Глава 1. Оборудование испытательных стендов

Испытания двигателей в лабораторных условиях осуществляются на испытательных стендах, в состав которых входят:

двигатель – объект испытаний, установленный с подмоторной рамой на фундаментную плиту или на железобетонный фундамент, изолированные от фундамента здания;

нагружающее устройство, соединенное с валом испытываемого двигателя через коробку передач или напрямую; оно устанавливается на том же фундаменте, что и двигатель;

технологическая оснастка и оборудование, обеспечивающие работоспособность двигателя и нагружающего устройства, и включающие в свой состав: топливную, охлаждения, впускную и выпускную системы для отработавших газов двигателя, охлаждающую систему для нагружающего устройства (в случае использования гидротормозов и индукторных тормозов);

контрольно-измерительные средства, информационно измерительную аппаратуру и ЭВМ;

пульт управления пуском и режимами работы двигателя;

контрольно-измерительные приборы для метрологической аттестации средств измерения, поверок и градуировок.

Рассмотрим назначения и принцип действия отдельных систем и устройств испытательного стенда.

1.1. Двигатель

В качестве объекта испытаний могут быть использованы, в первую очередь, наиболее широко применяемые в технике поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) с внешним смесеобразованием (карбюраторные и с впрыском топлива) и внутренним смесеобразованием (дизели и двигатели с принудительным зажиганием и впрыском легкого топлива непосредственно в цилиндр); двигатели с внешним подводом теплоты (двигатели Стирлинга); газотурбинные двигатели (ГТД), роторно-поршневые (РПД) и другие типы двигателей.

Испытаниям могут подвергаться как полноразмерные двигатели со штатными или опытными агрегатами, так и отсеки – одноцилиндровые опытные установки, предназначенные для экспериментальных исследований и доводки.

Устанавливаемый на стенд двигатель в зависимости от цели испытаний может быть не полностью укомплектован заводскими системами и агрегатами. Так, в составе двигателя могут отсутствовать глушитель, радиатор, бензобак, воздушный фильтр, стартер (в этом случае двигатель запускается с помощью электрической машины, входящей в состав нагружающего устройства или с помощью воздушной системы). Необходимые для обеспечения работы двигателя системы и агрегаты доукомплектовываются и входят в состав технологической оснастки и вспомогательного оборудования.

1.2. Нагружающие устройства

Мощность, развиваемая двигателем внутреннего сгорания в процессе испытаний, должна полностью поглощаться внешним сопротивлением. При стендовых испытаниях для этой цели применяют специальные устройства, называемые нагружающими устройствами или тормозами. Независимо от принципа работы любой тормоз содержит элемент, вращающийся вместе с коленчатым валом двигателя (ротор) и статор, установленный неподвижно или чаще всего, опирающийся на подшипники балансирной подвески. Все типы тормозов помимо поглощения вырабатываемой энергии одновременно позволяют измерять величину крутящего момента, развиваемого двигателем. Часть тормозов (электрические машины) могут к тому же рекуперировать энергию, вырабатываемую двигателем при испытаниях.

Тормоза по принципу, использованному для создания тормозного момента, можно подразделить на механические, воздушные, гидравлические, электрические, индукторные и комбинированные. Наибольшее распространение при испытании поршневых двигателей внутреннего сгорания получили гидравлические, электрические тормоза и индукторные (разновидность электрических).