СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ СКРЕПЕРА Российский патент 1994 года по МПК G01M15/00 E02F3/64 

Изобретение относится к строительным и дорожным машинам и может быть использовано для экспериментального определения переходной характеристики скрепера.

Известен участок испытания механических передач, содержащий набор электродвигателей постоянного тока с тиристорными преобразователями, карданные валы, технологические редукторы и универсальную стендовую оснастку. Недостатком известного участка испытания является то, что он обладает ограниченными технологическими возможностями, так как на нем нет возможности определять динамику передач, а также всего скрепера в целом из-за невозможности ступенчатым образом изменять момент на валах скрепера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стенду является стенд для испытания трансмиссии, содержащий двигатель внутреннего сгорания, коробку передач, электрический тормоз с обмотками возбуждения, систему управления [1]. Однако известный стенд обладает ограниченными технологическими возможностями, так как на нем не обеспечивается возможность определения такой динамической характеристики скрепера, как его переходная характеристика, представляющая собой реакцию скрепера, то есть изменение положения рейки, топливного насоса во времени при ступенчатом изменении момента на валах скрепера. Объясняется это конструктивным выполнением электрического тормоза: на нем невозможно ступенькой изменить момент из-за того, что он обладает моментом инерции. На существующем стенде нет возможности производить регистрацию одновременно трех сигналов: ступенчатого, момента и перемещения рейки. Отсюда следует, что следует расширять технологические возможности стенда.

В основу изобретения положена задача, которая позволит обеспечить расширение технологических возможностей стенда путем обеспечения возможности определения на стенде переходной характеристики скрепера.

Сущность изобретения заключается в том, что стенд для исследования динамики скрепера, содержащий двигатель внутреннего сгорания, коробки передач основную и дополнительную, первую карданную передачу, маховик, вторую карданную передачу, электрический тормоз с двумя обмотками возбуждения, датчик момента, установленный на второй карданной передаче, датчик перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, регистрирующий прибор, последовательно соединенные автотрансформатор, трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр, выводы которого подключены к первой обмотке возбуждения и к регистрирующему прибору, и регистрирующее записывающее устройство, регистрирующее записывающее устройство выполнено с тремя входами, два из которых подключены соответственно к датчикам момента, перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, а стенд снабжен переключателем, регулируемым источником постоянного тока, подключенным к второй обмотке возбуждения и к третьему входу регистрирующего записывающего устройства через переключатель, дополнительным регистрирующим прибором, подключенным к выходу регулируемого источника постоянного тока.

Наличие в стенде для исследования динамики скрепера регистрирующего записывающего устройства с тремя входами, первый и второй входы которого подключены соответственно к датчикам момента, перемещения рейки топливного насоса, третий вход - к регулируемому источнику постоянного тока с установленным на выходе последнего переключателем и вторым регистрирующим прибором, позволяет установить на выходе регулируемого источника постоянного тока напряжение, равное 15% от уровня, соответствующее номинальному моменту, действующему на вторичном валу дополнительной коробки передач, при отключенном переключателе и тем самым при включении переключателя ступенчато подать это напряжение одновременно на вторую обмотку возбуждения и на третий вход регистрирующего записывающего устройства, записать переходную характеристику момента на валу тормоза, переходную характеристику перемещения рейки топливного насоса, далее определить по полученным данным передаточную функцию электротормоза, передаточную функцию скрепера в координатах: момент на вторичном валу дополнительной коробки передач - перемещение рейки топливного насоса, как органа управления подачей топлива, имея которые можно построить переходную характеристику скрепера, все это расширяет технологические возможности стенда.

На фиг.1 изображен стенд, общая схема; на фиг.2 - осциллограммы: ступенчатое изменение напряжения на обмотке возбуждения электротормоза при включении переключателя (кривая 1), переходная характеристика электротормоза (кривая 2), переходная характеристика перемещения рейки топливного насоса (кривая 3); на фиг.3 - пpимерный вид переходной характеристики в координатах: момент на вторичном валу дополнительной коробки - перемещение рейки топливного насоса дизеля скрепера.

Стенд содержит (фиг.1) дизель 1, коробки передач 2 и 3 основную и дополнительную соответственно, первую карданную передачу 4, маховик 5, вторую карданную передачу 6, электрический тормоз 7 с обмотками возбуждения 8 и 9, датчик момента 10, установленный на второй карданной передаче 6, датчик 11 перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, регистри- рующий прибор 12, последовательно соединенные автотрансформатор 13, трансформатор 14, выпрямитель 15, сглаживающий фильтр 16, выводы которого подключены к первой обмотке 8 возбуждения и к регистрирующему прибору 12, регистрирующее записывающее устройство 17, выполненное с тремя входами 18, 19 и 20, два из которых 18 и 19 подключены соответственно к датчикам момента 10 и перемещения рейки топливного насоса 11 дизеля скрепера, переключатель 21, регулируемый источник 22 постоянного тока, подключенный к второй обмотке 9 возбуждения и к третьему входу 20 регистрирующего записывающего устройства 17 через переключатель 21, дополнительный регистрирующий прибор 23, подключенный к выходу регулируемого источника 22 постоянного тока. Датчик момента 10 включает два металлических диска 24 и 25, закрепленных неподвижно один относительно другого, преобразователи импульсные щелевые 26 и 27, установленные вблизи вала, вычитающий элемент 28 на двух резисторах, выпрямитель 29, сглаживающий конденсатор 30, выходной резистор 31. Датчик 11 перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера состоит из мультивибратора 32, согласующего усилителя 33, конденсатора 34, катушки индуктивности 35, выполненной с возможностью вхождения в нее рейки топливного насоса, детектора 36, резистора 37.

