Электрооборудование стендов для испытания автотракторных двигателей

Стендовая обкатка и испытание автотракторных двигателей после сборки — важнейшие операции в технологическом процессе ремонта По характеру обкатки различают два режима — холодный и горячий В первом случае электродвигатель приводит в движение двигатель внутреннего сгорания (ДВС), а во втором ДВС работает на тормозное устройство — электродвигатель, находящийся в тормозном режиме Продолжительность и интенсивность обкатки определяются техническими условиями на ремонт ДВС.

Анализ технических требований на ремонт ДВС показывает, что для высококачественной обкатки всех ремонтируемых двигателей привод стенда должен обеспечивать плавное регулирование частоты вращения в широких пределах, обладать достаточным моментом при трогании ДВС и соответствовать условиям режима горячей обкатки, то есть загружать ДВС до номинальных мощности и частоты вращения. Этим требованиям удовлетворяет стенд, в котором использован асинхронный двигатель с фазным ро­тором.

Мощность стенда определяется по формуле

, (6.13)

где Р — мощность (кВт при длине плеча весового механизма 974 мм); n — частота вращения электродвигателя (измеряется стрелочным прибором, получающим сигнал от тахогенератора).

Электродвигатель соединяется с ДВС шарнирным валом. Для плавного регулирования частоты вращения и загрузки электродвигателя применен жидкостный реостат в цепи ротора, раствор которого перемешивает вертикальный центробежный насос.

Для обкатки автотракторных двигателей были разработаны стенды с асинхронными фазными двигателями балансирного исполнения на мощности от 4,5 до 250 кВт и синхронные частоты вращения 1500,1000, 750 об/мин.

Номинальную частоту вращения электродвигателя стенда при выбирают исходя из условия, что

где n_н.г. = n_c (1 — S_H) — номинальная частота вращения электродвигателя в генераторном режиме, об/мин; n_c — частота вращения электромагнитного поля, об/мин; S_H — номинальное скольжение электродвигателя в генераторном режиме (величина отрицательная); n_доп, — допустимая частота вращения электродвигателя (n_доп = 2n_с, об/мин); n_н.дв.с.. —номинальная частота вращения двигателя внутреннего сгорания, об/мин.

Номинальную мощность электродвигателя Р_н.д. определяют из условия, согласно которому его тормозная мощность Р_{m.г .} в генераторном режиме при n_н.дв.с была бы не меньше номинальной мощности Pн.двс. двигателя внутреннего сгорания:

Отсюда (6.14)

Номинальную тормозную мощность двигателя при n_н.

(6.15)

вычисляют, исходя из равенства активных мощностей — Рн потребляемой электродвигателем из сети при номинальной мощности на валу, и Рн.г., отдаваемой им в сеть в генераторном режиме при n_н.г:

Номинальный КПД в генераторном режиме η _н.г определяют по номинальному КПД в двигательном режиме η_н.д. по формуле

(6.16)

Допустимая тормозная мощность Р_т электродвигателя стенда больше номинальной мощности Р_н двигателя:

Р_т = kР_{н (6.17)}

где k=k₁k₂k₃ — произведение коэффициентов.

Коэффициент k_i показывает, что при одной и той же электромагнитной мощности двигателя тормозная мощность в генераторном режиме больше, чем в двигательном:

(6.18)

Повышение частоты вращения электродвигателя ограничивается механической прочностью обмоток ротора и повышением напряжения на его кольцах. Электродвигатели стендов снабжены усиленным креплением обмоток ротора Увеличение нагрузки по току и моменту электродвигателя регламентируется допустимой температурой его нагрева.

Режимы обкатки. В неавтоматизированном режиме обкатки, частота вращения и нагрузка изменяются ступенями при общей продолжительности

3...4 ч. При этом оператор следит за ходом обкатки на каждой ступени и своевременно переводит обкатку с одного режима на другой.

Применение электростендов позволяет автоматизировать управление обкаткой ДВС, точнее соблюдать задаваемый режим и добиться хорошей приработки деталей.

На рисунке 6.5., приведен график режимов обкатки дизельных двигателей на электростенде с автоматическим устройством с плавным нарастанием частоты вращения n, нагрузки М и давлении р в цилиндрах. В точке 1 происходит пуск стенда в режиме холодной обкатки, и до точки 2 он работает с нарастающей частотой вращения и уменьшением момента М_c сопротивления ДВС.

