Разработка программы совершенствования организации международных перевозок (стр. 19 из 23)

Электрический тормоз. Тормоза этого типа представляют собой электрические машины в балансирном исполнении, вал которых соединяют с валом испытуемого двигателя. В настоящее время широкое распространение получили тормоза как постоянного тока, так переменного.

Механическая энергия двигателя в таких тормозах превращается в электрическую и может быть вновь использована. Благодаря этим свойствам электрические тормоза выгодно отличаются от других тормозных устройств. Кроме того, электрические тормоза позволяют прокручивать вал испытуемого двигателя, проводить холодную обкатку его после сборки, запускать двигатель без использования стартера. Так же к достоинствам электротормозов следует отнести возможность плавного бесступенчатого регулирования в широком диапазоне нагрузки и числа оборотов и возможность дистанционного управления, что позволяет автоматизировать процесс управления таким тормозом.

На данном стенде для испытания двигателей легковых автомобилей в качестве тормоза предлагается использовать электротормоз переменного тока. Такой выбор обусловлен рядом бесспорных преимуществ перед другими типами тормозов. Например, для такого унифицированного тормоза единственным ограничением, возможно, станет удаленность его расположения от ближайшей «розетки».

Тормоза переменного тока – это асинхронные или синхронные электрические машины, регулируемые с помощью реостатов и различных машинных преобразователей. Замер тормозной мощности ведется по величине крутящего момента, передаваемого от ротора к статору. Регулирование тормоза, основано на применении частотных преобразователей и электоромагнитных муфт скольжения, что обеспечивает безупречную плавность и нужные пределы изменения режимов.

Электротормоз переменного тока состоит из следующих основных узлов:

- асинхронной балансирной машины трехфазного переменного тока с фазовой обмоткой ротора;

- регулировочной муфты скольжения;

- весового устройства;

- пусковой электроаппаратуры.

На рис. 21 представлена схема асинхронной электрической балансирной тормозной установки.

Рис. 21. Схема асинхронной электрической балансирной тормозной установки.

Вал ротора 8 (рис. 21) вращается в подшипниках 7, расположенных в корпусе 6 статора. Корпус статора подвешен на подшипниковых опорах 3, размещенных в стойках 4, установленных в раме тормоза. Магнитная система асинхронной машины состоит из двух сердечников: наружного (статор), имеющего форму полого цилиндра, и вращающего внутреннего (ротор). На внутренней стороне статора в пазах уложена трех-фазная обмотка 9, соединенная через рубильник 10 с внешней цепью 11. Обмотка ротора трех-фазная, соединенная звездой, свободные концы этой обмотки подведены к пальцам 1 на валу ротора. По пальцам скользят щетки 2, через которые обмотка ротора соединена с регулировочной муфтой скольжения 5, предназначенной для регулирования частоты вращения при работе установки в двигательном режиме, а так же в тормозном режиме при снятии характеристик двигателя. Момент на валу испытуемого двигателя на данном лабораторном стенде определяется электрическим динамометром с помощью индукционного датчика.

Основой данного датчика является постоянный магнит. Тарировку динамометра с индукционным датчиком целесообразно проводить в рабочих условиях.

Устройство для соединения двигателя с тормозом. В качестве соединительного вала, передающего крутящий момент от двигателя к тормозу, на данном лабораторном стенде применяется короткий двухшарнирный карданный вал, который закрывается для безопасности защитным кожухом.

Устройство для охлаждения двигателя. Система охлаждения двигателя на испытательном стенде, выполняется с использованием смесительного бака. Охлаждение двигателя осуществляется водой, подогретой до температуры, соответствующей нормальному тепловому режиму работы двигателя. Схема работы смесительного бака системы охлаждения двигателя представлена на рис. 22.

Рис. 22. Смесительный бак системы охлаждения двигателя.

Для охлаждения воды, поступающей из двигателя в смесительный бак 1 добавляется холодная вода из водопроводной сети. для того, чтобы избежать переполнения бака водой, на определенном уровне в баке устанавливается переливная труба 2. по которой избыток воды отводится в канализацию.

В качестве другого варианта для охлаждения двигателя предлагается использовать унифицированный радиатор.

