СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ Российский патент 1998 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при исследовании и испытании механических коробок передач.

Известен стенд для исследования динамических характеристик передач, содержащий предназначенные для установки испытуемых передач ведущий и ведомый шпиндели, кинематически связанные с ними соответственно электропривод и нагружатель, установленные на шпинделях электроторсиографические преобразователи угловых перемещений, размещенные на шпинделях торсионные фотоэлектрические измерители момента, усилительно-регистрирующую аппаратуру, блок формирования командных импульсов [1]. Недостатком известного стенда является его ограниченные функциональные возможности, так как на нем нет возможности исследовать коробки передач.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стенду является стенд для исследования динамики редукторов, содержащий приводной электродвигатель, регулируемый тормоз, датчик момента, установленный на валу регулируемого тормоза и предназначенный для соединения со вторичным валом редуктора, второй датчик момента, установленный на валу приводного электродвигателя и предназначенный для соединения с первичным валом редуктора, два канала обработки информации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения синусоидальной составляющей, преобразователя амплитудного значения и регистрирующего прибора постоянного тока, генератор синусоидальных сигналов, регулируемый источник постоянного тока, сумматор, при этом в качестве регулируемого тормоза использован электротормоз, электрическая обмотка управления которого подключена к выходу сумматора [2].

Однако на известном стенде не обеспечивается возможность определения статических характеристик на каждой из передач коробки передач. Объясняется это тем, что для снятия статической характеристики любой передачи коробки передач необходимо воспроизводить на ее ведомом валу различные по величине моменты. Так, например, для снятия статической характеристики первой передачи КАМАЗа, передаточное число которой равно 7,82, необходимо воспроизвести на ведомом валу его коробки передач момент в 7,82 раза больше, чем при снятии статической характеристики той же коробки передач, но на пятой передаче, передаточное число которой равно 1,0. А так как минимальное число точек для построения статической характеристики передачи равно 6, то возникает необходимость введения регулирующего устройства в стенд, при этом программный блок этого регулирующего устройства должен обеспечивать изменение программ при снятии статических характеристик различных передач коробки передачи. Кроме того, после статической характеристики первой передачи на известном стенде не обеспечена возможность возвращать регулятор регулируемого источника постоянного тока в исходное состояние. Поэтому известный стенд обладает ограниченными функциональными возможностями, возникает задача его совершенствования.

В основу изобретения положена задача, решение которой позволит расширить функциональные возможности стенда, путем обеспечения возможности снятия на нем статической характеристики последовательно всех передач коробки передач.

Сущность изобретения заключается в том, что стенд для исследования механических коробок передач, содержащий кинетически соединяемые с ведущим и ведомым валами исследуемой передачи привод и нагружатель, выполненный в виде электрического тормоза с обмоткой возбуждения, подключен к последней выходом регулируемый источник постоянного напряжения, включающий электромеханический регулятор напряжения, датчик момента, установленные на входных валах привода и нагружателя, и регистраторы, согласно изобретению снабжен регулирующим устройством, состоящим из программного блока с двумя выходами, выполненным в виде мультивибратора на двух транзисторах с конденсаторами в своих базовых цепях, включенных параллельно посредством включателей, с числом конденсаторов, равным числу передач исследуемой коробки передач, и емкостью, пропорциональной передаточным числам передач, согласующего усилителя, включателя, посредством которого подается питание на мультивибратор и согласующий усилитель от внешнего источника питания, и подключенного к одному из них электрическим входом дополнительного привода, механический вход которого кинематически связан с осью электромеханического регулятора напряжения, электронными ключами, управляющий вход каждого из которых подключен к другому выходу программного блока, вход и выход соответственно к выходу соответствующего датчика момента и входу соответствующего регистратора, и трехполюсным переключателем, установленным между первым выходом программного блока и электрическим входом дополнительного привода, третий полюс которого подсоединен к положительному выводу источника питания.

Наличие регулирующего устройства, состоящего из программного блока с двумя выходами, выполненного в виде мультивибратора на двух транзисторах с конденсаторами в своих базовых цепях, включенными параллельно посредством включателей, с числом конденсаторов, равным числу передач исследуемой коробки передач, и емкостью, пропорциональной передаточным числам передачи, согласующего усилителя, включателя, посредством которого подается питание на мультивибратор и согласующий усилитель от внешнего источника питания, позволяет при вращении привода сформировать на одном из выходов программного блока прямоугольные импульсы различной длительности (фиг.1), причем длительность конкретного импульса определяется емкостью включенного конденсатора в базовых цепях мультивибратора, подключение к одному из выводов программного блока электрическим входом дополнительного привода, механический выход которого кинематически связан с осью электромеханического регулятора напряжения, позволяет подать в обмотку возбуждения электрического тормоза напряжения различной величины при исследовании коробки передач на различных передачах (фиг. 2), наличие электронных ключей, управляющий вход каждого из которых подключен ко второму выходу программного блока, вход и выход - соответственно к выходу соответствующего датчика момента и входу соответствующего регистратора, позволяет производить отсчет моментов на валах на протяжении действия прямоугольного импульса, наличие трехполюсного переключателя, установленного между первым выходом программного блока и электрическим входом дополнительного привода, третий полюс которого подсоединен к положительному выводу внешнего источника питания, позволяет обеспечить возраст движка электромеханического регулятора в исходное состояние путем отключения обмотки возбуждения дополнительного привода от программного блока и подключения его ко внешнему источнику питания с непрерывным по уровню напряжения, вследствие чего ускоряется возраст системы управления в исходное состояние после каждой снятой статической характеристики передачи коробки передач, которые изображены на фиг. 3.

