Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания

Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобр етение позволяет повысить точность, снизить трудоемкость и расширить информативность. При работе двигателя силы трения и газовая сила вызывают осевые перемещения металлической полости 3 и деформации упругого элемента 6. Деформации воспринимаются датчиками 7. Сигналы с датчиков пpeoбpaзyюtcя и регистрируются . Устройство позволяет исключить влияние газов на силу трения. Это позволяет определить истинную силу давления газов. Электронная компенсация силы давления газов позволяет снизить погрешность измерения силы трения. Расширяется информативность устройства и снижается трудоемкость обработки результатов экспериментов . 4 з.п. ф-лы, 4 ил. . (О сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1456809 А1 (5> 4 (т 01 M 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4240606/25-06 (22) 06.05.87 (46) 07.02.89. Бюл. М 5 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана и Головное специализированное конструкторское бюро по двигателям малого литража

Производственного объединения "Владимирский тракторный завод" им. А.А.Жданова (72) С.В.Путинцев, 10.С.Песоцкий, В.К.Чистяков, А.С.Иаповалов, А.А,Александров, О.И.Кикинская, М. К.Скуднов и A.È. Гришин (53) 621.43.242:621.89).001 ° 5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 1264029, кл. G 01 M 13/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЙЯ СИЛЫ

ТРЕНИЯ В ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЕ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность, снизить трудоемкость и расширить информативность. При работе двигателя силы трения и газовая сила вызывают осевые перемещения металлической полости 3 и деформации упругого элемента 6. Деформации воспринимаются датчиками 7. Сигналы с датчиков преобразуются и регистрируются. Устройство позволяет исклн чить влияние газов на силу трения.

Это позволяет определить истинную силу давления газов. Электронная ком" пенсация силы давления газов позволяет снизить погрешность измерения силы трения, Расширяется информативность устройства и снижается трудоемкость обработки результатов экспериментов. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1456809

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для измерения сил трения в цилиндропоршневой группе (ЦПГ) поршневых машин, Цель изобретения повьппение точности, снижение трудоемкости и расширение информативности эксперимента при испытаниях с использованием 10 предлагаемого устройства.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения силы трения в ЦПГ ДВС, продольный разрез,и гильза цилиндра, частичный вырез; на фиг. 2 — схема включения датчиков и электронной компенсации действия газовых сил; на фиг. 3 — выполнение пазов на поршне по юбке и кольцевым перемычкам; на фиг. 4 — выполнение паза по юбке и. головке поршня.

Устройство содержит поршень 1 с комплектом колец,2, основной элемент

3, выполненный в виде полосы трапецеидального сечения, расположенный в продольном направляющем пазе 4 в стенке гильзы 5 цилиндра.

Нижний конец основного (подвижного1, элемента 3 соединен с упругим чувствительным элементом 6, на котором на- И клеены тензодатчики 7. На верхнем торце основного (подвижного) элемента 3 размещен датчик 8 для измерения давления. Неподвижный элемент 9, размещенный в верхней части продольного íà-35 правляющего паза, жестко скреплен с гильзой с помощью винта 10.

Основной элемент 3 выполнен в виде полосы, которая соединена с элементом

6 без зазоров замковым соединением с 40 помощью штифтов ll. Полоса элемента

З,соединенная с элементом б, крепится к нижней части гильзы 5 цилиндра при помощи ьинта 12.

Выход датчика 7 связан с неинвер- 45 тирующим входом первого операционного усилителя 13 (фиг, 2), выход которого связан через подстроечное сопротивление с инвертирующнм входом третьего операционного усилителя 14. Вы- 50 ход датчика 8 (фиг. 1) связан с неинвертирующнм входом второго операционного усилителя 15 (фиг. 2), выход которого через подстроечное сопротивление связан с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя (ОУ) 14. Дпя обеспечения работы схемы параллельно каждому операционному усилителю включены резисторы

R 16. Инвертирующие входы усилителей

13 и 15 через сопротивления R 17 и

B„ 18 связаны с общим проводом.

Выходы третьих операционных усилителей каждого из двух элементов связаны с инвертирующим и неинвертирующим входами четвертого операционного усилителя 19. Выходы третьих и четвертого усилителей связаны последовательно с умножителями 20 и с приборами 21, регистрирующими силу трения.

Дпя расширения информативности устройства, т.е. замера не только суммарных сил трения в ЦПГ, но и сил трения в отдельных ее элементах на теле поршня 1 выполнен продольный паз

22 напротив одной из металлических полос основного элемента 3 (фиг. 3).

Дпя измерения силы трения только головки поршня о стенку цилиндра указанный паз выполнен только по юбке и кольцевым перемычкам (фиг. 3) .

При этом контакт поршня с измерительным элементом (полосой) возможен тол ько з оной голов ки. После вычета газовых сил на выходе электронного блока компенсации будет получен сигнал, пропорциональный силе трения головки поршня о цилиндр, Аналогично для замера сил трения только кольцевых перемычек поршня о стенку цилиндра продольный паз 22 на теле поршня 1 выполнен только по юбке и головке поршня (фиг. 4).

В предлагаемом устройстве в отличие от известного металлическая полоса не деформируется, а перемещается под действием приложенных сил, Поэтому для повышения точности измерений необходимо снизить трение между полосой и с те нкой напр авляюще го паз а установкой между этими поверхностями подложки 23 из материала с низким коэффициентом трения (например, фторопласта).

