавая ему необходимую крутизну.С выходов блоков 35 и 36 сигналы в цифровом виде о заданных величинах максимального и минимального давлений импульса подаются на входы блока 37, обеспечивающего с приходом импульса синхронизации вычисление разницы цифровых кодов, подаваемых на его входы, т.е. раэницый р максимального и минимального давлений импульса.Одновременно блок 40 формирует цифровые сигналы, определяющие длительность переднего тп и заднего тз фронтов импульса давления, На вход блока 40 пода, ется сигнал с выхода одного из формирователей сигнала управления, например сигнал 01, по первому каналу нагружения, который поступает на первые входы логических элементов И 58 и 59. На вторые входы этих логических элементов подается сигнал прямоугольной формы Окг от кварцевого генератора 60 с частотой 1 = 0,1-0,5 МГц, отличающийся высокойстабильностью частоты. При значении сигнала О 1, равном "1", , на выход логического элемента И 58 передаются импульсы кварцевого генератора, формируя сигнал Отп. При значении сигнала 01, равном "0", импульсы кварцевого генератора, формируя сигнал От передаются с выхода логического элемента И 59,При значении сигнала 01, равном "1", импульсы от генератора поступают на вход счетчика 61 через элемент И 58, формируя сигнал гъ, а в противном случае - на вход счетчика 62 через элемент И 59, формируя сигнал тз, сброс счетчиков 61 и 62 в исходное состояние осуществляется по сигналу формирователя 63 синхронизации.Сигналы йтл и йтз с выходов счетчиков 61 и 62 поступают на первые входы блоков 38 и 39 соответственно, на вторые входы блоков 38 и 39 поступает сигнал от блока 37,Блок 37 обеспечивает расчет по программе, заложенной в блоке 55 памяти, величины открытия дроссельных щелей дросселей 12 и 13. При этом, поскольку по всем каналам нагружения формируются одинаковые по форме импульсы давления, то в цепи управления всех дросселей 12, установленных в напорных каналах моноблоков 14, подается сигнал Опп, задающий открытие дросселей при формировании переднего фронта импульса давления, а в цепи управления всех дросселей 13, установленных в сливных каналах моноблоков 14 - сигнал Опз, задающий открытие дросселей при формировании заднего фронта импульса давления,После изменения параметров нагружения система формирует пропорциональные сигналы Оп управления дросселями 12 и 13 в течение нескольких периодов Т формируемой стендом циклической нагрузки, постепенно изменяя их от значения, определяемого набором предыдущих параметров нагружения, к новому. При формировании заднего фронта импульса давления в каждой замкнутой полости золотник электрогидравлического преобразователя 9 перекрывает напорный канал 10, и энергия рабочей жидкости, подаваемой насосом в напорную магистраль 19, аккумулируется в аккумуляторе 22, В следующей фазе работы эта энергия используется для формирования переднего фронта импульса давления в замкнутой полости, непосредственно возле которой расположен этот аккумулятор. Выполнение аккумуляторов жидкостными обеспечивает их высокое быстродействие.Аккумулятор 17, установленный в напорной магистрали насосной станции 15, служит для сглаживания пульсаций давления в этой магистрали и выполнен пневмогидравлическим. Датчики 45 обеспечивают непрерывное измерение параметров нагружения испытуемого обьекта, а регистрация сигналов датчиков осуществляется блоком 46.Предложенный стенд воспроизводит нагрузки, идентичные эксплуатационным с высокой частотой нагчужения, что ускоряет ресурсные испытания узлов двигателя внутреннего сгорания. При этом значительное повышение частоты нагружения на данном стенде достигается за счет совместного использования релейных электрогидравлических преобразователей и дросселей с. дистанционным пропорциональным управлением, управляемых специальным задающим устройством.1Формула изобретения 1. Стенд для испытания блоков цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содер 1620877 125 10 15 20 25 30 35 40 45 50 жащий насосную станцию, выполненную в виде насоса, аккумулятора рабочей жидкости, связанного с насосом, подпорного и предохранительного клапанов, связанные с насосной станцией электрогидравлические преобразователи по числу каналов нагружения, усилители мощности по числу электро- гидравлических преобразователей, датчики нагрузки по числу каналов нагружения, связанные с блоком измерения, и задающий блок, снабженный блоком задания углов сдвига фазы, блоками задания длительности импульса и формирователями сигналов