Стендовые испытания автотракторных двигателей

Цель работы: Изучение устройства и пользования электрическим тормозным стендом.

Оборудование и приборы: стендовые испытания двигателей проводятся на электрических тормозных стендах переменного тока, который состоит из следующих основных узлов: двигателя-тормоза в сборе с весовым механизмом и пультом контрольных приборов; жидкостного реостата; топливного бака и устройства для замера расхода топлива; электрошкафа.

Общие положения

Двигатель-тормоз. В состав двигателя-тормоза в сборе, чертеж общего вида которого представлен на рис. 1, входят два основных узла, смонтированных на общей плите:

а) балансировочная электрическая машина 1,

б) весовой механизм и пульт контрольных приборов 2.

Балансировочная электромашина служит приводом при холодной обкатке двигателя и его пуске и тормозным устройством при горячей обкатке и испытании двигателя под нагрузкой. Машина представляет собой трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Для использования электродвигателя при замере мощности испытываемого двигателя корпус электромашины посредством двух опорных цапф подвешен на стойках 9, закрепленных на плите 14, что обеспечивает ему возможность качания относительно продольной оси. При работе электромашины вращающийся момент ротора создает реактивный момент на её статоре, который стремится поворачивать корпус электромашины в противоположном направлении. Ввиду того, что реактивный момент на статоре равен вращающемуся моменту ротора, по величине поворота корпуса электромашины определяют тормозной момент или момент трения при холодной приработке двигателя.

Электромашина на стенде работает в двух режимах:

1. Двигательный, использующийся при холодной приработке двигателя.

2. Генераторный, применяемый при горячей обкатке двигателя под нагрузкой.

Рис. 1. Общий вид электрической машины:

1 – электрическая машина; 2 – маятниковый весовой механизм и пульт контрольных приборов; 3 – циферблат весового механизма; 4 – амперметр; 5 – манометры; 6 – контрольная лампа; 7 – тахометр; 8 – указатели термометров; 9 – стойки; 10 – муфта; 11 – датчик электротахометра; 12 – редуктор; 13 – рычаг переключения передач; 14 – плита

При работе на генераторном режиме электромашина вырабатывает электроэнергию и отдает ее в питающую сеть. Переход с двигательного в генераторный режим происходит автоматически при превышении частоты вращения ротора выше синхронной, которая составляет 1000 мин^-1.

Электродвигатель соединен с испытываемым двигателем через редуктор 12 с помощью муфты 10 и карданного вала.

Весовой механизм, общий вид которого представлен на рис. 2, представляет собой маятниковый силоизмеритель, который служит для замера тормозного момента при проведении испытаний под нагрузкой и крутящего момента – при пуске и приработке двигателя без нагрузки.

Рис. 2. Маятниковый весовой механизм:

1 – демпфер; 2 – соединительный кронштейн; 3 – тяга; 4 – маятник; 5 – эксцентриковый вал; 6 – зубчатый сектор; 7 – стрелка

Момент передается на корпус электромашины, который связан с весовым механизмом и демпфером 1 путем соединительного кронштейна 2. Весовой механизм смонтирован на стойке, которая закреплена на монтажной плите.

При повороте корпуса электромашины тяга 3, связанная с крон­штейном, перемещается и поворачивает эксцентриковый валик 5, на противоположном конце которого закреплен рычаг с грузом 4 (маятник). При повороте эксцентрикового валика маятник будет отклоняться от вертикального положения до тех пор, пока момент силы тяжести груза не уравновесит тормозной или крутящий момент. Угол отклонения маятника зависит от момента, возникающего на электромашине.

При отклонении маятника стрелка 7, закрепленная на конце верхнего валика, поворачивается и показывает усилие, передаваемое от корпуса электромашины. Усилие фиксируется на циферблате, который расположен на пульте приборов.

Шкала циферблата протарирована в обе стороны от нулевого значения. По шкале, нанесенной против часовой стрелки, определяется значение крутящего момента при работе электромашины в двигательном режиме, а по шкале, нанесенной по часовой стрелке, ¾ значения тормозного момента при работе в генераторном режиме.

Демпфер весового механизма (рис. 3) служит для гашения колебаний маятника, возникающих при резком изменении нагрузки или напряжения в электросети. Демпфер расположен внутри стойки весового механизма и представляет собой цилиндр 2, внутри которого находится поршень 1 с двумя отверстиями, предназначенными для сообщения надпоршневой и подпоршневой полостей цилиндра.

