Оборудование и приборы для испытаний двигателей 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Оборудование и приборы для испытаний двигателей



1.2.1. Измерение мощности двигателя

Для измерения мощности в лаборатории используется электрический тормоз постоянного тока. Такие тормоза отличаются плавностью и широкими пределами регулирования скоростных и нагрузочных режимов, поэтому они находят преимущественное применение, особенно для исследовательских целей.

Общее устройство электрической балансирной машины постоянного тока показано на рис 3. Ее корпус (статор) 1 на шариковых подшипниках 14 установлен на стойки 3. В боковые крышки статора вмонтированы шариковый и роликовый подшипники 13 вала 4 якоря (ротора) 2, смазку к которым подают через капельницы 7. Статор и ротор, имея общую ось вращения, могут совершать угловые перемещения независимо друг от друга.

Рис. 3. Электрическая балансирная машина постоянного тока 1 – корпус (статор); 2 – якорь (ротор); 3 – стойки; 4 – вал; 5 – железная основа якоря; 6 – обмотка якоря; 7 – капельницы; 8 –станина; 9 – полюсные сердечники; 10 – обмотка возбуждения; 11 – неподвижные держатели; 12 – коллектор; 13 – роликовый подшипник; 14 – шариковый подшипник.  

При работе электрической балансирной машины в моторном режиме (определение механических потерь, пуск двигателя или его обкатка) в результате взаимодействия магнитных полей якоря и статора на последнем возникает реактивный момент, который, будучи направлен в сторону, противоположную вращению якоря, стремится повернуть статор около оси якоря. Поэтому крутящий момент, необходимый для прокручивания вала испытуемого двигателя, измеряют по реакции статора.

 

Рис. 4. Схема квадрантного динамометра 1 – маятник; 2 – кулак-квадрант; 3, 7 – ленты; 4 – стрелка; 5 – большой кулак; 6 –зубчатая рейка; 8 – положение маятника в отсутствии нагрузки; 9 – балансир; 10 – зубчатое колесо.

При работе балансирной машины в режиме  генератора  (режим торможения) в обмотке якоря возникает электродвижущая сила, которая вызывает ток в цепи якоря. Ток своим магнитным полем противодействует вращению якоря, а, следовательно, и вращению вала испытуемого двигателя. При этом статор стремится повернуться в направлении вращения якоря.

Для измерения крутящего и тормозного моментов, развиваемых двигателем, служит динамометр. Одним из наиболее совершенных и наиболее применяемых является механический квадрантный динамометр (рис. 4).

Он имеет два маятника, укрепленных на кулаках-квадрантах, которые подвешены на тонких стальных лентах. Под влиянием силы F, которая передается от рычага статора тормоза, маятники совершают сложное движение, отклоняясь от положения равновесия. Балансир, к которому приложена сила F,смещается при этом вниз. При перемещении балансира связанная с ним зубчатая рейка поворачивает стрелку, по положению которой производится отсчет показаний динамометра.

По измеренной с помощью динамометра силе F определяется крутящий момент, развиваемый двигателем, Н·м:

Ме =.Р.l,

где Р – показания весового механизма динамометра, Н;

 – плечо тормоза, м (для большинства существующих конструкций  = 0,7162 м).

 

Тогда эффективная мощность двигателя, кВт:

 

,

где n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.

 

1.2.2. Измерение расхода воздуха

При определении коэффициента наполнения двигателя или коэффициента избытка воздуха необходимо знать величину часового расхода воздуха, потребляемого двигателем.

Для измерения расхода воздуха возможно использование двух счетчиков:

1) ротационный газовый счетчик типа РГ;

2) термоанемометрический расходомер воздуха.

В первом случае ко впускному трубопроводу двигателя эластичным переходником присоединен ресивер 4 (рис. 5), который необходим для гашения колебаний воздуха. На ресивере 4 установлен газовый счетчик 3 и труба 2 с тонким капроновым фильтром 1.

 

Рис. 5. Схема установки для измерения расхода воздуха: 1 – капроновый фильтр; 2 – труба; 3 - газовый счетчик; 4 – ресивер.

Газовый счетчик измеряет объем воздуха, прошедшего через него в двигатель. При работе счетчика вращение двух восьмеричной формы роторов, связанных друг с другом парой синхронизирующих шестерен, происходит под действием перепада давлений на входе и на выходе счетчика. За один оборот роторы пропускают определенный объем воздуха. Измерение числа оборотов роторов осуществляется при помощи индуктивного датчика.

