Рис. 96. Стенд для испытания гидравлических цилиндров

Рис. 97. Схема установки для испытания шестерен по замкнутому контуру:
1 — электродвигатель; 2, 3, 10 и И — шестерни; 4, 8 и 9 — фланцы; 5 — торсионный вал; 6 — стрелка; 7 —труба; 12 — болт

Для повышения качества ремонта агрегатов важное значение имеет испытание их после ремонта под продолжительно действующей нагрузкой. Стенды для испытания агрегатов без нагрузки или под кратковременно действующей нагрузкой не обеспечивают высо- . кого качества. Испытания сопровождаются усиленным износом тормозных устройств и перегрузкой электродвигателя.

Обкатку и испытание шестеренчатых передач (в частности, коробок передач) следует производить на стендах, работающих по замкнутому контуру. При этом необходимые усилия между испытываемыми шестернями создают за счет внутренних сил без передачи через них полезной мощности, т. е. внешней нагрузки. Такая установка состоит из шестерен (рис. 97), которые находятся в постоянном зацеплении с шестернями. Вал, соединяющий эти шестерни, разрезан. В этом месте установлен специальный механизм для создания и измерения нагрузки на зубьях шестерен. С фланцем соединен тонкий нагрузочный вал (торсион), заканчивающийся фланцем. Стягивая фланцы болтом, можно создать закрутку вала и тем самым нагрузить шестерни определенным крутящим моментом. Измеряют крутящий момент стрелкой и трубой, на конце которой нанесены деления для определения закрутки вала.

Рис. 98. Стенд для обкатки коробок передач:
а — кинематическая схема стенда; б — схема определения момента закрутки

Электродвигателем все шестерни приводятся во вращение. При этом мощность, расходуемая на преодоление сил трения внутри системы, является незначительной.

Стенды, действующие по описанному выше принципу, работают устойчиво и экономично и являются довольно простыми установками, позволяющими регулировать нагрузку в широких пределах.

Обкатываемые коробки передач (рис. 98, а) для удобства чтения схемы коробки повернуты на 90°) замкнуты в общую кинематическую цепь посредством переднего и заднего редукторов с передаточным числом. Соединение главных валов коробок передач с задним редуктором — шарнирное при помощи муфт.

Валы переднего редуктора трубчатые; внутри них размещены два нагрузочных вала, работающих на кручение. Закрутка валов производится поворачиванием одного из фланцев относительно другого специальным рычагом с захватами (при неработающем электродвигателе) и соединением его болтами с другим фланцем.

Поршень соединен с шестерней пятизаходной червячной резьбой, поэтому при поступательном перемещении поршня под давлением масла, нагнетаемого насосом, шестерня повернется на некоторый угол. Вращение шестерни передается через редуктор на торсионный вал, осуществляя этим его закрутку, а следовательно, нагрузку на испытываемые коробки передач.

Нагрузка может сообщаться на ходу и возобновляться при каждом переключении реверсов испытываемых трансмиссий, для чего рычаги реверсов блокируют с золотником управления.

Величина нагрузки может изменяться золотником в широких пределах -путем регулирования времени поступления масла в цилиндр.

Испытание двигателей внутреннего сгорания на ремонтных предприятиях производят в следующей последовательности: подготовка двигателя к испытаниям, холодная обкатка, горячая обкатка и контрольный осмотр.

Рис. 99. Кинематическая схема стенда для испытания трансмиссий моторных катков:
1 — электродвигатель (14 квт); 2 — гидравлический нагружатель; 3 — масляный насос; 4 — редуктор; 5 — торсионный вал; 6 — испытываемые трансмиссии; 7 — муфта

Подготовка двигателей к испытаниям. Собранные двигатели, направляемые на обкатку и испытания, должны быть полностью укомплектованы и иметь контрольную карточку за подписью контролера ОТК и бригадира сборочного цеха.

После окончательной сборки дизеля необходимо проверить и записать в контрольную карточку угол опережения подачи топлива насосом и фазы распределения дизеля. Допустимые отклонения угла опережения подачи топлива составляют ±2°, фаз распределения ±5°.

Дизель, полностью укомплектованный, при снятом нижнем картере испытывается на водонепроницаемость .в соединениях: пускового двигателя с дизелем, головки цилиндров с блоком и гильзой, водяных патрубков с блоком цилиндров, а также в уплотнениях верхнего и нижнего поясов гильз.

Двигатель не должен быть окрашен так как в таком виде легче обнаружить утечку воды, масла или газов. Окрашивают двигатель после испытания и окончательной приемки.

Ответственные крепления (подшипники коленчатого вала и головки цилиндров) должны быть окончательно затянуты динамометрическим ключом с соблюдением необходимых усилий и порядка затяжки отдельных болтов и шпилек.

