СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСМИССИИ Российский патент 1998 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к транспорту, а именно к стендам для испытания трансмиссии транспортных машин.

Известен стенд для испытания трансмиссии, содержащий приводной двигатель, кинематически соединенный с входным валом испытываемой трансмиссии, электрический тормоз с обмоткой возбуждения, кинематически соединенный с выходным валом испытываемой трансмиссии, датчик крутящего момента, установленный на валу электрического тормоза, генератор шума, элемент выделения случайного сигнала, формирователь, усилитель мощности, источник напряжения, два сумматора, усилитель [1].

Недостатком известного стенда является то, что на нем не обеспечивается возможность измерения в процессе испытания трансмиссии мощностей на ее валах, и тем самым не обеспечивается возможность определять КПД на различных режимах испытания трансмиссии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стенду является стенд, содержащий кинематически соединенные с валами испытываемой трансмиссии привод и электрический тормоз с обмоткой возбуждения, установленный на валу последнего датчик момента, генератор шума, блок выделения случайного сигнала, источник эталонного напряжения, усилитель, выполненный электромашинным, имеющий четыре обмотки управления, регулирующее устройство [2].

Недостатком известного стенда, принятого за прототип, являются его ограниченные функциональные возможности.

Указанный недостаток обусловлен тем, что на известном стенде нет возможности определять КПД трансмиссии путем измерения мощностей на ведущем и ведомом валах трансмиссии из-за отсутствия устройств оперативного измерения мощностей в аналоговом виде, то есть в виде сигналов мощности. Обычно поэтому измеряют на валах трансмиссии моменты, частоты вращения этих валов, а затем уже неоперативно, после эксперимента, вычисляют мощности на валах трансмиссии. При этом погрешности измерения очень большие, а отсутствие мощностей в виде сигналов не позволяет дать оценку трансмиссии с качественной стороны. Поэтому обеспечение на стенде возможности оперативного измерения мощностей на валах трансмиссии и автоматического измерения КПД и его зависимости от нагрузки на ведомом валу расширяет функциональные возможности стенда.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стенда путем оперативного определения на нем мощностей на ее валах, КПД трансмиссии и зависимости КПД от мощности на ведомом ее валу.

Указанная цель достигается тем, что в стенде для испытания трансмиссии, содержащем кинематически соединенные с валами испытуемой трансмиссии привод и электрический тормоз с обмотки возбуждения, установленные на ведомом и ведущем валах датчики крутящего момента и частоты вращения, регулируемый источник напряжения постоянного тока, электромашинный усилитель с обмоткой управления, при этом обмотка управления усилителя подключена к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, а усилитель подключен выходом к обмотке возбуждения электрического тормоза, согласно изобретению датчики момента выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, а стенд снабжен двумя каналами обработки информации, каждый из которых включает в себя транзистор, резистор нагрузки и сглаживающий фильтр, при этом коллектор транзистора соединен с положительным выводом выхода соответствующего датчика частоты вращения, эмиттер транзистора соединен с отрицательным выводом выхода соответствующего широтно-импульсного модулятора момента и с одним из выводов резистора нагрузки, база транзистора посредством резистора подключена к положительному выводу выхода широтно-импульсного модулятора, а второй вывод резистора нагрузки подключен к отрицательному выводу выхода соответствующего датчика частоты вращения, сглаживающий фильтр подключен на выводы резистора нагрузки, делителем, выполненным в виде логометра с двумя обмотками, к первой обмотке которого подключен выход сглаживающего фильтра канала обработки информации, поступающей с ведомого вала, ко второй обмотке - выход сглаживающего канала обработки информации, поступающей с ведущего вала, измерительным прибором постоянного тока, установленным на выходе сглаживающего фильтра канала обработки информации ведомого вала трансмиссии.