На фиг. 1 изображены сигналы на выходе программного блока при снятии статических характеристик коробки передач на первой, второй, третьей и т.д. передачах; на фиг. 2 - напряжения на обмотках возбуждения электрического тормоза для различных передач коробки передач; на фиг. 3 - статические характеристики передач исследуемой коробки передач; на фиг. 4 - общая схема стенда.

Стенд содержит (фиг. 4) кинетически соединяемые с ведущим и ведомым валами исследуемой передачи 1 приводом 2, электрический тормоз 3 с обмоткой возбуждения 4, подключенный к последней выходом регулируемой источник 5 постоянного напряжения, включающий электромеханический регулятор 6 напряжения, датчик 7 и 8 момента, установленные на выходных валах привода 2 и тормоза 3, регистраторы 9 и 10, регулирующее устройство 11, состоящее из программного блока 12 с выходами 13 и 14, выполненное в виде мультивибратора 15 на двух транзисторах с конденсаторами в своих базовых цепях, включенными параллельно посредством включателей 16, с числом конденсаторов, равным числу передачи исследуемой коробки передач, и емкость, пропорциональной передаточным числам передач, согласующего усилителя 17, включателя 18, посредством которого подается питание на мультивибратор 15 и согласующий усилитель 17 от внешнего источника питания, и подключенного к выходу 13 электрическим входом дополнительного привода 19, механический выход которого кинематически связан с осью электромеханического регулятора 6 напряжения, электронные ключи 20 и 21, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу 14 программного блока 12, вход и выход - соответственно к выходу соответствующего датчика момента и входу соответствующего регистратора, и трехполюсный переключатель 22, установленный между выходом 13 программного блока 12 и электрическим входом дополнительного привода 19, третий полюс которого 23 подсоединен к положительному выводу внешнего источника питания.

Каждый из электронных ключей 20 и 21 состоит из транзистора 24 и резистора 25, при этом коллектор 26 транзистора 24 соединен с положительным выводом датчиков момента, эмиттер 27 транзистора 24 соединен с отрицательным выводом выхода 14 программного блока 12 и с выводом 28 резистора 25, база 29 транзистора 24 посредством резистора 30 подключена к положительному выводу выхода 14 программного блока 12, а вывод 31 резистора 25 подключен к отрицательным выводам датчиков момента. Дополнительный привод 19 включает в себя микроэлектродвигатель 32, обмотку 33 управления, подключенную к выходу 13 программного блока 12 посредством трехполюсного переключателя 22, муфту 34, редуктор 35, вал которого соединен с осью движка 36, имеющего возможность перемещаться по переменному резистору 37, представляющему из себя вместе с движком электромеханический регулятор 6 напряжения, подключенный на выводы источника 5 постоянного напряжения.

Стенд работает следующим образом.

При вращении привода 2 валы коробки передач при включении первой передачи свободно вращаются. При включении включателя 18 на одном из выходов, например, выходе 13 программного блока 12 появляется прямоугольный импульс длительностью 31, 28 с, которая определяется емкостью конденсатора, включенного в базовые цепи мультивибратора 15 первым включателем 16. В этом случае периодическая последовательность импульсов с выхода 13 изображена на фиг. 1а. Под действием этого импульса по обмотке 33 управления микроэлектродвигателя 32 протекает ток, он приходит во вращение и посредством редуктора 35 перемещается движок 36 электромеханического регулятора 6 напряжения, при этом напряжение на обмотке 4 возбуждения электротормоза увеличивается (фиг. 2а) от нуля до некоторого уровня. По окончании импульса перемещение движка 36 прекращается, на обмотке 4 устанавливается постоянное по величине напряжение (фиг. 2а). Как только оканчивается импульс на выходе 13 программного блока 12, появляется импульс прямоугольной формы на выходе 14, который имеет ту же длительность и подается посредством резистора 30 на управляющие входы электронных ключей 20 и 21, открывая эти транзисторы 24. При этом на регистрирующих приборах 9 и 10 поступают сигналы с выхода датчиков момента. Отсчет производится с регистраторов 9 и 10 на протяжении действия прямоугольного импульса, поступающего с выхода 14 программного блока 12. Далее опять действие импульса с выхода 14 и появляется импульс на выходе 13 программного блока 12. По обмотке 33 управления опять протекает ток, микроэлектродвигатель перемещает движок 36 регулятора 6 напряжения, и на обмотке 4 возбуждения электротормоза вследствие повторения описанных выше процессов устанавливается новый уровень постоянного напряжения, которому соответствует новое значение момента на вашу электротормоза 3.

