Теплотехнические стендовые испытания систем охлаждения

Целью испытаний является определение температуры жидкости, воздуха и смазочного масла моторной установки в тракторной комплектации. Испытания проводятся в тепловой камере испытательного бокса, обеспечивающей имитацию заданных температурных условий. Испытательный бокс снабжен приточно-вытяжной вентиляцией. Нагрев воздуха в боксе осуществляется вследствие выделения теплоты от работающего двигателя. При достижении в боксе заданной температуры воздуха вентиляция обеспечивает поддержание ее в требуемых пределах. Регулирование температуры осуществляется автоматически путем включения вентиляции по сигналу датчика температуры воздуха в боксе. При проведении испытаний в боксе должна поддерживаться температура +10...+45 °С с допуском ±1 °С. При автоматическом регулировании время установки заданного температурного режима в помещении тепловой камеры составляет не более 30...40 мин с момента выхода двигателя на заданный нагрузочный режим работы, в последующем в процессе испытаний при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя время стабилизации заданной температуры 5...8 мин.

Схема стенда, оборудованного для тепловых испытаний систем охлаждения моторных установок, приведена на рис. 6.3. Стенд состоит из динамометра постоянного тока, конструкция которого приспособлена для измерения крутящего момента и частоты вращения. Испытательная установка может работать в режиме двигателя или в режиме генератора. В режиме двигателя осуществляется вращение коленчатого вала испытуемого двигателя динамометром, в режиме генератора — загрузка испытуемого двигателя. Величина тормозного момента определяется по реактивному моменту динамометра. Реактивный момент на статоре, создаваемый силами взаимодействия электромагнитных полей ротора и статора, равен моменту, приложенному к ротору. Момент замеряется весовым устройством динамометра.

Двигатель устанавливается на одной оси с динамометром и соединяется с ним муфтой. Стенд оснащен аппаратурой, обеспечи-

б.З. Схема стенда для испытаний систем охлаждения моторнотрансмиссионных установок

Рис. б.З. Схема стенда для испытаний систем охлаждения моторнотрансмиссионных установок:

1 — расходомер; 2 — двигатель; 3 — динамометр постоянного тока; 4 — программное управление; 5 — измерительно-вычислительный комплекс; 6 — установка подогрева масла

вающей питание двигателя и замер расхода топлива 1, отвода отработавших газов и замер их температуры, охлаждения жидкости и масла, а также замер расхода теплоносителей, их температуры в патрубках на входе в радиатор и выходе. Контроль и замер параметров двигателя и систем обеспечения его работы осуществляется измерительно-вычислительным комплексом (ИВК) 5, и программным устройством 4. С целью обеспечить возможность проведения тепловых испытаний других агрегатов стенд оснащен системой 6 подогрева масла других радиаторов (трансмиссии и гидроотбора мощности).

Топливная система обеспечивает питание двигателя топливом и позволяет выполнить точный замер его расхода при испытаниях расходомером. Расходомер 1 измеряет расход топлива путем отсчета времени, в течение которого расходуется определенное количество топлива. Расходомер позволяет осуществлять контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Система охлаждения стенда обеспечивает подвод охлаждающей жидкости к двигателю и регулирование его температурного режима. При работе двигателя с собственной системой охлаждения температурный режим регулируется термостатом, автоматическим включением вентилятора и шторкой, а при использовании стендовой системы охлаждения — количеством подаваемой жидкости к двигателю.

Для смазки двигателя используется собственная система смазывания. Смазочная система обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя и его охлаждение масляным радиатором или жидкостно-масляным теплообменником. При испытаниях масляных радиаторов трансмиссии и гидросистемы отбора мощности (ГСОМ) осуществляется подогрев масла и его циркуляция через радиаторы.

Запуск двигателя на стенде производится динамометром при его работе в режиме двигателя. При специальных испытаниях двигатель может запускаться электростартером.

Система выпуска отработавших газов стенда оборудована вытяжкой, которая обеспечивает отвод газов и искрогашение.

Пульт стенда 5 оснащен контрольно-измерительными и регистрирующими приборами, обеспечивающими управление стендом и испытуемым двигателем в ручном и автоматическом режимах с помощью программного управления 4. Программное управление и измерительно-вычислительный комплекс предназначены для сбора, обработки, документирования и храпения полученной во время испытаний информации, анализа результатов испытаний, контроля за работой моторной установки и всего комплекса в целом, аварийной системы и сигнализации. Комплекс применяется для автоматизированных стендовых испытаний моторных установок, определения эффективности работы системы охлаждения двигателя, стендовых испытаний двигателя в соответствии с нормативными стандартами, проверки расчетных результатов, методик расчета и других исследований. ИВК оснащен вычислительным модулем для обработки результатов испытаний и графическим модулем для построения по результатам испытаний функциональных графиков и характеристик двигателя. Управляющий модуль ИВК обеспечивает управление моментом, частотой вращения, расходо-

428

мером, остальными программными модулями и внешними устройствами во всем диапазоне параметров и с заданной погрешностью.