В точке 2 останавливается устройство, задающее режим холодной обкатки, и пускается устройство, задающее режим горячей обкатки. В точке 3 обкатываемый двигатель автоматически запускается и до точки 4 работает на холостом ходу при увеличивающейся частоте вращения. В точке 4 при синхронной частоте вращения электродвигатель стенда переходит в генераторный режим и начинается плавная загрузка ДВС. В точке 5 обкатка двигателя заканчивается, нагрузка снимается и двигатель переходит в режим холостого хода.

Применение асинхронного двигателя с фазным ротором позволяет осуществить описанные выше режимы. Частоты вращения электродвигателя в режиме холодной обкатки и загрузку двигателя внутреннего сгорания

в режиме горячей обкатки регулируют, изменяя сопротивление жидкостного реостата.

На рисунке 6.5 показаны естественная 1 и искусственные 2 и 3 механические характеристики асинхронного электродвигателя электростенда в двигательном и генера­торном режимах при различных сопротивлениях реостата, механическая характеристика 4 обкатываемого двигателя и ее отображение 4'.

В начале пуска, когда сопротивление реостата R1 достаточно велико, механическая характеристика 3 электродвигателя близка к прямой. При уменьшении сопротивления реостата R1 характеристика электродвигателя изменяется от вида 3 к виду 2, при R_i=0 переходит к виду. При уменьшении R_i пусковой момент электродвигателя увеличивается, становится больше момента трогания ДВС и привод приходит в действие, частота его вращения повышается до значения n_А, когда М_АЛ^М_с-№< в точке Л. Изменением сопротивления добиваются, чтобы Я_л=500...700 об/мин. В дальнейшем сопротивление уменьшают при помощи вспомогательного привода реостата плавно в течение заданного времени обкатки t_i. В точке Б привод реостата останавливают и пускают привод тяги регулятора топливного насоса. В двигатель начинает поступать топливо, он пускается и работает вначале на холостом ходу. По мере увеличения поступающего топлива движущий момент (5) вместе с частотой вращения ДВС становятся больше и, начиная с синхронной частоты вращения, ДВС принимает возрастающую нагрузку в соответствии с характеристикой 2 в генераторном режиме. Процесс в течение заданного времени подходит к точке В, в которой угловая скорость вращения равна номинальной скорости вращения ДВС, а нагрузочный момент составляет 90...95% номинального ДВС. В точке. В электростенд отключается, а ДВС продолжает работать на холостом ходу, пока не будет отключен оператором.

Точка В определяется паспортными данными ДВС: nв=nн.двс. М_в.=(0,9...0,95)Мн. _двс; точка Б — графическим построением. На графике проводят прямую линию через точки В и n_c до пересечения с характеристикой 4 в точке Б. Отрезок n_с—n_Б пропорционален сопротивлению RБ, которое должно оставаться постоянным в течение всего времени горячей обкатки.

Если обкатывается серия одинаковых двигателей, то положение электродов реостата, соответствующее точке Б, легко установить практически по первому обкатанному двигателю. Для этого ДВС загружают до (0,9...0,95) М_н._двс при n_н∙двс и замечают положение электродов, которое и будет искомым. При обкатке последующих двигателей это положение электродов несколько корректируют.

Управление электроприводом. Автоматизированный стенд оборудован электроприводом реостата, электроприводом тяги регулятора топливного насоса, шкафом с электроаппаратурой, электронасосом, который перемешивает электролит. Автоматизация обкатки двигателей выполнена по принципу программной разомкнутой системы управления.

Электропривод реостата служит для плавного введения электродов в электролит. При этом частота вращения двигателя при холодной обкатке плавно увеличивается. В электропривод реостата входят электродвигатель, ременная передача, редуктор, кулачковая муфта с тягой включения и фиксатором, червячная пара и конечные выключатели. При помогли ступенчатых шкивов на электродвигателе и редукторе изменяют передаточное число, определяющее ускорение вращения коленчатого вала и длительность холодной обкатки ДВС.

Электропривод тяги регулятора топливного насоса плавно увеличивает подачу топлива по заданной программе. Электродвигатель через шестеренчатую передачу и редуктор приводит в движение профильный кулачок. К кулачку пружиной прижимается ролик коромысла, которое присоединено тягой к регулятору топливного насоса или к дроссельной заслонке. Вал электродвигателя вращается с постоянной частотой, поэтому время обкатки ДВС с нагрузкой, увеличивающейся до максимальной, зависит от передаточного числа пары шестерен, профиля кулачка и регулируемого соотношения плеч коромысла.