В этом случае расход воздуха (кг/ч) определится по формуле

 

,

где Δ V в – объем воздуха, проходящий через газовый счетчик за один

оборот роторов, м3;

n сч – число оборотов ротора;

τ – время измерения числа оборотов, с;

ρв – плотность воздуха, кг/м3.

Газовые расходомеры этого типа имеют очень малые гидравлические сопротивления, поэтому плотность воздуха внутри счетчика принимают равной плотности окружающей среды.

В случае, если испытывается двигатель, оборудованный системой электронного управления, информация о расходе воздуха может быть получена от штатного расходомера через диагностический разъем. Широкое распространение получил термоанемометрический расходомер воздуха.

Чувствительный элемент датчика построен по принципу терморезистивного анемометра и выполнен в виде платиновой нагреваемой нити. Нить нагревается электрическим током, а с помощью термодатчика ее температура измеряется и поддерживается постоянной.

Если через датчик поток воздуха увеличивается, то платиновая нить начинает охлаждаться, и система управления датчиком увеличивает ток нагрева нити до тех пор, пока температура ее не восстановится до первоначального уровня. Таким образом, величина тока нагрева нити пропорциональна расходу воздуха. Вторичный преобразователь датчика преобразует ток нагрева нити в выходное напряжение постоянного тока.

С течением времени нить загрязняется, что приводит к смещению градуировочной характеристики датчика. Для очистки нити от грязи после выключения двигателя (при выполнении определенных условий) нить прожигается до 900 – 1000°C импульсом тока в течение 1 секунды. Импульс управления прожигом формируется блоком управления.

 

1.2.3. Измерение давления

Для измерения давлений при испытаниях двигателя используют два типа приборов – механические и жидкостные.

Так, в системе смазки двигателя давление измеряют с помощью механического манометра, имеющего шкалу до 5 бар.

Схема механического манометра показана на рис.6.

Трубка Бурдона 1, воспринимая давление, деформируется, при этом угловое перемещение конца трубки прямо пропорционально избыточному давлению, что дает возможность получить равномерную шкалу. Свободный конец трубки Бурдона 1 с помощью тяги 2 и зубчатого сектора 3 через шестеренку 4 связан со стрелкой 5. На оси укреплена спиральная пружина 6, необходимая для устранения свободного хода в механизме. Передающий механизм увеличивает небольшие деформации трубки 1 в заметные перемещения стрелки 5.

Рис. 6. Схема манометра 1 – Трубка Бурдона; 2 – Тяга;  3 – Зубчатый сектор; 4 – Шестеренка; 5 – Стрелка; 6 – Спиральная пружина.

К жидкостным приборам для измерения давления относятся ртутный барометр, предназначенный для измерения атмосферного давления, и жидкостный манометр, называемый также пьезометром.

В простейшем исполнении пьезометр представляет собой U-образную трубку, заполненную примерно до половины (до нулевых меток шкалы) водой или другой жидкостью.

Пьезометры применяются для измерения избыточного давления, вакуума и разности давлений.

 

1.2.4. Измерение температуры

Приборы для измерения температуры по принципу действия делятся на механические и электрические. Механические приборы – жидкостные (обычно ртутные) и манометрические термометры – используют для измерения низких температур (до 423 К). Из электрических наибольшее применение нашли температурно-зависимый полупроводниковый резистор и термоэлектрический термометр.

Для измерения температуры охлаждающей жидкости, температуры воздуха во впускном трубопроводе, температуры моторного масла используется полупроводниковый резистор (рис. 7).

Датчик температуры предназначен для преобразования температуры в напряжение постоянного тока. Он представляет собой полупроводниковый стабилитрон, который запитывается постоянным рабочим током от стабилизированного источника блока управления, выходное напряжение датчика изменяется в зависимости от температуры среды. С увеличением температуры выходное напряжение датчика увеличивается.

Рис. 7. Датчик температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя: 1 – электрические соединения; 2 – корпус; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – резьбовое соединение; 5 – измерительный резистор (термистор); 6 – охлаждающая жидкость.

Термоэлектрические термометры, называемые также пирометрами, основаны на использовании термоэлектрического эффекта, возникающего при нагревании места спая двух проводников из неоднородных металлов или сплавов. Если два других конца этих проводников замкнуть, то под действием термоЭДС нагреваемого горячего спая в образовавшейся цепи возникает электрический ток. Спаянную или сваренную пару разнородных проводников называют термопарой. Обычно для измерения низких температур в диапазоне 470…870 К применяют хромель-копелевые (ХК) термопары, а для измерения высоких температур (до 1270 К) – хромель-алюмелевые (ХА) термопары. Термопары, являясь преобразователями температуры, работают совместно с регистрирующим прибором, в качестве которого применяют магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры.

