Анализ технологий обкатки ДВС с использованием автоматизации процесса обкатки,  а, также, сравнительный анализ существующих автоматизированных стендов для обкатки двигателей позволяют сделать следующие выводы:

1. Особенность прямого измерения крутящего момента дизельного двигателя заключается в пульсирующем характере воздействия на средство измерения (динамометр). Пульсация силы вызывается рабочими циклами дизеля и крутильными колебаниями коленчатого вала. Особенно велико динамическое воздействие на устройство измерения при пусках и остановках дизеля.

2. Автоматизация процесса с использованием компьютерных технологий позволит значительно сократить время обкатки ДВС, повысить ее эффективность исключить «человеческий фактор» из процесса обкатки.

3. Зарубежные обкаточно-тормозные стенды и нагрузочные устройства дороги, сроки их поставки велики. Стенды и нагрузочные устройства не обеспечивают «холодную» обкатку двигателей, не проработаны вопросы энергосбережения стендов.

Анализ механических характеристик нагрузочных устройств, реализованных на различных физических принципах (рис.1), позволяет сделать вывод о возможности использования объемного гидропривода в качестве нагрузочного устройства при испытании ДВС [ 1 ], внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя 3 вписывается в поле 1, ограниченное внешней характеристикой тормоза (контур 0АВСD).

1 – характеристика гидравлического тормоза; 2 – характеристика электрического тормоза; 3 – внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя.

Рис.1 -  Механические характеристики различных нагрузочных устройств и дизельного двигателя

Гидравлические тормоза весьма энергоемки, просты по конструкции и в свое время получили широкое распространение в практике стендовых испытаний двигателей. Поглощаемая гидравлическим тормозом энергия расходуется на совершение гидродинамической работы и работы трения (вращающегося ротора о жидкость). Одной из разновидностей гидравлических тормозов являются тормоза на основе объемного гидропривода.

Принцип действия объемного гидропривода основан на практической несжимаемости рабочей жидкости (высоком модуле объемного сжатия рабочей жидкости), использовании закона Паскаля и уравнения Бернулли, учитывающего течение реальной жидкости в гидросистеме.

Гидравлический объемный привод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов; надежно и просто защища­ется от перегрузок рабочих органов и двигателя; дает возмож­ность широко применять стандартизованные и унифицирован­ные узлы, что позволяет снизить себестоимость нагрузочного устройства, облегчает его эксплуатацию и ремонт.

Гидравлическая схема разработанного нагрузочного устройства для испытания дизельных двигателей на базе объемного гидропривода представлена на рисунке 2.

ЭД-электродвигатель, ДВС-двигатель внутреннего сгорания, НА-гидронасос нерегулируемый, М-гидромотор регулируемый, К_мотор-клапан нагрузочный для моторного режима, К_насос-клапан нагрузочный для насосного режима, АТ-маслоохладитель, Ф-фильтр сливной

Рисунок 2 – Схема гидравлическая нагрузочного устройства

Нагрузочное устройство позволяет обкатывать дизельные двигатели в режимах «холодной» и «горячей» обкатки.

Режим «холодной» обкатки дизельного двигателя (моторный режим):

1.   Перед запуском двигателя оба нагрузочных клапана К полностью открыты;

2.   Нагрузочный клапан К для моторного режима настраивается на требуемые частоту вращения и давление, необходимые для вращения коленчатого вала дизельного двигателя. Рабочая жидкость от гидронасоса НА поступает к гидромотору М, который приводит во вращение коленчатый вал дизельного двигателя;

3.   Регулирование частоты вращения вала гидромотора М, в диапазоне п = 0…1500 об/мин и более, осуществляется путем закрытия нагрузочного клапана К моторного режима и изменения рабочего объема гидромотора М при помощи маховика его регулятора.

Режим «горячей» обкатки дизельного двигателя:

1.   Нагрузочный клапан К для моторного режима полностью открыт. Регулировкой нагрузочного клапана для насосного режима обеспечивается требуемая нагрузка на коленчатом валу дизельного двигателя.

2.   Гидромотор М работает в режиме насоса;

3.   Гидронасос НА и нагрузочный клапан К для моторного режима обеспечивают необходимую подпитку на всасывании гидромотора М.

Конструкция разработанного нагрузочного устройства показана на рисунке 3.

Рисунок 3 -  Нагрузочное устройство для испытания ДВС

На рисунке 3 по сквозной нумерации обозначены:

1 – рама, конструктивно объединяющая детали и узлы нагрузочного блока,

2 – защитный кожух,

3 – коробка передач,

4 – трубопроводы для подачи масла в насосы из масляного бака,

5 – общий коллектор выходов масла,

6 – ручка переключения коробки передач,

7 – показывающее устройство температуры масла на выходе из насосов,

8 – блок индикации датчика момента, для отображения величины крутящего момента, частоты вращения и определения механической мощности,

9 – манометры давления масла на выходе каждого насоса,

10 – пульт управления,

11 – конструктивные  элементы, используемые при закреплении испытываемых двигателей и агрегатов (поперечины),

12 – виброопоры,

13 – предохранительные клапаны,

14 – штурвалы для регулировки нагрузки испытываемого двигателя с помощью дросселей,

15 – масляные фильтры для очистки масла подаваемого из маслоохладителя в масляный бак,

16 – шаровые краны подачи масла из масляного бака в насосы,

17 – шаровой кран слива масла,

18 – коллектор  охлаждённого масла подаваемого  в масляный бак из маслоохладителя (подсоединён к верхнему патрубку маслоохладителя),

19 – трубопровод для подачи масла из нагрузочного блока в маслоохладитель,

20 – заливная горловина и заливной фильтр для масла,

21 – трубопровод дренажа и слива,

22 – крышка масляного бака,

23 – бак масляный,

24 – подставка масляного бака,

25 – маслоохладитель,

26 – агрегат насосный, содержащий два насоса,

27 – блок нагрузочный. 

Изготовлен и испытан опытный образец нагрузочного устройства, который внедрен в ООО «Морские пропульсивные системы» (г.Санкт-Петербург) для испытания и сертификации морских дизельных силовых установок.

На рисунке 4 представлен общий вид разработанного нагрузочного устройства со стороны насосных агрегатов.

Рисунок 4  – Общий вид нагрузочного устройства со стороны насосных агрегатов

1. Гергенов С.М. Испытания автомобильных двигателей, часть 1, г.Улан-Удэ, Издательство ВСГТУ, с.64
2. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 1994. – 212 с.

Все статьи автора «Сергеев Николай Николаевич»