Рис. 100. Цилиндр гидравлического нагружателя:
1 — ведущий вал; 2 — штуцер для подвода масла; 3 — неподвижный корпус;
4 — многодисковая фрикционная муфта; 5 — поршень; 6 — вращающийся цилиндр; 7 — ведущая шестерня; 8 — редуктор; 9— торсионный вал

Холодная обкатка двигателя производится для предварительной приработки деталей и .проверки работы манометра и всей масляной системы, а также состояния узлов и ответственных деталей. Обкатываемый двигатель полностью заправляют чистым маслом (до верхней метки маслоуказателя) и прирабатывают без форсунок с обильной смазкой цилиндров, .подшипников и других деталей. Топливную систему выключают.

Скорость вращения вала двигателя при холодной обкатке повышают постепенно, начиная с числа оборотов, составляющего 1/3—1/4 нормальных оборотов двигателя.

Момент окончания обкатки определяется по относительной легкости проворачивания коленчатого вала. Для холодной обкатки дизеля требуется мощность 20—40 л. с. при 900 об/мин. По мере приработки деталей потребная мощность падает до 10—15 л. с.

Сократить время на обкатку двигателя можно, применяя специальные современные технологические процессы, повышающие точность обработки и качество поверхности деталей. Для этого применяют электролитическое омеднение или облуживание трущихся поверхностей деталей (в частности поршней) высококачественную чистовую отделку шеек валов, поршневых пальцев и других деталей.

Холодная обкатка без последующей горячей обкатки недостаточно эффективна, так как температурные условия при холодной обкатке отличны от действительных условий работы двигателя (при горячей обкатке).

Горячая обкатка двигателя. Во время испытаний на газу без нагрузки производят регулировку клапанов, топливной системы, выслушивание и наружный осмотр дизеля для обнаружения дефектов двигателя при его работе. Перед пуском дизеля необходимо проверить зазоры клапанов, установку фаз газораспределения и впрыска топлива.

Карбюраторные двигатели должны иопытываться вместе со своими карбюраторами, дизели — со своей топливной аппаратурой.

Число оборотов коленчатого вала двигателя при испытании постепенно увеличивается.

Режим горячей обкатки дизеля КДМ-100 на холостом ходу: 500, 650, 900 и 1050 об/мин по 5 мин для каждого числа оборотов.

Дизель на холостом ходу должен иметь минимально устойчивые обороты не выше 500 об/мин. Выхлоп должен быть бездымным.

Горячая приработка дизелей под нагрузкой состоит в постепенной нагрузке его различными тормозными устройствами.

При этом испытании производится окончательная регулировка топливной системы, регуляторов и зазоров клапанов.

Температура масла в картере двигателя, проходящего горячую обкатку под нагрузкой, не должна превышать 80°. Температура охлаждающей воды в отводящих трубопроводах двигателя должна быть в пределах 75—85°.

При обкатке или испытании двигателей на газу могут обнаружиться неисправности в механизмах; такие двигатели подвергаются повторной разборке, устранению неисправностей, сборке и испытанию.

При горячей обкатке особое внимание обращают на выбор режима, так как при повышении числа оборотов возможна перегрузка еще не приработавшихся поверхностей трения, даже при условии работы двигателя на холостом ходу. Чрезмерно малые обороты коленчатого вала также опасны, так как при этом возможна недостаточность смазки неприработавшихся поверхностей трения деталей.

Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ВНИИМЭС) предложил ускоренный 7-часовой метод полной обкатки тракторных двигателей, который заменяет стандартный 68,5-часовой метод. Под полной понимается такая обкатка, после которой двигатель мог бы сдаваться в нормальную эксплуатацию без дополнительной обкатки и без ограничений эксплуатационной нагрузки.

Качественные показатели при 7-часовом методе обкатки достигаются в результате:
1) применения веретенного масла, имеющего достаточную вязкость и маслянистость для предотвращения непосредственного контакта между приработанными поверхностями на всех обкаточных нагрузках и в то же время достаточную подвижность для предупреждения абразивного износа даже при относительно высокой форсировке приработки; на болыи их нагрузках (80—100 л. с.) вязкость веретенного масла оказывается недостаточной, поэтому дальнейшая обкатка производится на дизельном масле;
2) выполнения холодной обкатки по трем этапам с применением обкатки при переменном давлении сжатия в цилиндрах, а также правильного выбора всех режимов обкатки по скорости, нагрузке и продолжительности.