Стенд и агрегаты системы охлаждения оспагцепы датчиками и измерительной аппаратурой (рис. 6.4). Параметры моторной установки и системы охлаждения, измеряемые при тепловых испытаниях, а также погрешность измерения приведены в табл. 6.2. Испытания проводятся при заданных температурах окружающего воздуха в тепловой камере, для условий нормального климата tQкр = 35 ± 2 °С, тропического — tOKp = 45 ± 2 °С.

При проведении тепловых испытаний системы охлаждения производится замер выброса массы жидкости из радиатора через паровоздушный клапан. При испытаниях фиксируется масса выбитой из радиатора жидкости, момент начала и окончания се выбивания, продолжительность выбивания жидкости, температура и давление в начале и в конце выбивания жидкости.

Перед тепловыми испытаниями и после проводится контрольное торможение и регулировка двигателя. При контрольном торможении двигателя до тепловых испытаний проводится подрегулировка его выходных параметров на величину эксплуатационной мощности с учетом плюсового допуска на се отклонение, указанного в технических условиях на двигатель.

Тепловые испытания системы охлаждения позволяют установить значение критерия оценки системы — температуры охлаждающей жидкости па выходе из двигателя, температурные и расходные параметры теплоносителей, па основании полученных данным рассчитать критерии эффективности системы и определить ее способность обеспечивать температурный режим в заданных условиях эксплуатации.

Программа проведения испытаний системы охлаждения основывается па техническом задании или служебной записке.

В них указывается вид испытаний: параметрические, функциональные или контрольные.

Объектом испытаний может быть полнокомплектная система охлаждения в составе с дизелем и элементами капотирования, установленными в соответствии с технической документацией па трактор, или система охлаждения переменной комплектации — другой тип радиатора или радиатор с другой поверхностью

Схема подключения измерительной аппаратуры и датчиков при испытании системы охлаждения

Рис. 6.4. Схема подключения измерительной аппаратуры и датчиков при испытании системы охлаждения: о — точки замера давления в системе охлаждения; X— точки замера температуры; 1 — ртутный термометр для замера температуры воздуха перед радиаторами; 2 — облицовка радиатора; 3 — капот; 4 — гидроусилитель рулевого управления; 5 — масляный радиатор; 6 водяной радиатор; 7 — манометр для замера давления в системе охлаждения; 8 — термопара для замера температуры воды па выходе из двигателя; 9 — трубка Пито — Прандтля; 10 — термопара для замера температуры выхлопных газов; 11 — двигатель; 12 — ртутный термометр для замера температуры воздуха на всасывании; 13 — экран па выходе воздуха из капота; 14 — схема замера величины протока масла через маслорадиатор; 14А — манометр для замера гидросопротивления масло- радиатора; 14Б — счетчик жидкостей «Рошар»; 14В — крапы управления; 14Г — термопара для замера температуры масла на выходе из двигателя; 14Д — термопара для замера температуры масла на входе в двигатель; 141: — центробежный масляный фильтр; 15 — термопара для замера температуры воды на входе в двигатель; 16 — кожух вентилятора; 17 — вентилятор; 18 — шторка радиатора; 19 — передний брус трактора; 20 — чашечный анемометр;

