Трибометр для цилиндропоршневой группы

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в машиностроении при определении потерь на трение в цилиндропоршневой группе поршневых машин. Поршневой трибометр содержит двухцилиндровый двигатель водяного охлаждения, снабженный масляным картером, на котором установлен кран для отбора проб масла, блок электронагревателей, водо-воздушный радиатор, коллектор, датчики давления, термопары, компьютер, электродвигатель переменного тока, динамометр. Водо-воздушный радиатор связан с блоком электронагревателей и они оба соединены с системой охлаждения двигателя. Цилиндры двигателя оснащены сменными втулками, в которых размещены термопары. Двигатель снабжен крышкой, на которой установлены воздушный коллектор посредством 2-х редукционных пневмоклапанов, соединенный с ресивером, и датчики давления. Электродвигатель через динамометр связан с коленчатым валом двигателя, а компьютер - с динамометром, термопарами и датчиками давления. Трибометр обеспечивает повышение информативности о составляющих силы трения, точности измерения силы трения, повышение экономической эффективности и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использована в машиностроении при определении потерь на трение в цилиндропоршневой группе поршневых машин.

Известно «Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе поршневых машин». [А.С. 1712808] При работе поршневой машины сила трения между поршнем и цилиндром вызывает осевые перемещения полос. Полосы через отверстия в головке цилиндра и уплотнительные элементы взаимодействуют с упругими элементами, расположенными на противоположной днищу стороне головки цилиндра, деформируя упругие элементы пропорционально силе трения. Деформация упругих элементов воспринимается первичными преобразователями и регистрируется блоком обработки сигналов. Устройство обладает малой информативностью и низкой точностью

Известен дизельный стенд для исследования процессов трения в поршневом двигателе в зависимости от применяемых смазочных материалов и конструкции узлов трения. [«Дизельный стенд для испытаний смазочных материалов» Цветков Ю.Н. и др. «Журнал университета водных коммуникаций», год выпуска: 2011, Номер выпуска: 3.] Дизельный стенд содержит двухцилиндровый дизель воздушного охлаждения, электротормоз, устройство управления электротормозом, блок теплоэлектронагревателей, цилиндры, датчики давления газов, блок питания и коммутации, коллектор выхлопных газов, газоанализатор, персональный компьютер, термопары, измеритель температуры, бак с топливом, весы, емкость с контрольным объемом топлива, трехходовой кран, кран для отбора проб масла, масляный картер, топливопривод, электродвигатель переменного тока, балансирная подвеска, динамометр. Стенд обладает рядом недостатков: невысокая точность измерения силы трения, высокая стоимость стенда, наличие вредных выбросов в атмосферу от работающего дизеля Д120.

Задачей является повышение информативности о составляющих силы трения и точности измерения силы трения, повышение экономической эффективности и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Для решения задачи предложен трибометр для цилиндропоршневой группы, который содержит двухцилиндровый двигатель водяного охлаждения с масляным картером, на котором установлен кран для отбора проб масла, блок электронагревателей, воздушный коллектор, датчики давления, термопары, компьютер, электродвигатель переменного тока, динамометр. Он снабжен двумя редукционными пневмоклапанами, ресивером и водо-воздушным радиатором, крышкой двигателя и втулками, в которых размещены термопары, воздушный коллектор. Два редукционных пневмоклапана установлены на крышке, причем воздушный коллектор соединен с ресивером, а водо-воздушный радиатор и блок электронагревателей подсоединены к системе охлаждения двухцилиндрового двигателя и связаны между собой. Электродвигатель через динамометр связан с коленчатым валом, а компьютер - с динамометром, термопарами и датчиком давления

Трибометр для цилиндропоршневой группы содержит двухцилиндровый двигатель водяного охлаждения 1, в котором установлены втулки 2 с термопарами 3, масляный картер 4 и крышка 5, на которой установлены редукционные пневмоклапаны 7, воздушный коллектор 6 соединенный с ресивером 8 и датчики давления 9. Водо-воздушный радиатор 10 связан и блок электронагревателей 11 подсоединены к системе охлаждения двухцилиндрового двигателя 1. Электродвигатель 12 через динамометр 13 связан с коленчатым валом двухцилиндрового двигателя. Динамометр, термопары и датчики давления подсоединены к компьютеру 14. Для отбора проб масла в масляном картере двигателя установлен кран 15. (Фиг.1)