 

1.2.5. Измерение частоты вращения

Для измерения частоты вращения коленчатого вала и роторов газового счетчика используется индуктивный датчик (рис. 8)

Датчик представляет собой стержневой магнит с намотанной поверх него обмоткой, который заключен в корпус из высокопрочной пластмассы.

Рис. 8. Индуктивный датчик. 1 – магнит; 2 – корпус; 3 – кронштейн крепления; 4 – магнитопровод; 5 - обмотка; 6 – диск синхронизации.  

При прохождении зубьев диска синхронизации мимо торца сердечника на выводах датчика возникает сигнал, несущий информацию о частоте вращения коленчатого вала, а отсутствующие на диске синхронизации два зубца вызывают импульс сигнала, по которому блок управления определяет верхнюю мертвую точку (ВМТ) первого цилиндра.

 

1.2.6. Измерение расхода топлива

Рис. 9. Схема объемного способа измерения расхода топлива: 1,2,3,4 – стеклянные мерные емкости разного объема.  

В лаборатории для измерения расхода топлива применяется объемный способ.

При объемном способе, схема которого приведена на рис. 9, используются мерные колбы, состоящие из нескольких стеклянных шаров различной емкости, соединенных между собой тонкими трубками, которые повышают точность замера.

Объем шаров между рисками тарируют. Нижняя трубка соединяется с трехходовым краном, который соединен с трубкой, идущей от топливного бака, и с трубкой, идущей к двигателю. Объем шара выбирается таким, чтобы испытуемый двигатель расходовал топливо из него за время не менее 20 с.

Трехходовый кран дает возможность осуществлять подачу топлива из бака или из мерной колбы, а также подавать топливо в двигатель и одновременно заполнять мерные колбы.

Положение трехходового крана (рис. 9):

а – подача топлива из бака в двигатель, мерные колбы перекрыты;

б – наполнение мерных колб из бака, одновременно топливо поступает в двигатель;

в – подача топлива из мерных колб в двигатель (производится замер расхода топлива), топливный бак перекрыт.

Расход топлива определяется по формуле

, кг/ч,

где    ΔV – объем одной или нескольких мерных емкостей, см 3;
ρт – плотность топлива, г/см 3;
τ – время расхода топлива из мерной емкости,с.

 

Испытуемый двигатель

В лаборатории для учебных испытаний используется двигатель ЗМЗ-4062. Это четырехцилиндровый рядный бензиновый двигатель с рабочим объемом 2,3 л, с форсуночным распределенным впрыскиванием топлива. Двигатель имеет максимальную мощность 110,3 кВт при номинальной частоте вращения 5200 мин-1; максимальный крутящий момент 206 Н·м при частоте вращения 4000 мин-1; минимальный удельный расход топлива по внешней скоростной характеристике 252 г/(кВт·ч). Степень сжатия двигателя 9,3, ход поршня 86 мм, диаметр цилиндра 92 мм.

Двигатель оснащен комплексной микропроцессорной системой управления. Главная часть системы — контроллер системы управления двигателем. Контроллер (от английского control – «управление») является коммуникационным и вычислительным центром системы: в зависимости от сигналов датчиков, по заранее определенным алгоритмам, он выдает управляющие сигналы на исполнительные устройства системы управления.

Конструктивно контроллер выполнен в виде печатной платы с электронными компонентами, размещённой внутри металлического корпуса. Жгут проводов от датчиков, исполнительных устройств и бортовой сети автомобиля подключается к контроллеру многополюсным штекерным разъемом. В качестве контроллера на стенде используется блок управления МИКАС 7.1.

2. Общие положения по организации проведения
лабораторных работ

Правила выполнения работ

Перед началом лабораторных работ студенты проходят обязательный инструктаж по технике безопасности. Инструктаж проводится преподавателем на первом занятии и регистрируется в специальном журнале. Студенты, не прошедшие инструктаж по технике безопасности, к работе в лаборатории не допускаются.

Каждая лабораторная работа рассчитана на два академических часа и включает: а) проверку самостоятельной подготовки студентов к работе; б) изложение преподавателем целей и содержания работы; в) выполнение работы;
г) обработку результатов работы с оформлением протокола испытаний и построением схем и графиков.

К каждой лабораторной работе студенты должны предварительно самостоятельно изучить по настоящим методическим указаниям основные положения, описание и методику выполнения работы, приборы и оборудование, необходимые для её проведения, а также подготовить протоколы (таблицы) для регистрации результатов работы.

