Устаткування і прилади для стендових випробувань двигунів

Мета роботи: ознайомлення з пристроєм і роботою стендів, устаткування і приладів, яки застосовуються при випробуваннях двигунів.

У стаціонарних умовах двигуни внутрішнього згорання випробовують у відведених для цієї мети і відповідним чином обладнаних приміщеннях (боксах) на спеціальних установках - стендах (рис 1.1).

ТБ - паливний бак; ЕМВ - електромагнітний вентиль; 1 кв, 2 кв -кінцеві вимикачі; D1 і Dо - датчики початку і кінця вимірювання (часу); ОГ - відпрацьовані гази; Тен - трубчастий електронагрівач.

Рисунок 1.1 - Схема стенду для випробування двигуна внутрішнього згорання.

Стенд для випробувань повинен мати наступні основні агрегати:

а) пристрій для установки і закріплення двигуна;

б) гальмівну установку;

в) пристрій для з'єднання двигуна з гальмом;

г) пристрій, що забезпечує охолоджування двигуна;

д) пристрій для відведення відпрацьованих і картерів газів за межі боксу;

е) пристрій для живлення двигуна паливом;

ж) органи управління двигуном;

з) пульт управління двигуном і прилади для проведення вимірювань.

Основні особливості стендового устаткування для випробування двигунів Пристрій для установки і кріплення двигуна

Двигун встановлюється на масивному бетонному фундаменті, ізольованому від стін будівлі і підлоги. Кріплення здійснюється за допомогою спеціального універсального пристрою, що складається з плит на фундаменті і чотирьох стійок з регульованими по висоті лапами. Пази в плитах і стійках дозволяють закріплювати останні в будь-якому місці плити, завдяки чому легко забезпечується можливість установки на стенді двигунів з різними відстанями між їх точками кріплення.

Гальмівні пристрої

Ефективна потужність (потужність, що знімається з маховика), що розвивається двигуном, поглинається гальмівною установкою. При випробуванні автотракторних двигунів найбільшого поширення набули стенди з гідравлічними і електричними гальмівними установками.

По особливостях конструкції гідравлічні гальма розділяють на дискові, штифтові і лопасні.

На рис. 1.2 представлена схема дискового гальма. Це гальмо складається із закритого литого чавунного корпусу 1, усередині якого розміщений ротор 2 (вал з диском). Вал ротора з'єднується з валом двигуна і приводиться їм в обертання. Корпус підвішені на підшипниках 3 в нерухомих стійках 4 і має можливість гойдатися. У свою чергу, вал ротора обертається на кулькових підшипниках 5, розташованих в корпусі.

Рисунок 1.2 - Схема дискового гідрогальма.

У корпус через спеціальні канали і кран 6 подається вода. Потужність, що розвивається двигуном, поглинається силами опору, що виникають при обертанні ротора у воді і протидіє цьому обертанню. Цей процес відбувається з виділенням теплоти, яка відводиться водою, що проходить через гальмо. Для підвищення ефективності гальмування диски ротора виконані з отворами на виліт, а усередині поверхня корпусу - хвилясто-шорсткою. Внаслідок цього сили опору створюють реакції, що діють на корпус і прагнуть повернути його убік, співпадають з напрямом обертання ротора. Реактивний момент, що розвивається, передається через корпус 1 на тягу 7, ексцентриковий валик 8. Урівноваження моменту проводиться поворотом маятника 9 на кут, пропорційний величині реактивного моменту.

З ексцентриковим валиком 8 сполучений зубчатий сектор 10, який через шестерню 11 передає гойдання корпусу стрілці 12. Вимірювання величини реактивного моменту проводиться за градуйованою шкалою 13.

На сталому режимі реактивний момент статора гальма дорівнює крутному моменту випробовуємого двигуна.

Установки, у яких крутний момент на валу двигуна визначається по реактивному моменту, називаються балансирними.

Гальмівний момент залежить від реальної ширини кільцевого шару води, який утворюється при обертанні дисків ротора. Зі зміною радіальної ширини кільця води змінюється і поверхня дотику з водою дисків ротора і корпусу.

Ширина кільцевого шару води може регулюватися двома шляхами:

а) зміною положення зливного отвору в заслінці 14. При обертанні заслінки маховиком 15 вікно її переміщається від найбільш віддаленої від вісі гальма точки до найбільш близької. При цьому необхідно підтримувати постійну подачу води в корпус;

б) зміною кількості води, що подається, при зафіксованому положенні зливного отвору в заслонці 14.

Гідравлічні гальма прості по виконанню, дешеві у виготовленні, зручні в експлуатації, володіють високою енергоємністю і безшумні в роботі.

Проте слід зазначити і недоліки, а саме: неможливість використовувати енергію, що виробляється двигуном; для провертання колінчастого валу при запуску двигуна необхідно мати додаткове джерело енергії. На гальмівній установці, обладнаній гідрогальмом, неможливо проводити холодну обкатку двигуна. Велика інерційність гідрогальм є серйозною перешкодою для введення автоматичного регулювання навантаженням.

Електричні гальма являють собою електричні машини, здатні працювати як в режимі генератора, так і в режимі мотора. Ефективна потужність випробовуваного двигуна в даному випадку трансформується в електричну. Для гальмування двигунів використовують машини змінного або постійного струму. Корпус (статор) машини має балансирну підвіску. Разом з балансирною машиною в їх комплект входять ваговий пристрій, станція управління, комплект навантажуемих реостатів і пульт управління.

Гальма постійного струму відрізняються плавністю і широкими межами регулювання швидкісних і навантажувальних режимів. Тому вони отририси широке застосування при випробуваннях двигунів.

На рисунку 1.3 показана схема електричної балансирної машини. Статор 1 електричної машини спирається на підшипники 2 в стійках 3. Ротор 4 має свої дві опори у вигляді підшипників 5, встановлених в статорі. Ротор з'єднується з колінчастим валом випробовуваного двигуна. Статор і ротор, мають спільну вісь обертання, можуть здійснювати кутові переміщення незалежно один від одного.

Рисунок 1.3 - Схема електрогальма.

Ваговий механізм має пристрій, аналогічний розглянутому при описанні гідрогальма. Робота електричних гальм заснована на силах взаємодії магнітних полів ротора і статора при їх взаємному переміщенні. Величина цих сил регулюється за допомогою змінних опорів, які включені в ланцюг якоря і обмотку збудження статора. Підбираючи величину опору, регулюють частоту обертання ротора (режим мотора) або навантаження (режим генератора).

Гальмівний пристрій повинен забезпечувати точність вимірювання крутячого моменту ± 0,5 %.

Охолоджування двигуна

Для охолоджування двигуна використовується водопровідна вода, якою заповнюється спеціальний бак постійного тиску. З бака вода поступає в теплообмінник, розташований в безпосередній близькості від двигуна і який замінює радіатор системи охолоджування (рис. 1.1). Вода, що виходить з двигуна, поступає у верхню частину теплообмінника, переміщується в його нижню частину, звідки забирається водяним насосом і нагнітається у водяну сорочку двигуна. Потрібний перепад температур на виході з двигуна і на вході в його систему охолоджування забезпечується шляхом додавання води з бака постійного тиску і одночасного зливу в каналізацію відповідної кількості найбільш нагрітої води (через верхній патрубок теплообмінника).