Кулачок посажен свободно на выходной вал редуктора и вращается силой трения, возникающей между торцом фланца диска и кулачка через элемент трения. Поэтому его можно поставить в любое начальное положение, а следовательно, и установить любую начальную подачу топлива. К кулачку прикреплена стойка, на которой можно установить в заданном положении упор. При повороте кулачка упор своим концом нажимает на шток конечного выключателя, отключается электротормоз и двигатель начинает работать с максимальной частотой вращения холостого хода. Минимальную частоту вращения холостого хода можно установить, повернув кулачок в обратную сторону.

Для ограничения нагрузочного момента на шестерне весового механизма устанавливают упоры, а на стойке — конечные выключатели, которые срабатывают при перегрузках в холодном и горячем режимах.

Электрическая схема управления обкаточно-тормозным стендом (рис. 11) рассчитана на ручное и автоматическое управление. Выключателем Q подают напряжение на схему, загорается лампа HL1, Кнопкой SB2 пускают главный двигатель МЗ и двигатель центробежного насоса Ml. Конечный выключатель SQ4 замкнут при верхнем положении электродов. Загорается сигнальная лампа HL3. Вручную опускают электроды и устанавливают начальную частоту вращения коленчатого вала 500...550 об/мин при централизованной смазке или 600...700 об/мин при смазке двигателя от собственного масляного насоса. Включают муфту электропривода реостата, нажимают кнопку SB4 и включают тумблер SA. Происходит пуск двигателя М2, ножи реостата по заданной программе опускаются в жидкость, сопротивление реостата R1 уменьшается, частота вращения двигателя МЗ увеличивается, идет процесс холодной обкатки, горит лампа HL4.

Для осуществления заданной программы предварительно выбирают соответствующее передаточное число электропривода реостата. Для этого по технологическим картам определяют длительность режима холодной обкатки. Гра­фическим путем на механических характеристиках (рис. 10) находят сопротивления R_А и R_В реостата для точек А и Б. По известным сопротивлениям R_А и R_Е определяют положение ножей реостата и угол поворота а ножевого вала, необходимый для уменьшения сопротивления от R_А до K_Б.

При срабатывании пускателя К.М2 закрываются блок-контакты КМ2, получает питание реле напряжения KV, размыкается цепь промежуточного реле KL. С увеличением частоты вращения двигателя МЗ напряжение на его кольцах уменьшается до заданного, соответствующего точке Б. Реле К.V замыкает свои контакты в цепи реле CL, которое отключает пускатель К.М2, двигатель М2, реле К.V и включает трансформатор TV и двигатель М4. Двигатель М4 плавно перемещает рейку топливного насоса, увеличивая подачу топлива. Вначале происходит выбор зазоров в передаче, ДВС продолжает работать с прежней частотой вращения. Затем топливо начинает поступать в цилиндры, двигатель запускается и работает на холостом ходу, а по мере увеличения количества подаваемого топлива повышает частоту вращения и принимает на себя нагрузку от асинхронного двигателя МЗ, который при частоте вращения выше синхронной работает в тормозном генераторном режиме. Происходит процесс горячей Обкатки с увеличивающимися частотой вращения и моментом, горит лампа HL5. Через заданный промежуток времени момент достигает заданного максимального значения. Кулачок воздействует на конечный выключатель SQ1, отключающий стенд от сети и включающий сигнальную лампу HL2 «Обкатка окончена». ДВС остается работать на холостом ходу до подхода оператора.

Конечный выключатель SQ2 останавливает стенд при холодной обкатке в случае перегрузки. Для кратковременного преодоления большого момента трогания SQ2 шунтируется кнопкой SB5. Выключатель SQS отключает стенд при перегрузке в горячем режиме обкатки. Выключатель SQ5 останавливает привод реостата, когда электроды реостата займут крайнее нижнее положение в режиме холодной обкатки при выключенном тумблере SA. Привод стенда продолжает работать в точке, близкой к точке Г (рис. 6.5).

При разомкнутом выключателе SA обкатка в автоматическом режиме прекращается после холодной. Перевод в горячий режим осуществляет оператор. Отключают стенд кнопкой SB2. Задерживают обкатку на любом этапе кнопкой SB8. Лампы на табло сигнализируют о наличии напряжения HL1, конце горячей обкатки HL2, включении стенда] в работу HL3, о процессах холодной НL4 и горячей обкаток.

Рис. 6.4. Принципиальная электрическая схема автоматического управления обкаточно-тормозным стендом при плавном изменении параметров обкатки.

Рис. 6.5. График обкатки дизельных двигателей на электростендах при плавном изменении параметров об­катки.

Дата добавления: 2015-09-04