Статический тепловой стенд для исследования поршня или крышки двигателя внутреннего сгорания

Статический тепловой стенд для исследования поршня или крышки двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С 1"1 И С А Н И Е "" 769384

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

001ов Советских го:.:;иолнстических респ т бг1ин

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.04.70 (21) 1428375/25-06 (51) М. Кл."

G 0IM 13,, 00 с присоединением ззя вки . Й

:.осудврственный комитет (23) Приоритет по делен изобретений (43) Опубликовано 07.10.80 Бюллетень Xе 37 (53) УДК 621.43-242:

620 17 113 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

В. А. Ценев и О. И. Голованов

Всесоюзный заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) СТАТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ СТЕНД

ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРШНЯ

ИЛИ КРЫШКИ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к двигателестроению и может быть использовано для исследования поршня или крышки двигателя внутреннего сгорания на безмоторном статическом тепловом стенде.

Известны статические тепловые стенды для исследования поршня илп крышки двигателя внутреннего сгорания, содержащие устройство для размещения и крепления исследуемой детали, систему теплоотвода и радиационный нагреватель (1).

Однако в известных стендах радиацпонные нагреватели маломощны, имеют большую инерционность, а также не обеспечивают возможность регулирования подвода количества тепла к поверх остям исследуемой детали, в связи с чем не достигается точное моделирование тепловых процессоз в исследуемых деталях.

Целью изобретения является упрощение моделирования тепловой нагрузки при создании высоких величин плотности тепловых потоков и обеспечения подобия в распределении температур, характерных для двигателя дизеля.

Поставленная цель достигается тем, что радиационный нагреватель выполнен в виде пакета автономно регулируемых кварцевых инфракрасных ламп накаливания, 2 например с йодным циклом, и пндпвидуà IbH0-групповых отражателей, приспособленных для образования искусственно организованной анизотропности поверхн;.сти отражения.

Пример выполнения стенда для исследования поршня представлен на кортеже.

Стенд содержит устройство 1 для размещения и крепления исследуемого поршня 2 и радиационный нагреватель 3.

Радиационный нагреватель 3 выполнен в виде пакета автономно регулируемых кварцевых инфракрасных ламп 4 накаливания, например с йодным циклом типа

КИ 223Х1000» индивидуально-групповых отражателей 5, приспособленных для образования искусственно организованной анпзотропности поверхности 6 отражения.

Отражатели 5 в данном случае являются групповыми.

Между лампами 4 на защитном экране 7 размещен механический регулятор 8 лучистого потока, который может быть гы25 полнен, например, в виде набора сеток, жалюзи и т. д. Выбор типа регулятора 8

"-.àâèñèò от целей исследования.

Отражатели 5 в зависимости от целей исследования выполняются либо с изотропной, либо с искусственно организованной

769384 анизотропностью поверхности б отражателей 5.

Искусственная анизотропность поверхности 6 отражателей 5 достигается благодаря выполнению нанесения на поверхность 6 сетки (на чертеже не показана) выполненной, например, сажей или же методом химического чернения.

Путем изменения размера ячеек сетки в различных зонах поверхности б соответственно изменяют и долю отраженной энергии в этих зонах.

Кварцевые инфракрасные лампы 4 накаливания установлены в клеммниках 9, контакты 10 которых выполнены подвижными, что обеспечивает возможность смещения ламп 4 одна относительно другой.

Испытываемый поршень 2 установлен на центрирующую втулку 11, которая разобщает охлаждающие полости 12 и 13, соответственно наружную и внутреннюю. Наружная полость 12 образована экраном 7, поршнем 2, втулкой 11 и разъемным кожухом 14.

Кожух 14 подвижно сопряжен с уплотнительными поясами 15 и 16 стойки (на чертеже не показана).

Отвод тепла от отражателей 5 и экрана 7 осуществляется водой. Вода из напорного бака 17 через вентили 18, 19 и 20 подводится к отражателям 5 и экрану 7.

Из отражателей 5 и экрана 7 вода отводится в канализацию.

Отвод тепла от поршня 2 осуществляется охлаждением воздухом и жидким охлаждающим агентом.

При отводе тепла воздухом последний из пневмосети через воздуховодяной теплообменник 21, редуктор 22 и вентиль 23 подводится в ресивер 24. Ресивер 24 распределяет воздух через вентили 25 на форсунки 26, которые равномерно распределены на верхнем уплотнительном поясе 15, и через вентиль 27 на форсунку 28. Из охлаждающих полостей 12 и 13 воздух отводится в атмосферу.

Для впрыска воды в охлаждающий воздух имеется смесительное устройство 29.

Вода в смесительное устройство 29 подается из бака 17 через вентили 18, 30 и 31.

При отводе тепла водой последняя подается в ресивер 24 из бака 17 через вентили 18, 30 и 32. Из охлаждающих полостей 12 и 13 вода сливается соответственно г, теплоизолированные баки 33 и 34 и через вентиль 35 отводится в канализацию.