Исследования, проводившиеся указанным институтом, выявили, что начало приработки с полной компрессией сопровождается высоким съемом металла с поверхности гильз цилиндров. Для устранения этого явления было разработано приспособление (рис. 101), устанавливаемое вместо форсунки для снижения давления сжатия, позволяющее выполнять холодную обкатку но трем этапам: прокручивание без компрессии, с переменным давлением сжатия в цилиндрах и с полной компрессией. Результаты испытаний показали, что обкатка за три этапа постепенно снижает съем металла с прирабатывающейся поверхности.
Контрольные испытания производят для определения у отремонтированных двигателей мощности, удельного расхода топлива и минимально устойчивых оборотов коленчатого вала. Для проведения контрольных испытаний двигатель нагружают тормозными устройствами с приборами для замера мощности. Работа двигателя с регулятором должна быть устойчивой, без перебоев в пределах всех нагрузок, начиная от холостого хода и кончая максимальной мощностью.

Во время работы двигателя не должны нагреваться шатунные и коренные подшипники, втулки распределительного вала, и заднего валика вентилятора. Не допускается стук подшипников, маховика, поршней, поршневых пальцев и системы газораспределения, выбрасывание или протекание масла, топлива и воды через люки, пробки, сальники, прокладки, резьбовые соединения и шланги. После испытания и регулирования числа оборотов регулятор двигателя должен быть запломбирован.

По окончании испытаний производят контрольный осмотр дизеля на специальном стенде, при этом снимают и тщательно промывают картер, промывают и проверяют масляные фильтры, проверяют надежность крепления к дизелю пускового двигателя, регулятора с топливным насосом и других узлов. После этого дизель промывают и заправляют свежим маслом, марка которого должна соответствовать времени года.

Карбюраторный двигатель должен безотказно запускаться от рукоятки, а дизель — от пускового двигателя. Во время испытания двигателей ведется журнал, в который заносят время испытания, обнаруженные дефекты и неисправности, результаты испытаний на тормозном стенде, подтверждаемые подписью лиц, производивших испытание и приемку двигателей.
Виды тормозных установок

Рис. 101. Приспособление для снижения степени сжатия двигателя: 1 — дополнительная камера; 2 — предкамера; 3 — головка цилиндров

Для горячей обкатки двигателей и проведения контрольных ис-. пытаний применяют механические, гидравлические и электрические тормозные установки. Наиболее простым является механический тормоз, состоящий из .приводного вала, соединяемого с коленчатым валом двигателя, и тормозного шкива, который охватывается деревянными колодками и лентой. При натяжении ленты колодки прижимаются к шкиву и тормозят его. Для охлаждения шкива внутрь его подводят воду.

Конец рычага тормоза, присоединенного к колодке, опирается на платформу весов. Развиваемая двигателем мощность поглощается работой сил трения шкива о колодки тормоза.

Существенными недостатками механического тормоза являются невысокая точность замера мощности, необходимость охлаждения колодок струей воды и неустойчивая работа тормоза из-за изменения коэффициента трения между колодками и тормозным шкивом во время работы. Вследствие указанных недостатков механические тормоза не применяются для испытаний двигателей.

Обкаточно-тормозной стенд с гидротормозом предназначен для холодной и горячей обкатки и испытания двигателей тракторов и автомобилей.

Стенд состоит из приспособления для установки двигателей, гидравлического тормоза, весового механизма, обгонной муфты, коробки передач, электродвигателя, пульта управления, бачков для топлива, системы питания водой и ограждений. Все узлы, кроме пульта управления и бачков, установлены на фундаменте.

Гидравлический тормоз предназначен для поглощения мощности испытываемого двигателя. Он представляет собой барабан с внутренними полостями, образованными неподвижными рифлеными дисками-перегородками и двумя боковинами. Внутри полостей вращается ротор с перфорированными дисками диаметром 500 мм. Гидравлический тормоз разделен глухим диском на две камеры, в каждую из которых подается вода.

При испытании двигателя вода, попадая в тормоз через камеры, увлекается дисками ротора и центробежными силами отбрасывается к периферии, где, образуя кольцо, создает сопротивление вращающемуся ротору. Сила сопротивления зависит от скорости вращения ротора и толщины водяного кольца. Изменение толщины водяного кольца в тормозе, а следовательно, и силы сопротивления производится при помощи двух клапанных механизмов с раздельным управлением.

На стенде проводят испытания двигателей мощностью до 140 л. с. при 1000 об/мин.

Для снятия характеристики двигатель соединяют с тормозом и устанавливают на определенное число оборотов, затем в тормоз подают воду. Вследствие торможения число оборотов двигателя падает, поэтому, открывая дроссель, число оборотов доводят до желаемого, а затем загрузочными клапанами, изменяя количество поступающей воды, увеличивают тормозное усилие, пока число оборотов двигателя не начнет уменьшаться. В этот момент записывают показания весов тормоза.