После запуска дизеля 1 на обмотку 8 возбуждения электрического тормоза 7 посредством автотрансформатора 13, трансформатора 14, выпрямителя 15, сглаживаю- щего фильтра 16 подается напряжение постоянного тока, регистрируемое прибором 12, соответствующее 50% от номинального момента дизеля. При отключенном положении переключателя 21 на выходе регулируемого источника 22 постоянного тока устанавливается напряжение, равное 15% от уровня, соответствующего номинальной нагрузке дизеля. Затем включается переключатель 21 и тем самым ступенчато подается напряжение одновременно на обмотку 9 возбуждения электрического тормоза 7 и на вход 20 регистрирующего записывающего устройства 17. Это напряжение показано на фиг.2 цифрой 1. С момента подачи напряжения на обмотку 9 возбуждения электрического тормоза 7 в динамической системе стенда возникают переходные процессы: изменяется момент на валу тормоза, как показано на фиг.2 цифрой 2, перемещается рейка топливного насоса, как показано на фиг.2 цифрой 3. Эти процессы в виде сигналов подаются на соответствующие входы регистрирующего записывающего устройства 17. Изменение момента на валу тормоза 7 - его переходная характеристика.

Переходный процесс перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера есть результат прохождения сигналов в динамической системе - обмотка возбуждения электротормоза 7 - рейка топливного насоса, поэтому передаточная функция этой динамической системы есть произведение передаточных функций электротормоза и передаточной функции машины, включающей в себя маховик, коробки, дизель. Передаточная функция скрепера (машины) находится поэтому как результат деления передаточной функции всей динамической системы стенда (включая электротормоз) на передаточную функцию электротормоза. Передаточная функция электротормоза находится известным методом площадей по полученной его переходной характеристике (фиг.2, кривая, обозначенная цифрой 2). Передаточная функция всей динамической системы находится в координатах обмотка электротормоза - рейка по переходной характеристике (фиг.2, кривая 3).

Передаточная функция машины находится делением передаточной функции динамической системы на передаточную функцию электротормоза. По ней строим переходную характеристику в координатах момент на входе машины - перемещение рейки топливного насоса дизеля. После окончания переходных процессов в дизеле и машине с помощью переключателя 21 источник 22 постоянного тока отключается.

Таким образом, на предлагаемом стенде обеспечивается возможность снятия переходной функции скрепера в координатах момент на валу машины - перемещение рейки топливного насоса дизеля. Это и есть динамическая характеристика скрепера, которая характеризует прохождения механических сигналов в нем, запаздывание этих сигналов, перерегулирование, колебательность, быстроту изменения подачи топлива на изменение момента на валах скрепера, то есть при его загрузке. Примерный вид переходной характеристики скрепера приведен на фиг. 3, на которой изображается перемещение рейки топливного насоса при ступенчатом увеличении момента на его валу.

Использование: экспериментальное определение переходной характеристики скрепера. Сущность изобретения: стенд для исследований динамики скрепера состоит из двигателя внутреннего сгорания, коробки передач основной и дополнительной, карданной передачи, маховика, второй карданной передачи, электрического тормоза с двумя обмотками возбуждения, датчика момента, установленного на второй карданной передаче, датчика перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, регистрирующего прибора, последовательно соединенных автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра, выводы которого подключены к первой обмотке возбуждения и к регистрирующему прибору, и из регистрирующего записывающего устройства. Последнее выполнено с тремя входами, два входа которого подключены соответственно к датчикам момента, перемещения рейки топливного насоса. Регулируемый источник постоянного тока подключен к второй обмотке возбуждения и к третьему входу регистрирующего записывающего устройства через переключатель. Дополнительный регистрирующий прибор подключен к выходу регулируемого источника постоянного тока. 3 ил.

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ СКРЕПЕРА, содержащий двигатель внутреннего сгорания, основную и дополнительную коробки передач, первую карданную передачу, маховик, вторую карданную передачу, электрический тормоз с двумя обмотками возбуждения, датчик момента, установленный на второй карданной передаче, датчик перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, регистрирующий прибор, последовательно соединенные автотрансформатор, трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр, выводы которого подключены к первой обмотке возбуждения и к регистрирующему прибору, и регистрирующее записывающее устройство, отличающийся тем, что регистрирующее записывающее устройство выполнено с тремя входами, два из которых подключены соответственно к датчикам момента, перемещения рейки топливного насоса дизеля скрепера, а стенд снабжен переключателем, регулируемым источником постоянного тока, подключенным к второй обмотке возбуждения и к третьему входу регистрирующего записывающего устройства через переключатель, дополнительным регистрирующим прибором, подключенным к выходу регулируемого источника постоянного тока.