Трибометр приводится в действие от внешнего управляемого электродвигателя. Редукционные пневмоклапаны настраивают на давление соответствующее началу сжатия воздуха в трибометре и также осуществляют подпитку из ресивера в случае неизбежных протечек. Систему охлаждения двухцилиндрового двигателя заполняют охлаждающей жидкостью, например дистиллированной водой. С помощью водо-воздушного радиатора и блока электронагревателей, связанных с системой охлаждения двухцилиндрового двигателя, автоматически поддерживается постоянной температура втулки цилиндра, контролируемая термопарами.

В трибометре имеются сопряженные пары поверхностей, между которыми необходимо измерить силу трения:

1. Поршень-втулка;

2. Поршневое кольцо - втулка;

3. Шатунный вкладыш - шатунная шейка коленчатого вала;

4. Коренной вкладыш - коренная шейка коленчатого вала.

Для имитации давления сгорания в камеру сгорания двухцилиндрового двигателя 1 через воздушный коллектор 6 подают воздух под давлением из ресивера 8. Контроль давления осуществляется датчиками 9. Измерение силы трения в двухцилиндровом двигателе 1 определяют по величине крутящего момента по динамометру 13. Показания динамометра, термопар и датчиков давления воздуха передаются на персональный компьютер 14. В случае, когда в двухцилиндровом двигателе установлены поршни, поршневые кольца и шатунные и коренные вкладыши измеряется суммарная сила трения N_тр от всех сопряженных пар.

Измерение силы трения в конкретной паре осуществляется методом исключения одного элемента пары трения, например, одного поршневого кольца.

Например, для измерения силы трения в сопряжении «поршневое кольцо - втулка» необходимо удалить это кольцо из трибометра и измерить силу трения оставшихся пар сопряжений N_тр. Разность между полученным результатом и суммарной силой трения и является силой трения в сопряжении между данным поршневым кольцом и втулкой

N_трпк=N _тр-N_тр

Таким образом, можно выделить любую сопряженную пару и измерить трение. [«Испытания двигателей внутреннего сгорания» Стефановский Б.С. и др., «Машиностроение», М.: 1972, с.58-73].

Трибометр позволяет экспериментально определять в режиме реального времени совокупность параметров, например, частоту вращения коленчатого вала, температуру втулки цилиндра, давление сжатия в цилиндре, мгновенную и среднюю силу трения и мощность трения в сопряжениях, что повышает информативность о составляющих силы трения и, следовательно, точность измерения силы трения. Повышена экономическая эффективность трибометра за счет отсутствия расходов на топливо для сгорания в двухцилиндровом двигателе и соответственно устройства для отвода отработавших газов и глушители шума. Наличие ресивера позволяет исключить процесс сгорания в двухцилиндровом двигателе и соответственно вредные выбросы в атмосферу и таким образом решить проблему защиты окружающей среды.

Трибометр для цилиндропоршневой группы, содержащий двухцилиндровый двигатель с масляным картером, на котором установлен кран для отбора проб масла, блок электронагревателей, воздушный коллектор, датчики давления, термопары, компьютер, электродвигатель переменного тока, динамометр, отличающийся тем, что он снабжен двумя редукционными пневмоклапанами, ресивером и водовоздушным радиатором, при этом использован двухцилиндровый двигатель водяного охлаждения с масляным картером, крышкой и втулками, в которых размещены термопары, воздушный коллектор и два редукционных пневмоклапана установлены на крышке, причем воздушный коллектор соединен с ресивером, а водовоздушный радиатор и блок электронагревателей подсоединены к системе охлаждения двухцилиндрового двигателя и связаны между собой, электродвигатель переменного тока через динамометр связан с коленчатым валом двухцилиндрового двигателя, а компьютер - с динамометром, термопарами и датчиком давления.