управления, причем количество двух последних определено числом каналов нагружения, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу блока задания углов сдвига фазы и первому входу каждого блока задания длительности импульса, выходы блока задания углов сдвига фазы и выход соответствующего блока задания длительности импульса подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих формирователей сигналов управления, выходы которых совмещены с выходами блока задания и подключены каждый через усилитель мощности к цепи управления одного электрогидравлического преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности, подпорный и предохранительный клапаны насосной станции выполнены с дистанционным пропорциональным управлением, электрогидравлические преобразователи выполнены релейными и каждый из . них снабжен двумя дросселями с дистанционным пропорциональным управлением, установленными в его напорном и сливном каналах, а блок задания снабжен блоками задания максимального и минимального значений импульса давления, блоком определения размаха изменения давления с двумя входами, блоком определения длительности переднего и заднего фронтов импульса давления с двумя выходами, двумя блоками формирования пропорциональных сигналов управления с двумя входами каждый, первым и вторым дополнительными усилителями мощности и первым и вторым согласующими блоками, причем цепи управления подпорного и предохранительного клапанов насосной станции соответственно через первый и второй согласующие блоки связаны с выходами соответственно блоков задания максимального и минимального значений импульса давления, цепь управления каждого дросселя с дистанционным пропорциональным управлением, установленного в напорном канале электрогидравлического преобраэователя, подключена через первый дополнительный усилитель мощности к выходу первого блока формирования пропорционального сигнала управления, э цепь управления каждого дросселя с дистанционным пропорциональным управлением, установленного в сливном канале электрогидравлического преобразователя, подключена через второй дополнительный усилитель мощности к выходу второго блока формирования пропорционального сигнала управления, при этом первые входы блоков формирования пропорциональных сигналов управления подключены к выходу блока определения размаха изменения давления, а их вторые входы - к выходам блока определения длительности переднего и заднего фронтов импульса давления, вход которого в свою очередь, подключен к выходу одного из формирователей сигнала управления.2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и Я с я тем, что блок определения длительности переднего и заднего фронтов импульса давления содержит кварцевый генератор высокой частоты, первый и второй логические элементы И, первый и второй счетчики импульсов и формирователь импульса синхронизации, причем вход блока определения длительности переднего и заднего фронтов импульса давления совмещен с входом формирователя импульса синхронизации, прямым входом первого логического элемента И и с инвертирующим входом второго логического элемента И, вторые входы которых соединены с выходом кварцевого генератора высокой частоты, а их выходы - с информационными входами счетчиков импульсов, а установочные входы счетчиков подключены к выходу формирователя импульсов, а выходы первого и второго счетчиков совмещены соответственно с первым и вторым выходами блока определения длительности переднего и заднего фронтов,3. Стенд по п.1, отл ич а ю щи йс я тем, что блок формирования пропорционального сигнала управления содержит преобразователь с двумя входами, информационным каналом, блок памяти синформационным каналом и дополнительным входом, блок задания, цифроаналоговый преобразователь, причем каждый из указанных блоков снабжен каналом управления для подключения к блоку.управления, выход блока задания подключен к дополнительному входублока памяти, информационные каналы последнего и преобразователя связаны иежду собой, выход преобразователя черезцифроаналоговый преобразователь связан с выходом блока формирования пропорционального сигнала управления, первый и второй входы которого совмещены соответственно с первым и вторым входами преобразователя,1620877 иа. Составитель М. Горохоехред М.Моргентал рректор Т. Пали едакт елем,еш оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4240 ТиражВНИИПИ Государственного комит113035, Москва Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СС