В случае, если ни воздухом, ни водой не обеспечивается съем тепла с поршня 2, то используется охлаждение высокотемпературным теплоносителем.

Высокотемпературный теплоноситель из напорного бака 36 через вентиль 37 и 38 подводится к ресиверу 24. Из баков 33 и

35 высокотемпературный теплоноситель через вентиль 39 теплообменник 40, вода в

10 . 15

65 который подводится из бака 17 через вечтиль 41, насосом 42 отводится в бак 36.

При исследовании охлаждаемых поршней высокотемпературный теплоноситель из напорного бака 36, через вентиль 43, насосом 44 закачивается в гидроаккумулятор

45, а из него через вентиль 46 и 38, ресивер

24 и вентиль 25 подается к форсункам 26.

Одновременно из гидроаккумулятора 45 высокотемпературный теплоноситель через золотник 47 и вентиль 48 подводится к форсунке 28. Золотник 47 обеспечивает пульсацию подачи высокотемпературного теплоносителя к поршню 2, с частотой, кратной частоте пульсации, имеющей место в реальных условиях эксплуатации.

На чертеже вентили 18, 19,20, 25, 38, 39, 41, 43, 46 и 48 показаны в открытом состоянии, а вентили 23, 30, 31, 32, 35 и 37— в закрытом.

Для исследования теплового или теплонапряженного состояния поршня 2 последний размещают на устройстве 1, включают радиационный нагреватель 3, открывают соответствующие вентили, обеспечивающие охлаждение поршня 2 либо воздухом, либо водой или же высокотемпературным теплоносителем.

Осуществляя регулирование режима работы ламп 4, изменяя анизотропность отражателей 5 и подбирая режим охлаждения, добиваются воспроизведения температур и температурных градиентов, характерных для условий эксплуатации.

После этого, варьируя режимом охлаждения, величиной теплопотока и его распределением, исследуют влияние этих факторов на тепловое и теплонапряженное состояние поршня.

При исследовании крышки радиационный нагреватель 3 устанавливают непосредственно на крышку (на чертеже не показана) со стороны огневой поверхности.

В случае исследования деталей на малоцикловую термическую усталость задают тот либо иной теплоток и режим теплоотвода, затем радиационный нагреватель 3 отключают. Одновременно прекращают и теплоотвод от поршня. После того как поршень 2 остынет, цикл повторяют, то есть включают нагреватель 3 и обеспечивают теплоотвод. Испытания проводят до появления в тех либо иных зонах поршня признаков разрушения.

При исследовании многоцикловой термической усталости задают тот либо иной режим теплоотвода и охлаждения поршня и затем, воздействуя механическим регулятором 8 на тепловой поток, обеспечивают его циклическое изменение во времени с частотой, кратной частоте изменения в реальных условиях.

Испытания прекращают при появлении признаков разрушения детали.

Контроль теплового и теплонапряженно769384

fuuxnusa ux

Корректор P. Беркович

Текред О. Павлова

Редактор М. Васильева

Подписное

Тираж 1033

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раугпская наб., д. 4, 5

Заказ 6734

Загорская типография Упрполиграфиздага Мособлисполкома

3 го состояния поршня 2 в процессе исследования осуществляют посредством термопар и тензорезисторов.

Таким образом, стенд позволяет плавно изменять тепловой поток в очень широком диапазоне регулированием напряжения, например с помощью автотрансформаторов.

Лампы практически безинерционны, что дает возможность моделировать тепловое состояние поршней, крышек цилиндров не только на заданных стационарных режимах, но и воспроизводить изменение их теплового состояния, соответствующее неустановившимся режимам работы дизеля. Волее того, при применении для управления трансформаторами специальных электронных схем представляется возможным осуществлять нагрев по заранее заданной программе.

Испытания показали, что с помощью ламп можно производить нагрев огневой поверхности до 1200 и выше.

С помощью системы отражателей, экранов, жалюзи и фокусировки представляется возможным не только обеспечить имитацию заданного температурного поля поршня, но и воспроизводить воздействие горящего топливного факела.

При нагреве поршня лучистым потоком тензорезисторы и термопары, установленные на огневой поверхности поршня, работают в очень благоприятных условиях. о Формула изобретения

Статический тепловой стенд для исследования поршня или крышки двигателя внутреннего сгорания, содержащий устройство для размещения и крепления исследу1р емой детали, систему теплоотвода и радиационный нагреватель, отличающийся тем, что, с целью упрощения моделирования тепловой нагрузки при создании высоких величин плотности тепловых потоков и обеспечения подобия в распределении температур, характерных для двигателя дизеля, радиационный нагреватель выполнен в виде пакета автономно регулируемых кварцевых инфракрасных ламп накаливания, например, с йодным циклом, и индивидуально-групповых отражателей, приспособленных для образования искусственно организованной анизотропности поверхности отражения.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1, Авторское свидетельство СССР

¹ 198745, кл, G 01М 13/00, 1966.