Преимуществами гидравлического тормоза перед механическим являются: устойчивая работа и четкие показания мощности, незначительная занимаемая площадь, невысокая стоимость.

Для обслуживания тормоза не требуется персонала высокой квалификации.

Относительным недостатком тормоза является необходимость значительного количества воды для его охлаждения, вследствие чего он мало применяется на ремонтных заводах.

Для электрического тормоза может быть использован обратимый генератор постоянного тока, которым можно производить торможение и проворачивание испытываемых двигателей.

Определение частных потерь w (на вентиляцию, нагревание и др.) представляет значительные трудности, так как величина их колеблется в зависимости от мощности и числа оборотов двигателя, Чтобы устранить эти неудобства, тормозные генераторы выполняют в виде балансирных генераторов, которые в отличие от обычных имеют статор, подвешенный на подшипниках качения, укрепленных в стойках плиты.

Государственным научно-исследовательским технологическим институтом (ГосНИТИ) на базе асинхронных электродвигателей с фазовым ротором разработаны электрические обкаточно-тормозные стенды для тракторных двигателей.

Электрический стенд СТЭ-40 ГосНИТИ предназначен для обкатки и испытания двигателей КДМ-100 и состоит из электрического двигателя-тормоза, редуктора, регулировочного реостата, весового механизма с пультом управления и приспособлений для установки двигателя и для замера расхода топлива.

Электрическим тормозом является асинхронный электродвигатель типа АК-91-8 мощностью 40 кет и напряжением 220 или 380 в при 720 об/мин.

Электродвигатель (рис. 102) балансирно установлен на плите в опорных цапфах, прикрепленных к его корпусу. На правой стойке установлен привод к датчику дистанционного электрического тахометра. Электродвигатель соединен с редуктором гибкой муфтой 8. На левой стойке крепится щеткодержатель, который совместно с коллектором закрывается кожухом.

Редуктор имеет ступени: понижающую — для малооборотных двигателей, и повышающую — для высокооборотных автомобильных двигателей. Реостат жидкостного типа предназначен для пуска электродвигателя и регулирования его скорости вращения, а также для регулирования нагрузки испытываемого двигателя.

На стенде электродвигатель работает на двух режимах: в режиме двигателя при холодной обкатке и в режиме генератора при горячей обкатке и испытании двигателей внутреннего сгорания.

Рис. 102. Электрическая тормозная балансирная установка: 1 — стойка; 2— коллектор; 3 — кожух; 4 — щеткодержатель; 5 — электродвигатель; 6 — цапфа; 7 — подшипник; 8 — гибкая муфта; 9 — электрический тахометр; 10 — плита

Так как электродвигатель не является короткозамкнутым, а имеет фазовый ротор, то реостатом, постоянно включенным в цепь ротора, регулируют обороты при холодной обкатке двигателей. Регулирование скорости коленчатого вала — бесступенчатое в пределах 200—700 об/мин. Этим же реостатам регулируют нагрузку, создаваемую электродвигателем при работе в режиме генератора. Тормозная мощность стенда ограничена нагрузкой по весовому механизму в 100 кГ и регулируется бесступенчато.

Реостат состоит из -бака, наполненного 1,0-1,5%-ным раствором кальцинированной соды в воде, и вала с электродами, изолированными друг от друга и от вала. К каждому электроду (рис. 103) подводится фаза обмотки ротора, и через раствор происходит ее замыкание. Вал с электродами проворачивается в опорах от червячного привода. В зависимости от площади погружения электредов в раствор изменяется активное сопротивление в обмотках ротора.

Рис. 103. Регулировочный реостат:
1 — кожух; 2 —электроды; 3 — вал; 4 — текстолитовые кольца; 5 и б — баки; 7 — подшипник; 8 — насос; 9 — червячный привод

На рис. 104 показана сравнительная характеристика различных тормозных устройств. При случайном увеличении мощности двигателя мощность гидравлического тормоза Nr, пропорциональная кубу числа оборотов, резко возрастает и не позволяет двигателю увеличить обороты. Наоборот, уменьшение мощности двигателя вызывает резкое уменьшение мощности тормоза, и двигатель быстро восстанавливает обороты.

У электрических тормозов изменение мощности N3 происходит приблизительно пропорционально квадрату числа оборотов двигателя; поэтому возможна автоматическая регулировка, но в меньшей степени, чем у гидравлических тормозов. Худшим саморегулированием обладают механические тормоза, у которых мощность NM пропорциональна первой степени числа оборотов.

Определение расхода топлива во время испытания двигателя производится тремя способами:
1) по израсходованному объему топлива за определенный промежуток времени;
2) подсчетом расхода топлива по весу за определенный промежуток времени;
3) непрерывным измерением расхода топлива.