Спосіб дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів дизеля з системою локального охолодження

Спосіб дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів дизеля з системою локального охолодження, який включає нагрівання вогневого днища дослідної головки циліндрів, яке автомати 3 Недоліки аналога. Спосіб - аналог дослідження теплового стану не забезпечує достатню достовірність і точність результатів. В даному випадку моделювання теплового стану поршня з використанням безмоторного стенду побудовано на використанні раніше отриманих з моторного експерименту або розрахунковим шляхом температурних полів поршня. При даному способі однакові або ж близькі значення температур в контрольних точках деталі можна отримати, змінюючи в широкому діапазоні як інтенсивність нагрівання, так і інтенсивність охолодження. При цьому змодельоване температурне поле може не відтворювати дійсний розподіл теплових потоків, характерний для працюючого двигуна. За прототип прийнято спосіб дослідження, який використовується при випробування головки циліндрів на термоутомлену міцність [2]. Спосіб дослідження, що проводиться на безмоторному стенді, включає нагрівання вогневого днища дослідної головки циліндрів, яке підтримується автоматично в залежності від показань термопар, встановлених в днищі дослідної головки, заміри температури в контрольних точках вогневого днища дослідної головки циліндрів. Недоліки прототипу. Такий спосіб дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів не забезпечує достатньої точності і достовірності результатів, а також пов'язаний з додатковими витратами часу на створення складної конструкції джерела нагрівання у вигляді камери згоряння з системами постачання повітря та палива. Нагрівання теплового днища, згідно способу-прототипу, автоматично скеровується в залежності від показань термопар, встановлених у вогневому днищі дослідної головки, а саме джерело нагрівання імітує роботу камери згоряння. Таким чином, умови нагрівання днища головки частково наближені до умов на працюючому двигуні, однак і при такому способі дослідження визначальним чинником залишається лише температура поля днища в контрольних точках. При цьому змодельоване в безмоторному експерименті температурне поле може не відображати дійсний розподіл теплопідвідних та тепловідвідних потоків. Характер їх розподілу може бути суттєво різним для близьких температурних полів. Задача корисної моделі - підвищення точності і достовірності результатів дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів з системою локального охолодження та прискорення випробувань з доведення конструкції. Поставлена задача вирішується наступним чином. Відомий спосіб дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів дизеля з системою локального охолодження включає нагрівання вогневого днища дослідної головки циліндрів від джерела нагрівання, яке автоматично підтримується в залежності від показань термопар, встановлених у вогневому днищі дослідної головки, рідинне циркуляційне охолодження головки з використанням трубопроводів та запірних органів, вимірювання та реєстрацію температур в контрольних точках вогневого днища дослідної головки. Згідно запропонованій корисній моделі, спосіб до 55737 4 слідження теплового стану дослідної головки полягає в наступному. Дослідну головку циліндрів дизеля за допомогою трубопроводів та запірних органів, підключають до штатної головки циліндрів працюючого двигуна та контролюють одночасно температури вогневого днища дослідної і вогневого днища штатної головок, за допомогою термопар, встановлених дослідній і штатній головках, автоматично підтримують нагрівання дослідної головки в залежності від температури штатної. На фіг. приведена схема реалізації способу дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів. Схема включає: дослідну головку 1, штатну головку 2 працюючого дизеля 3, з'єднувальні трубопроводи 4, запірні органи 5, термопари 6, встановлені у вогневому днищі 7 дослідної головки і термопари 8, встановлені у вогневому днищі 9 штатної головки, а також джерело для нагрівання 10 дослідної головки. Згідно корисної моделі, спосіб дослідження заклечається в тому, що дослідну головку 