21 — направляющий аппарат для замера расхода воздуха

Параметр

Погреш-

Средство измерения

ность измерения параметра

Название

Предел

измерения

Класс

точно

сти

Погреш

ность

измерения

Частота вращения вентилятора пп

10 мин-1

Частотомер

0...104 мин-1

-

±1,0 мин-1

Крутящий момент Мкр

1,0 Н • м

Весовая головка тормоза

0...103 Н • м

1,5

1,0 Н • м

Расход топлива GT

0,005 кг/ч

Расходомер

3...30 кг/ч

0,5

0,5 %

Температура топлива tT

1,0 °С

Потенциометр

0...200 °С

0,5

1,0 °С

Температура отработавших газов ?г

10 °С

Термопара ХК

0...900 °С

1,0

10 °С

Давление масла в системе смазки рм

0,1 кПа

Манометр

0...1.6 кПа

1,5

0,1 кПа

Температура охлаждающей жидкости: на входе в радиатор tV2

о

о

О

Потенциометр

и

о

о

ю

о

0,5

о

о

О

на выходе из радиатора tVi Температура масла: на входе в радиатор ?м2

1,0 °с

Потенциометр

0...150 °С

0,5

1,0 °с

на выходе из радиатора ?м1 Температура воздуха: на входе в радиатор tW

о

о

о

Потенциометр

и

о

о

ю

о

0,5

о

о

о

на выходе из радиатора t°С Давление в верхнем бачке радиатора pv

0,005 МПа

Манометр образцовый

0...0.16 МПа

0,5

0,005 МПа

Расход охлаждающей жидкости Gv

0,03GV

Расходомер

0...600 л/мин

1,5

0,1 л/мин

Глава 6. Методы экспериментальных исследований и испытаний

Расход масла GM

0,01 GM

Счетчик

0...100 л/мин

0,5

1,0 л/мин

Скорость воздуха vw

0,1 м/с

Анемометр

1...10 м/с

1,5

0,1 м/с

Температура окружающей среды ?окр

1,0 °С

Потенциометр

0...200 °С

0,5

1,0 °С

Барометрическое давление р(жр

0,1 кПа

Барометр-анероид метрологический

70...80 кПа

1,5

0,1 кПа

Относительная влажность воздуха Vw

-

Психрометр

0...100 %

1.5

2,0 %

6.4. Теплотехнические стендовые испытания систем охлаждения охлаждения, вентилятор, водяной паеое с переменными параметрами или капотирование другого конструктивного исполнения.

Цель испытаний указывается в техническом задании и в зависимости от вида испытаний, комплектации системы может быть следующей:

  • ? определение температурных показателей охлаждающей жидкости, смазочного масла и воздуха системы охлаждения в составе с дизелем при полном капотировании в условиях, приближенных к реальным в эксплуатации;
  • ? оценка способности системы обеспечивать охлаждение дизеля при максимальных температурах окружающей среды;
  • ? определение граничных температур окружающей среды, при которых допускается эксплуатация системы охлаждения в данной комплектации;
  • ? определение действительных или требуемых параметров радиатора, вентилятора или водяного насоса в заданной комплектации системы охлаждения в составе с дизелем и капотированием.

Критерием оценки системы охлаждения при испытаниях является температура охлаждающей жидкости, по которой контролируется тепловое состояние дизеля. Температура охлаждающей жидкости па выходе из дизеля при испытаниях должна быть в пределах ty2 ~ 95^2 °С.

Объект испытаний — система охлаждения должна соответствовать технической документации па изготовление, комплектующие системы — действующим стандартам или техническим условиям. В технической документации па радиатор должны быть указаны коэффициент теплопередачи, аэродинамическое и гидравлическое сопротивление.

Дизель, в составе с которым испытывается система охлаждения, должен быть комплектным, обкатанным в соответствии техническими условиями изготовителя. В технической документации па дизель указываются мощностные и экономические параметры, производительность вентилятора и водяного насоса при поминальной частоте вращения. До проведения испытаний систем охлаждения проводится торможение дизеля путем снятия регуляторных характеристик по ГОСТ 18509-88 с целью определить действительные значения мощностных и экономических параметров. При необходимости выполняется подрегулировка его выходных пара-

433

метров на величину эксплуатационной мощности с учетом плюсового допуска па ее отклонение, указанной в технических условиях на дизель. После проведения испытаний системы охлаждения производится контрольное торможение дизеля с целью проверить стабильность сохранения регулировочных показателей и неизменности показателей дизеля.

Условия проведения испытаний указываются в техническом задании. Они должны соответствовать условиям климата. Стандартными условиями испытаний являются атмосферное давление

96,0... 103,8 кПа, относительная влажность — нс более 90 %, температура окружающей среды устанавливается в соответствии с заданием. Возможна имитация и других условий испытаний по температуре окружающей среды и влажности воздуха.

Измеряемые и контролируемые параметры, средства измерения, погрешности приборов при тепловых испытаниях системы охлаждения приведены в табл. 6.2.

После стабилизации температурного режима двигателя и условий испытаний в тепловой камере производится регистрация измеряемых параметров в шестикратной повторности в течение часа. Переход па режим максимального крутящего момента производится без остановки двигателя. Скорость вращения коленчатого вала двигателя па режиме максимального крутящего момента равна

^кр 6,6 71 е ном-

Расход теплоносителей через водяной и масляный радиаторы производится па скоростных режимах, соответствующих поминальной частоте вращения и частоте вращения максимального крутящего момента при установившейся температуре теплоносителей. Расход потока воздуха через радиатор определяется методом измерения его средней скорости перед фронтом водяного радиатора не менее чем в девяти точках, равнорасположенных в воздухомерной трубе. Расход охлаждающей жидкости определяется расходомером.

При разработке принципиально новых конструкций систем охлаждения и радиаторов, отличающихся формой, размерами и геометрией гидравлического тракта, проводятся испытания жидкостного тракта с целью определить:

  • ? общее гидравлическое сопротивление радиаторов;
  • ? гидравлическое сопротивление отдельных элементов тракта системы охлаждения;
  • 434
  • ? равномерность распределения жидкости по сердцевине радиатора;
  • ? паро- и воздухоотделение в радиаторе.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >