14.2. Навантажувальні пристрої стендів для випробувань двигунів

Для випробувань двигунів використовуються гідравлічні й електричні гальмові стенди. Перевагою електрогальмівних стендів перед гідравлічними є відсутність резервуару води і спеціального електродвигуна для холодного приробляння. До числа електрогальмівних стендів відноситься балансирна динамомашина. Балансирна динамомашина, в режимі електродвигуна, забезпечує холодне приробляння двигуна, а в режимі генератора – використовується як навантажувальний пристрій. Балансирна динамомашина має поворотний корпус (статор), який при обертанні якоря прагне повернутися в зворотньому напрямку. Момент повороту статора чисельно дорівнює моменту обертання двигуна. Поворотний момент статора врівноважується вантажами вагового механізму.

Гідравлічні гальма є найбільш дешевими, але вимагають значної витрати води і не є оборотними, тобто не дозволяють робити холодне приробляння двигунів без наявності ведучого електродвигуна, що і є їхнім недоліком. Використання енергії двигуна при гідравлічному гальмі неможливо.

Електричне гальмо постійного струму (балансирна динамомашина) є оборотним, однак вироблена в період гальмування енергія (в режимі генератора), не використовується. Механічна енергія випробовуваного двигуна перетворюється в електричну, яка передається до реостатів, перетворюючись в теплову. Тому заслуговує на увагу електричне гальмо змінного струму, яке складається зі звичайної асинхронної машини трифазного струму з контактними кільцями. Асинхронна машина вмикається в мережу змінного струму і при холодному прироблянні працює як електродвигун, а при гарячому прироблянні під навантаженням, як генератор, який приводиться в обертання випробуваним двигуном. Вироблена останнім енергія перетворюється в електричну і повертається або рекуперирується в мережі, до якої приєднана асинхронна машина.

Робота електричного гальма змінного струму ґрунтується на теорії електричних машин, тобто на тому, що асинхронний двигун трифазного змінного струму, що приводиться в обертання стороннім (випробуваним) двигуном зі швидкістю вище синхронної, працює в режимі генератора, створюючи гальмовий момент на валу ведучого двигуна. Робота асинхронного двигуна при швидкості обертання вище синхронної, при так званому негативному ковзанні, є найбільш економічною, тому що ковзання складає приблизно 2,5…3 %, і вся енергія випробуваного двигуна, за винятком витрат в установці, віддається в мережу.

Гальмові установки з рекуперацією енергії значно знижують вартість випробувань двигунів тому і знаходять усе більше поширення на автотранспортних підприємствах.

У стенді КІ-725 (рис. 14.1) використовується асинхронний електродвигун АК-81-6 потужністю 24 кВт, напругою 380 В, з частотою обертання 965 об/хв.Електродвигун – балансирний навантажувач; стенд обладнаний триступінчастим редуктором і регулювальним рідинним реостатом, постійно включеним у ланцюг ротора. За допомогою реостата змінюється швидкість обертання вала двигуна при холодному прироблянні і регулюється навантаження, створюване електродвигуном при роботі в режимі генератора. У режимі генератора електродвигун починає працювати автоматично, як тільки при гарячому прироблянні обороти двигуна перевершують 1000 об/хв, тобто стають вище синхронних.

Замір крутного моменту при холодному прироблянні і гальмового моменту при гарячому, провадиться за допомогою вагового механізму. Максимальна гальмова потужність стенда КІ-725 66,2 кВт і залежить від частоти обертання колінчатого вала випробуваного двигуна. На стенді можна здійснювати приробітку автомобільних двигунів при наступних режимах: 1) холодне приробляння (режим електромашини – двигун); 2) гаряче приробляння (режим електромашини – генератор).

Рис. 14.1. Стенд для приробляння й випробувань автомобільних двигунів:

1 – опора; 2 – кронштейн; 3 – тяга маятника; 4 – зубчаста передача вагового механізму; 5 – ексцентриковий валик; 6 – стійка вагового механізму; 7 – маятник; 8 – масляний демпфер; 9 – плита; 10 – кронштейни; 11 – щіткотримач; 12 – електродвигун; 13 – сигнальна лампа; 14 – манометр; 15 – покажчики дистанційних термометрів; 16 – вимірник електротахометра; 17 – кнопки керування; 18 – зубчаста передача; 19 – датчик електротахометра

У гідравлічних навантажувальних пристроях (рис. 14.2) гальмування відбувається за рахунок роботи на переміщення води між статором і ротором, а також унаслідок тертя ротора об рідину. Виділюване при цьому тепло відводиться за допомогою радіатора. Зміна навантаження регулюється подачею більшої або меншої кількості води в гальмовий пристрій.

Механічні гальма, як і в автомобілях, бувають двох типів - колодкові або дискові. Охолоджуваний диск, або гальмовий барабан, кріпиться на осі бігового барабана, а їхні гальмові колодки на відповідній обоймі балансирно з’єднані з динамометром, що фіксує реактивний момент.

Рис. 14.2. Гідравлічний навантажувальний пристрій

В електричних навантажувальних пристроях гальмування створюється в результаті взаємодії обертового ротора, з’єднаного з віссю бігового барабана та електромагнітного поля балансирно підвішеного статора двигуна. Змінюючи величину струму в обмотці збудження за допомогою реостата, на барабанах створюють різні гальмові моменти.

У якості електрогальмівних пристроїв застосовують асинхронні двигуни змінного струму з короткозамкнутим ротором або електродвигуни постійного струму. Як правило, на стендах вони працюють у двох режимах: приводному і генераторному. У приводному режимі (при нейтральному положенні важеля коробки передач) за витратами електроенергії на прокручування силової передачі визначається опір силової передачі автомобілі та її коефіцієнт корисної дії. У генераторному режимі визначаються тягові якості автомобіля.

Електрогальма постійного струму в порівнянні з електрогальмами зремінного струму мають можливість випробувань автомобіля в більш широкому діапазоні швидкостей і навантажень, а також іншими більш високими експлуатаційними якостями. Однак їхньому широкому застосуванню перешкоджають більш висока вартість стенда, необхідність пристрою для випрямлення струму. Проте в порівнянні з іншими стендами саме стенди з двигунами постійного і перемінного струму дозволяють безпосередньо визначати витрати в силовій передачі автомобіля.

Існують також тягові стенди з електродинамічними (індукторними) гальмами з використанням ефекту вихрових струмів. Такі гальмові пристрої мають найбільші діапазони швидкостей і навантажень, краще пристосовані до автоматизації постових іспитів, мають невеликі габарити, невисоку вартість, прості в експлуатації й економічні.