1, за допомогою трубопроводів 4 і запірних органів 5, підключають до системи рідинного охолодження працюючого дизеля 3, контролюючи при цьому, за допомогою термопар 6 у вогневому днищі 7 дослідної головки 1 і термопар 8 у вогневому днищі 9 штатної головки 2 температури їх нагрівання, а також температури охолоджуючих рідин у штатній і дослідній головках, змінюючи автоматично інтенсивність нагрівання від джерела 10 головки в залежності від реальних температур вогневого днища 9 штатної головки 2 працюючого дизеля 3. При цьому умови нагрівання від джерела 10 і охолодження дослідної головки 1 повністю відповідають умовам нагрівання штатної головки, так як системи їх рідинного охолодження об'єднані, використовують той самий рідинний теплоносій при одній температурі на усталеному режимі роботи дизеля 3. Задавши, таким чином, однозначно температуру основного (рідинного) охолодження можна, змінюючи лише нагрівання вогневого днища 7 дослідної головки 1, відтворити в експерименті дійсний розподіл теплопідвідних і тепловідвідних потоків до днища 7 дослідної головки, а також отримати достовірну і точну інформацію щодо впливу локального охолодження на температурний стан днища головки, скоротити тривалість випробувань головки циліндрів з системою локального охолодження. Безпосереднє проведення випробування з доведенням конструкції головки на працюючому дизелі пов'язано зі зростанням небезпеки руйнування днища головки, внаслідок, наприклад, невдало вибраних геометричних параметрів каналів системи локального охолодження на початкових етапах доведення конструкції. Лише розрахункові дослідження теплонапруженого стану дослідної головки циліндрів не зможуть забезпечити достатньої точності і достовірності результатів без проведення експерименту для уточнення граничних умов математичної моделі. З використанням заявленої корисної моделі були проведені дослідження теплового стану відсіку дослідної головки циліндрів тракторного дизеля 6ЧН13/11,5, підключеного до системи рідинного охолодження штатної головки цього ж дизеля при 5 55737 його роботі по навантажувальній характеристиці на режимі з n=1600хв-1. Для контролю теплового стану було встановлено по три термопари в днище штатної головки та днище дослідної головки на відстані 5мм від поверхні вогневого днища. Термопари встановлювалися в ті самі точки вогневого днища в штатній (температури t i' , С) і дослідної (температури t i'' , С) головок: точка 1 - поблизу сідла впускного клапана; точка 2 - в зоні міжклапанної перетинки; точка 3 - поблизу сідла впускного клапана. Контролювалися також температури охолоджуючої рідини на виході зі штатної головки ' '' t в і на виході з дослідної головки - t в . Результати досліджень приведено в таблиці. Використання заявленої корисної моделі підвищує точність і достовірність результатів дослідження теплового стану дослідної головки циліндрів з системою локального охолодження на етапі 6 доведення конструкції головки за рахунок експериментального моделювання умов протікання теплообмінних процесів, максимально наближених до умов на працюючому дизелі. Скорочуються також терміни проведення випробувань, підвищується рівень безпеки таких випробувань. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство № 119 67 21 G01M 15/00 СССР. Стенд для исследования теплонапряженного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания / А.Ф. Шеховцов, Ф.И. Абрамчук, A.M. Бачевский. Опубл. 18.05.84. 2. Авторское свидетельство № 119 34 92 G01M 15/00 СССР. Стенд для испытания головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания на термоусталостную прочность / А.Л. Новенников. А.И. Яманин, А.А. Мухарский и др. Опубл. 21.06.84. Таблиця Результати дослідження теплового стану дослідної головки (відсіку) циліндрів дизеля 6ЧН13/11,5 Температури в контрольних точках, °С № реж. n, хв.-1 Ne, кВт ' t в °С , '' t в °С , ' t1 t '2 t '3 ' t1' ' t '2 ' t '3 1 2 3 4 1600 1600 1600 1600 94 70,5 41 23 82 80 79 69 83 80,5 79,5 70 320 300 290 270 325 306 295 272 295 290 282 265 322 302 291 269 326 307 294 272,5 294 291 283 263 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 55737 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601