Устройство для отвода отработавших газов. К выпускному коллектору двигателя присоединяется отводная труба. К трубопроводу, отводящему отработавшие газы, предъявляются следующие требования:

- длина трубопровода не должна превышать 6 метров;

- в местах касания со стенкой или полом трубопровод должен быть теплоизолирован;

- колена должны быть плавными, а их число не должно превышать трех;

- проходное сечение трубопровода не должно быть меньше проходного сечения выпускного коллектора;

- все соединения должны быть плотными, не допускающими прорыва отработавших газов;

- участки трубопровода проходящие в помещении, должны быть ограждены.

Устройство для питания двигателя топливом. Для обеспечения питания двигателя топливом на испытательном стенде должен быть предусмотрен топливный бак. Во избежание попадания топлива в цилиндры двигателя топливный бак необходимо располагать ниже уровня карбюратора. Для замера расхода топлива на стенде должно быть предусмотрено устройство измерения расхода топлива.

Органы управления двигателем. Органы управления двигателем должны быть выведены на пульт управления и иметь удобные и хорошо доступные рукоятки.

Измерительные устройства и приборы стенда. Подавляющее большинство измерений в двигателях внутреннего сгорания связано с необходимостью преобразования неэлектрической физической величины в электрическую. Это осуществляют либо непосредственно, либо путем предварительного преобразования их в другие неэлектрические параметры, например, в импульс света или иной параметр. Поэтому, различают датчики прямого и косвенного преобразования, причем датчики косвенного преобразования разделяют на параметрические и генераторные.

К параметрическим, относят датчики, в которых входная неэлектрическая величина, действуя на участок электрической цепи, питаемой от внешнего источника Э.Д.С., вызывает изменение соответствующего электрического параметра, как-то: сопротивления, емкости, индуктивности или взаимной индуктивности. К генераторным относятся датчики преобразования, в которых под действием входной неэлектрической величины, становятся источником Э.Д.С., генерируя, в том числе, термо-Э.Д.С. и пьезоэлектрический эффект.

При выборе датчика (преобразователя) того или иного типа, отдается предпочтение датчикам, обладающим линейной функцией преобразования, т. е. имеющим линейную характеристику и отличающимся большей чувствительностью и разрешающей способностью, быстродействием и малыми габаритами, позволяющими размещать их в труднодоступных зонах двигателя. Важно, чтобы датчики не мешали нормальному протеканию процесса, были надежны и обеспечивали дистанционность регистрации наблюдений.

Наиболее распространенными датчиками механических величин являются параметрические датчики омического сопротивления. Датчики сопротивления в простейшем случае являются датчиками реохордного типа и представляют собой каркас-изолятор намотанной на него проволокой высокого сопротивления, по которой перемещают движок-щетку, связанный с измерительной цепью прибора. Реохордные датчики выполняют по схеме реостатов и потенциометров для сравнительно больших перемещений.

В исследовательских целях широко применяют R-датчики, используя свойства размытых тензососопротивлений. Тензосопротивления бывают проволочные, фольговые и пленочные. Действие их основано на тензоэффекте, характеризуемом изменением активного сопротивления проводников при деформации последних.

Емкостные датчики представляют собой плоские конденсаторы, задающей переменной величиной в которых служит зазор между пластинами. В подавляющем большинстве их изготавливают с переменным зазором между пластинами.

Индуктивные датчики представляют собой электромагнитные устройства, индуктивность которых изменяется под действием входной неэлектрической величины – перемещения. Индукционные датчики отличаются от индуктивных тем, что имеют две раздельные обмотки. Индукционные датчики широко используются, например, для измерения частоты вращения валов, вибраций и для других целей, связанных с измерением линейных и угловых перемещений и ускорений.

Пьезоэлектрические датчики основаны на принципе пьезоэлектрического эффекта [10].

6.3. Прочностной расчет корпускных деталей стенда

В данном разделе предлагается рассчитать на прочность один из элементов конструкции стенда – подвесную балку, которая служит для постановки испытуемого двигателя внутрь кузова или его снятия.

Для облегчения операций по подъему (опусканию) груза, к задней части балки крепится электрическая или ручная лебедка, номинальной грузоподъемностью – до 250 кг. Такой предел обоснован максимальной массой груза, который предполагается поднимать. Длина троса лебедки вполне может уложиться в 3 м. Балка должна иметь возможность выдвигаться за пределы фургона и поэтому в подвешенном состоянии она перемещается по 3х2 роликам, жестко закрепленным вверху кузова автомобиля. Свободный ход ограничен одним пролетом, что составляет примерно

длины кузова.