Шток пор­шня 3 шарнирно связан с корпусом электромашины и тягой весового механизма. При колебаниях маятника поршень демпфера перемещается, а находящееся в цилиндре масло через отверстия в поршне перетекает из одной полости в другую, создавая сопротивление движению поршню, и, следовательно, колебанию маятника.

Рис. 3. Демпфер весового механизма

На передней стенке пульта расположены контрольные приборы, необходимые для контроля работы испытуемого двигателя (см. рис.1):

циферблат весового механизма 3;

измеритель электрического дистанционного тахометра 7;

манометр для контроля давления масла в системе смазки двигателя 5;

два дистанционных термометра для контроля температуры картерного масла и охлаждающей жидкости 8;

контрольная лампочка 6, указывающая наличие напряжения в статере электродвигателя-тормоза;

амперметр 4.

Жидкостный реостат, чертеж общего вида которого приведен на рис. 4, служит для пуска электромашины и регулирования скорости вращения ротора при работе в двигательном режиме, а также регулирования нагрузки при работе в генераторном режиме.

Реостат состоит из бака 1, наполненного водным раствором каль­цинированной соды. В верхней части бака установлен вал, на кото­ром посредством изоляторов крепятся электроды. К каждому электроду подводится фаза обмотки ротора и через раствор происходит их замыкание. Вал с электродами поворачивается при помощи исполнительного механизма 2. При повороте вала в ту или иную сторону ножи 3 погружаются в раствор или выводятся из него, при этом изменяется их активная площадь, что приводит к изменению силы тока в цепи ротора. Изменяя силу тока в двигательном режиме, измеряют скорость вращения ротора электромашины, а в генераторном - тормозную мощность электромашины.

Рис. 4. Жидкостный реостат

Бак с электродами закрыт кожухом 4 и заполняется водой с растворенной в ней кальцинированной содой (карбонат натрия).

Содержание соды в растворе зависит от развиваемой мощности и составляет 1% от объема бака для двигателя мощностью до 100 кВт и 2%- для двигателей большей мощности. Уровень раствора в баке должен быть не ниже 100 мм от верхнего края бака. Для слива раствора в нижней части предусмотрена сливная пробка.

Топливный бак и устройство для замера расхода топлива. Для хранения необходимого запаса топлива (рис. 5) используется топливный бак 1, который через трехходовой кран 4 трубопроводом связан с устройством для замера топлива. Устройство включает в себя циферблатные весы 2, установленные на полке 5, и мерный сосуд 3.

На грузовую тарелку весов ставится мерный сосуд, в который заливается топливо. При помощи трехходового крана можно перекрыть систему, подавать топливо из бака к двигателю и одновременно заливать его в сосуд, подавать топливо из сосуда в двигатель.

Рис. 5. Схема устройства для замера расхода топлива

Правила пользования стендом

1. Запрещается сообщать валу электродвигателя частоту вращения (по тахометру) стенда, превышающую 2000 мин^-1. При пользовании понижающей передачей редуктора запрещается на ней заводить двигатель и работать на топливе.

2. Запрещается включать стенд с погруженными в раствор электролита электродами реостата; электроды должны быть выведены из раствора, когда стенд не работает.

3. Не рекомендуется останавливать стенд выключением из сети. Сначала необходимо вывести электроды реостата из раствора.

4. Перед прокручиванием коленчатого вала дизельного двигателя на стенде следует выключить его компрессию и включить тогда, когда частота вращения вала двигателя достигнет 400-500 мин^-1 по тахометру стенда.

5. Запускать двигатель на стенде следует при частоте вращения вала электродвигателя не выше 500 мин^-1.

6. После пуска двигателя, если предполагается его работа без нагрузки, стенд необходимо отключить из сети нажатием кнопки «стоп», предварительно выведя ножи реостата из раствора.

7. Не допускается резкое изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя, работающего на топливе с нагрузкой.

8. Необходимо периодически доливать воду в реостат, чтобы ее уровень был не ниже 100 мм от верхнего края бака. При доливе воды стенд должен быть отключен от сети.

9. Запрещается работать на стенде без ограждения на карданном валу и упругой муфте.

10. По окончании работы на стенде следует обесточить стенд с помощью рубильника, поставить трехходовой кран в положение «закрыто» и слить топливо из стеклянного сосуда, установленного на весах.

Обработка результатов наблюдений