Далее программа выполняется 6 раз, пока не будут зарегистрированы номинальные моменты на валах первой передачи коробки передач. Включателем 18 отключается программный блок 12. Переключением трехполюсного переключателя 22 подается постоянное напряжение от внешнего источника на обмотку 33 управления, противоположное по полярности предыдущим импульсам. Микроэлектродвигатель начинает вращаться в противоположную сторону, движок 36 возвращается в исходное нижнее состояние, трехполюсный переключатель 22 отключается.

Производится переключение на вторую передачу. Статическая характеристика второй передачи снимается аналогично предыдущему опыту, только в этом случае отключается конденсатор в базовой цепи мультивибратора 15 с помощью первого включателя 16 и включается конденсатор в этой же цепи вторым включателем 16. При этом емкость включенного второго конденсатора меньше во столько раз, во сколько раз передаточное число второй передачи меньше передаточного числа первой передачи. Длительность импульсов, поступающих на обмотку 33 управления микроэлектродвигателя 32 уменьшается во столько раз, как и передаточное число. Это изображено на фиг. 1б. Поэтому приращение момента на ведомом валу коробки передач при включенной второй передаче меньше во столько же раз.

Для других передач фиг. 1в, г, д показаны длительности импульсов, поступающих с выходов программного блока; на фиг. 2б, в, г и д - графики напряжений на обмотке возбуждения электрического тормоза для различных включенных передач исследуемой коробки передач при снятии статических характеристик; на фиг. 3 - статические характеристики всех передач коробки передач, построенные после проведения всего эксперимента.

Анализируя полученные пять статических характеристик, можно оценивать нагруженность каждой из передач, нелинейность передач, а также точность расчета передаточных чисел каждой из передач, чем и достигается расширение функциональных возможностей стенда.

Использование: машиностроение, исследование и испытания коробок передач. Сущность изобретения: стенд содержит кинематически соединяемые с ведущим и ведомым валами исследуемой передачи привод и нагружатель, выполненный в виде электрического тормоза с обмоткой возбуждения, подключенный к последней выходом, регулируемый источник постоянного напряжения, включающий электромеханический регулятор напряжения. Датчики момента установлены на выходных валах привода и нагружателя. Регулирующее устройство состоит из программного блока с двумя выходами, выполненными в виде мультивибратора на двух транзисторах с конденсаторами в своих базовых цепях, включенными параллельно посредством включателей, с числом конденсаторов, равным числу передачи исследуемой коробки передач, и емкостью, прямопропорциональной передаточным числам передач, согласующего усилителя, включателя, посредством которого подается питание на мультивибратор и согласующий усилитель от внешнего источника питания, и подключенного к одному из них электрическим входом дополнительного привода, механический выход которого кинематически связан с осью электромеханического регулятора напряжения. Управляющий вход каждого электронного ключа подключен к другому выходу программного блока, вход и выход - соответственно к выходу соответствующего датчика момента и входу соответствующего регистратора. Трехполюсный переключатель установлен между первым выходом программного блока и электрическим входом дополнительного привода, а третий полюс его подсоединен к положительному выводу источника питания. 4 ил.

Стенд для исследования механических коробок передач, содержащий кинематически соединяемые с ведущим и ведомым валами исследуемой передачи привод и нагружатель, выполненный в виде электрического тормоза с обмоткой возбуждения, подключенный к последней выходом регулируемый источник постоянного напряжения, включающий электромеханический регулятор напряжения, датчики момента, установленные на выходных валах привода и нагружателя, и регистраторы, отличающийся тем, что он снабжен регулирующим устройством, состоящим из программного блока с двумя выходами, выполненным в виде мультивибратора на двух транзисторах с конденсаторами в своих базовых цепях, включенными параллельно посредством включателей, с числом конденсаторов, равным числу передач исследуемой коробки передач, и емкостью, прямо пропорциональной передаточным числам передач, согласующего усилителя, включателя, посредством которого подается питание на мультивибратор и согласующий усилитель от внешнего источника питания, и подключенного к одному из них электрическим входом дополнительного привода, механический выход которого кинематически связан с осью электромеханического регулятора напряжения, электронными ключами, управляющий вход каждого из которых подключен к другому выходу программного блока, вход и выход соответственно к выходу соответствующего датчика момента и входу соответствующего регистратора, и трехполюсным переключателем, установленным между первым выходом программного блока и электрическим входом дополнительного привода, третий полюс которого подсоединен к положительному выводу внешнего источника питания.