Описание

Назначение: Автоматизированный лабораторный стенд предназначен для проведения лабораторных и ознакомительных работ по всему спектру дисциплин, изучающих дизельные двигатели внутреннего сгорания. Лабораторный стенд состоит из лабораторной стендовой установки и компьютерного комплекса сбора данных и управления двигателем.

Общие технические требования:
1. Лабораторный стенд должен быть выполнен в виде напольной рамной конструкции, состоящей из следующих модулей: модуль ДВС, блок нагружения и модуль системы управления и анализа информации.
2. Электропитание лабораторного стенда:
— напряжение питания стенда, не более — 230 В;
— род и частота тока — переменный, не более 50 Гц;
— напряжение и род тока питания элементов системы управления, не более — 12 В, постоянный;
— потребляемая мощность, не более: 1 кВт.
3. Питание стенда должно осуществляться с использованием автоматических выключателей.
4. Стенд должен иметь возможность подключения к контуру защитного заземления лаборатории.
5. Оптический измеритель температуры деталей двигателя должен дистанционно измерять температуру деталей двигателя до предельной температуры, не менее 300 ОС.
6. Рама стенда должна иметь защитное порошковое покрытие.
7. Габаритные размеры стенда (без лабораторного стола), мм, не более: 1600х1100х600.
8. Масса стенда, кг, не более: 250.
9. Поставляемые товары должны быть обеспечены технической и эксплуатационной документацией на русском языке.

Лабораторный стенд должен содержать:
1. Модуль ДВС.
Модуль ДВС должен представлять собой одноцилиндровый 4-х тактный поршневой дизельный двигатель, со стартерным пуском, с принудительным воздушным охлаждением и нижним расположением распределительного вала. Двигатель должен быть закреплен на стальной виброгасящей плите весом не менее 50 кг. Стальная плита должна крепиться к раме через резиновые подушки.
Система питания дизельного двигателя топливом должна быть насосного типа, без использования топливоподкачивающего насоса.
Система питания дизельного двигателя топливом должна включать:
— плунжерный топливный насос высокого давления с механическим приводом от коленчатого вала дизеля;
— трубопроводы высокого давления;
— форсунку с гидравлическим управлением.

Выходной вал двигателя должен быть соединен с электрогенератором, использующемся в качестве нагружателя.
Генератор должен быть оснащен датчиком вращающего момента.
Генератор должен быть соединен с блоком нагружения электрическим кабелем.

Технические характеристики двигателя и электрогенератора:
Наименование параметра Значение параметра
Двигатель: 1-цилиндровый четырёхтактный дизельный двигатель воздушного охлаждения
Номинальная частота вращения коленчатого вала, мин–1, не менее 3000
Мощность двигателя при 3000 об/мин, кВт, не менее 5,7
Максимальная частота вращения коленчатого вала, мин–1, не менее 3600
Мощность двигателя при 3600 об/мин, кВт , не менее 6,3
Рабочий объем, см3, не менее 418
Система пуска двигателя Электростартерная, с использованием аккумуляторной батареи
Система охлаждения Воздушная, принудительного типа от крыльчатки маховика
Система питания топливом Система топливоподачи насосного типа, с использованием плунжерного ТНВД с механическим приводом от коленчатого вала, форсунки с гидравлическим управлением и механическим всережимным регулятором частоты вращения коленчатого вала
Система смазки Комбинированная, с принудительной циркуляцией смазочного масла и разбрызгиванием. Рабочая жидкость в системе смазки — моторное масло. Привод маслонасоса — от коленчатого вала
Электрогенератор: Однофазный генератор переменного тока
Максимальная мощность генератора, кВт, не менее 5
Напряжение, В, не более 230
Номинальная сила тока, А, не менее 19,6
Значение коэффициента cos φ, не более 1.00

Получение характеристик холостого хода двигателя должно выполняться при положении вентиля нагрузочного дросселя, соответствующем полному открытию.

2. Блок нагружения.
Блок должен представлять собой металлический короб с набором термоэлектрических нагревателей воздушного типа, суммарной мощностью, превышающей паспортную мощность электрогенератора.
Блок должен быть снабжен вентилятором для продувки термоэлектрических нагревателей и фланцем для подключения блока нагружения к вентиляционному каналу. Величина нагрузки, потребляемой блоком нагружения должна регулироваться бесступенчато во всем диапазоне потребляемой нагрузки.

3. Модуль системы управления и анализа информации.
Модуль должен состоять из панели управления, комплекта датчиков и контроллера.
Лицевая часть панели управления должна быть изготовлена из листового алюминия толщиной не менее 2,5 мм со специальным анодированным слоем. На панель должны быть нанесены цветные обозначения и надписи. Обозначения и надписи должны быть напечатаны по технологии цифровой металлографики. На панели управления должны быть расположены: клавиша включения питания стенда; амперметр, для измерения силы тока в нагружателе; вольтметр, для измерения напряжения нагружателя; рычаг управления положением топливной рейки, ключ стартерного запуска ДВС.