Подложка выполняется трапецеидального профиля с трапецеидальным пазом и крепится к гильзе цилиндра (например, с помощью винтов). Возможно также напыление, например, фторопласта на укаэанные контактирующие поверхности для снижения трения °

Учет остаточной силы трения между подложкой 23 и полосой основного элемента 3 производится в процессе предварительной силовой тарировки устройства в сборе, воспроизводящей реаль1456809 ные условия смазки и нагружения деталей ЦПГ.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя на установившемся тепловом режиме сила трения поршня и порп«невь«х колец, а также газовая сила вызывают осе«««е перемещения металлической полосы (элемента 10

3) и соответственно деформации упругого чувствительного элемента 6. Причем газовая сила действует на верхний торец основной (подвижной) части элемента 3 (металлической полосы). 15

Эти деформации воспринимаются датчиками 7, установленными на упругой части элемента 6 ° Указанные датчики формируют сигнал, пропорциональный сумме газовой сипы и силы трения. 2р 1 р р 11р е °

Хр

Датчик, установленный на вертикальном торце полосы, формирует сигнал, пропорциональный газовой силе 25

Ц „. °

Сигнал датчика 2 (первой группы фиг. 1 ) поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 13 с коэффициентом усиления К,. Сигнал с 30 датчика 6 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 15 с коэффициентом усиления. К,. Выходные сигналы с усилителей 13 и 15 через подстроечные сопротивления R „

17 и B 18 поступают соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 16, выполняющего роль сумматора. В операционном усилителе 16 происходит вы- 4р читание

-К,Р„+K„(П,„+U w) и при калибровочной установке К „=К на выходе из операционного усилителя

16 будет сигнал, пропорциональный только суммарной силе трения в ЦПГ

IGJF% рр

Аналогично формируется сигнал со второй группы датчиков (фиг. 1).

Однако в этом случае после вычитания

Ц, на выходе третьего операционного усилителя будет сигнал, пропорциональный силе трения поршневых колец

JJ ». Выходные сигналы с третьих опе"тр рационных усилителей 16 каждой группы поступают на оба входа операционных усилителей 19. На выходе операционных усилителей 19 имеется сигнал, пропорциональный силе трения юбки поршня JJ þ. тр

При измерении силы трения головки поршня межкольцевых перемычек используется только вторая группа операционных усилителей 13-1S °

Полное значение силы трения находится путем умножения в умножителе20 сигнала, пропорционального соответствующей силе трения на тарировочный коэффициент и на коэффициент устройства, затем регистрируется известными приборами 21.

Для получения количественных данных о силе трения необходимо перед началом эксперимента произвести тарировку и калибровку устройства.

Исключение влияния газов на силу трения, определение истинной силы давления газов на торце полосы, выполнение полосы из того же материала, что и гильзы цилиндров, введение схемы электронной компенсации силы давления газов позволяют снизить погреш ность измерения силы трения ЦПГ.

За счет использования пазов в различных частях на теле поршня достигается расширение информативности -устройства.

Использование схемы электронного преобразования сигнала снижает трудо емкость обработки результатов экспери— мента вдвое.

Формул а изобретения

l . .Устройство для измерения силы трения в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, содержащее поршень с комплектом поршневых колец, гильзу цилиндра, составные элементы, упругие части с датчиками деформации и схему преобразования с двумя группами каналов и регистратором, содержащую первый операционнь«й усилитель каждой группы каналов, неинвертирующий вход каждого усилителя соединен с выходом датчика деформации упругой части, размещенной в нижней части каждого составного элемента, Размещенного в гильзе цилиндра в плоскости качания шатуна и выполненного в виде металлической полосы, обработанной заодно с внутренней поверхностью гильзы цилиндра, а поршень с комплектом колец размещен в гильзе цилиндра и имеет на поверхности тела продольнь«й направляющий

5 14568 паз напротив одного иэ составных элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, снижения трудоемкости и расшире5 ния информативности, устройство дополнительно содержит датчики давления, винты и штифты, а схема преобразования содержит второй и третий операционньте усилители в каждой группе каналов, четвертый операционный усилитель и умножители, причем каждый составной элемент выполнен из материала гильзы цилиндра, соединен с упругой частью с помощью штифтов и имеет разъем на уровне верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке, верхняя часть каждого составного элемента прикреплена к гильзе при помощи винта, каж- 20 дый датчик давления газов размещен на верхнем торце нижней части составного элемента и связан с неинвертирующим входом каждого второго операционного усилителя, выход которого па- 25 раллельно с. выходом каждого первого операционного усилителя связан с инвертирующим и неинвертирующим входами всех третьих операционных усилителей, выходы третьих операционных 30

09 6 усилителей каждого составного элемента связаны с инвертирующим и неинвертирующим входами четвертого операционного усилителя, выход которого вместе с выходами третьих усилителей связаны через умножители с регистраторами.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен по всей длине поршня.

3. Устройство по п. I, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен только на юбке и головке поршня.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный продольный направляющий паз на теле поршня выполнен только по юбке и по кольцевым перемычкам.

5. Устройство по пп. 1-3, о т— л и ч а ю m е е с я тем, что составной элемент установлен на подложку, выполненную из антифрикционного материала и закрепленную в продольном направляющем пазу в стенке гильзы цилиндра. !

Ur i 0

1456809

Составитель К,Патрахальцев

Редактор Г.Волкова Техред N.Дидик

Корректор С.Шекмар

Заказ 7475/40 Тираж 788 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4