До начала проведения очередной работы преподавателем проводится индивидуальный, выборочный опрос студентов в объеме материала, изложенного в «Методических указаниях».

Для выполнения работы студенты делятся на отдельные подгруппы и распределяются по рабочим местам.

В процессе выполнения работы студенты проводят необходимые измерения с записью результатов в протоколе (таблицах), вникают в детали работы, закрепляя теоретические знания.

Результаты выполненной работы представляются преподавателю для проверки.

Каждый студент оформляет отчет по лабораторной работе.

 

Вопросы технической безопасности при проведении лабораторных работ

При испытании автомобильных двигателей необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Возможными источниками опасности при испытаниях двигателей могут быть:

1) вращающиеся детали двигателя и тормоза;

2) воспламенение горючих и смазочных материалов;

3) наличие горячих деталей выпускной системы двигателя и системы охлаждения;

4) высокое напряжение в системе зажигания двигателя и опасность поражения током в системе питания электротормоза;

5) токсичность продуктов сгорания в отработавших газах, наличие паров топлива.

Правила по технике безопасности:

- категорически запрещается курить и пользоваться открытым огнем в помещении лаборатории;

- запрещается включение приборов, кнопочных включателей, рубильников, вращение вентилей, передвижных рычагов управления и другие действия без указания преподавателя или учебного мастера;

- запрещается непосредственная работа на испытательной установке лицам, имеющим развевающиеся концы одежды (полы халата, платья, шарфы);

- запрещается проводить любые испытания одному;

- перед пуском двигателя необходимо включать устройство для приточной и вытяжной вентиляции помещения лаборатории;

- запрещается засасывание топлива ртом в шланг и продувка ртом трубопроводов;

- при пуске двигателя и во время его работы запрещается находиться в плоскостях вращения ротора тормоза и соединительных муфт даже при наличии ограждения, а также в плоскости вращения шкивов двигателя;

- запрещается прикасаться к вращающимся деталям двигателя, к выпускному коллектору и выпускному газопроводу установки;

- при появлении ненормальных стуков и шумов в двигателе, тормозной установке или соединительной муфте, а также при значительном падении давления масла двигатель необходимо перевести на режим холостого хода путем снижения подачи топлива с одновременным полным снятием нагрузки. После охлаждения двигатель следует остановить для выяснения причин и устранения возникших неисправностей;

- в аварийных ситуациях и при возникновении пожара двигатель должен быть немедленно остановлен, даже под нагрузкой;

- по окончании работы необходимо отключать топливные баки, рубильники силовой сети и закрывать краны водопроводной магистрали;

- заправку топливного бака производить только при неработающем двигателе;

- не допускается подтекание топлива в топливопроводах, баках и приборах системы питания двигателя, а также загрязнение последнего топливом и маслом;

- нельзя оставлять в лаборатории загрязненные обтирочные материалы и хранить топливо и тару из-под топлива;

- запрещается протирать двигатель или другие механизмы тормозной установки бензином, а также мыть бензином руки или чистить им одежду.

 

Содержание отчета по лабораторной работе

На титульном листе отчета указываются:

1. Наименование учебного заведения и кафедры, на которой выполняется лабораторная работа.

2. Номер учебной группы.

3. Название лабораторной работы.

4. Наименование курса (дисциплины), по которому выполняется работа.

5. Фамилии и инициалы исполнителя (студента) и руководителя (преподавателя).

 

На следующих страницах приводятся:

1. Цель работы и краткая методика ее выполнения.

2. Расчетные формулы.

3. Протокол испытаний.

4. Необходимые схемы и диаграммы.

5. Анализ результатов, вывод и заключение по работе.

6. Перечень использованных источников.

Диаграммы строят на миллиметровой бумаге формата А4 (размером 210 х 297 мм) с выполнением поля, рамки, штампа и заголовка диаграммы. Возможно построение диаграмм с использование программ компьютерной графики. На осях координат надо наносить равномерные масштабные шкалы и обозначать размерность для каждого параметра. Если на графике нанесено несколько кривых, каждая из них должна быть обозначена условным индексом. Экспериментальные точки на графиках, полученные в результате непосредственного измерения, необходимо выделять. По полученным данным в результате опытов строятся кривые с соблюдением правил графического осреднения экспериментальных данных. При подсчете производных величин в соответствующие формулы подставляются значения величин, взятые по координатам точек, лежащих на скорректированных кривых.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2019-05-20; просмотров: 1345; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 204.236.220.47 (0.059 с.)