Комплект датчиков должен состоять из следующих элементов:
— датчик разряжения во впускном трубопроводе;
— датчик давления отработавших газов в выпускном трубопроводе;
— датчик температуры смазочного масла;
— датчик температуры отработавших газов;
— датчик температуры свежего заряда;
— датчик массового расхода воздуха во впускной системе;
— бесконтактный измеритель температуры деталей двигателя (пирометр);
— весовое устройство для измерения массового расхода топлива;
— датчик частоты вращения коленчатого вала;
— датчик вращающего момента двигателя.

Информация с датчиков температур, давлений, усилий и положения коленчатого вала обрабатывается управляемыми усилителями. Данные поступают в контроллер, который управляет усилителями и обменивается информацией с компьютером по шине USB 2.0.
Контроллер должен представлять собой аналого-цифровой преобразователь выполненный на электронной плате, на базе контроллера типа PIC со следующими техническими характеристиками: тип архитектуры: RISC; разрядность: 8-бит; тактовая частота: 48МГц; размер области программы, не менее 32 Кбайт; размер ОЗУ, не менее 4 KБайт; размер EEPROM не менее 512 Байт; не менее 8-аналоговых входов; не менее 4-аналоговых выхода; не менее 24-дискретных входа и выхода; поддержка интерфейсов: USB, RS-232, RS-485, SPI, I2C; поддержка датчиков: тензометрического сопротивления, термосопротивления, термопары, индукционные датчики, оптопары с открытым оптическим каналом; периферия, не менее 8-битное ЦАП, не менее 10-битное АЦП, не менее 16 разрядная ШИМ, не менее 16 разрядный счетчик-таймер, аналоговый компаратор, оптически развязанные выходы типа открытый коллектор, токовые ключи; напряжение питания от 9 до 17 В.
Программное обеспечение должно предоставлять возможность сохранения мгновенных (текущих) показателей и результатов испытаний двигателя в файл носителя информации для последующей обработки. На монитор ЭВМ выводятся показатели и результаты испытаний дизельного двигателя.

Технические характеристики датчиков:
№ п/п Наименование Характеристика
1. Датчик температуры смазочного масла измерение температуры не менее 140 С при рабочем давлении смазочного масла не более 0,6 МПа
2. Датчик массового расхода воздуха измерение расхода воздуха не менее 1 м3/мин
3. Датчик разряжения во впускном трубопроводе измерение разряжения не менее 0,01 МПа при рабочей температуре газа не более 100 С
4. Датчик температуры свежего заряда измерение температуры не менее 100 С при разряжении не менее 0,1МПа
5. Датчик давления отработавших газов в выпускном трубопроводе измерение давления не менее 0,1 МПа при рабочей температуре газа не более 400 С
6. Датчик температуры отработавших газов измерение температуры газа не менее 400 С при давлении не менее 0,25 МПа
7. Датчик вращающего момента двигателя Тензометрический датчик, рабочее напряжение в пределах от 10 до 15В DC, входное сопротивление не менее 420 Ом, выходное сопротивление не более 350 Ом
8. Бесконтактный измеритель температуры деталей двигателя (пирометр) Оптический измеритель температуры, дистанционное измерение температуры деталей двигателя не менее 300 С.
9. Датчик частоты вращения коленчатого вала рабочее напряжение в пределах от 10 до 30В DC, ток не более 200мА. Диапазон измеряемой частоты вращения в пределах от 0 до 4000 об/мин
10. Весовое устройство для измерения массового расхода топлива Погрешность измерения веса в 5 кг, не более 1грамм

4. Автоматическое рабочее место (АРМ) для подключения к лабораторному стенду.
АРМ предназначено для подключения к лабораторному стенду через модуль ввода-вывода с целью снятия и построения статических и динамических характеристик исследуемых элементов и схем.
Минимальные требования к АРМ:
№ п/п Наименование Характеристика
1. Процессор с количеством ядер, не менее 2
2. Частота работы процессора, ГГц, не менее 1,1
3. Емкость жесткого диска, Гб, не менее 128
4. Емкость оперативной памяти, Мб, не менее 2048
6. Мышь USB
7. Диагональ монитора, не менее 15,6»
9. Исполнение АРМ Ноутбук

5. Лабораторный стол.
Стол должен быть предназначен для установки модулей и ноутбука.
Стол должен содержать:
— металлокаркас, выполненный из стального, квадратного профиля сечением не менее 25х25 мм;
— столешницу, выполненную из ламинированного ДСП толщиной не менее 16 мм.

Габаритные размеры лабораторного стола (ШхВхГ), не более: 800х800х600 мм.

6. Техническое описание лабораторного стенда.
Техническое описание должно содержать основные технические характеристики стенда в целом и его составных элементов, порядок подключения и работы со стендом

7. Руководство по эксплуатации лабораторной установки и методические рекомендации по проведению лабораторных работ
В комплект поставки комплекса должны входить методические указания по проведению лабораторных работ.
Методические указания должны быть выполнены в виде брошюры формата А4.

Примерный перечень лабораторных работ:
1. Изучение особенностей конструкции поршневого двигателя внутреннего сгорания и порядка проведения его технического обслуживания
2. Методы испытаний двигателей внутреннего сгорания
3. Определение характеристики холостого хода двигателя
4. Скоростные характеристики двигателя
5. Нагрузочные характеристики двигателя
6. Оценка температуры основных элементов двигателя
7. Определение гидравлического сопротивления элементов впускной и выпускной системы