Выполнение датчиков момента в виде широтно-импульсных модуляторов позволяет получить последовательность прямоугольных импульсов с одинаковой амплитудой (высотой), но с длительностью прямоугольных импульсов, пропорциональной величине крутящего момента на валах испытываемой трансмиссии в данный момент времени (фиг. 1,г), наличие двух каналов обработки информации, каждый из которых включает в себя транзистор, резистор нагрузки и сглаживающий фильтр, при этом коллектор транзистора соединен с положительным выводом выхода соответствующего датчика частоты вращения, эмиттер транзистора соединен с отрицательным выводом выхода соответствующего широтно-импульсного модулятора момента и с одним из выводов резистора нагрузки, база транзистора посредством резистора подключена к положительному выводу выхода широтно-импульсного модулятора, а второй вывод резистора нагрузки подключен к отрицательному выводу выхода соответствующего датчика частоты вращения, сглаживающий фильтр подключен на выводы резистора нагрузки, позволяет подать сигнал от датчиков частоты вращения на последовательно соединенные транзистор и резистор нагрузки таким образом, что при отсутствии на базе импульса от широтно-импульсного модулятора транзистор закрыт, а открывается он только на время прохождения импульса по цепи база - эмиттер транзистора, при этом на резисторе нагрузки выделяется импульс прямоугольной формы, высота которого равна уровню выходного напряжения датчика частоты вращения, а длительность этого импульса равна длительности поступающего на базу от широтно-импульсного модулятора прямоугольного импульса, поэтому при сглаживании фильтром этих прямоугольных импульсов на выходе фильтра формируется сигнал, пропорциональный мощности на соответствующем валу трансмиссии, наличие измерительного прибора постоянного тока позволяет зарегистрировать мощность на выходном валу трансмиссии и устанавливать ее с помощью регулируемого источника напряжения постоянного тока различные значения, наличие делителя позволяет получить и измерить КПД трансмиссии, и таким образом расширить функциональные возможности стенда.

На фиг. 1 приведены сигналы в цепях датчиков частоты вращения и широтно-импульсных модуляторов момента; на фиг. 2 - общая схема стенда; на фиг. 3 показана примерная зависимость КПД трансмиссии от нагрузки.

Стенд содержит (фиг. 2) кинематически соединенные с валами испытуемой трансмиссии 1 привод 2, электрический тормоз 3 с обмоткой 4 возбуждения, установленные на ведомом валу датчик 5 частоты вращения и датчик крутящего момента, выполненный в виде широтно-импульсного модулятора 6, установленные на ведущем валу датчик 7 частоты вращения и датчик крутящего момента, выполненный в виде широтно-импульсного модулятора 8, регулируемый источник 9 напряжения постоянного тока, электромашинный усилитель 10 с обмоткой 11 управления, при этом обмотка 11 управления электромашинного усилителя 10 подключена к выходу регулируемого источника 9 напряжения постоянного тока, а электромашинный усилитель 10 подключен выходом к обмотке 4 возбуждения электрического тормоза 3, канал 12 обработки информации, поступающей с ведомого вала, канал 13 обработки информации, поступающей с ведущего вала, каждый из которых включает в себя транзистор 14, резистор 15 нагрузки, сглаживающий фильтр 16, при этом коллектор 17 соединен с положительным выводом выхода соответствующего датчика частоты вращения, эмиттер 18 соединен с отрицательным выводом выхода соответствующего широтно-импульсного модулятора момента и с выводом 19 резистора 15 нагрузки, база 20 транзистора посредством резистора 21 подключена к положительному выводу выхода широтно-импульсного модулятора момента, а вывод 22 резистора 15 нагрузки подключен к отрицательному выводу выхода соответствующего датчика частоты вращения, сглаживающий фильтр 16 подключен на выводы 19 и 22 резистора 15 нагрузки, делитель 23, выполненный в виде логометра с обмотками 24 и 25, при этом к обмотке 24 подключен выход сглаживающего фильтра 16 канала 12 обработки информации, к обмотке 23 подключен выход сглаживающего фильтра 16 канала 13 обработки информации, измерительный прибор 26 постоянного тока, установленный параллельно обмотке 24. Каждый широтно-импульсный модулятор момента включает в себя металлические диски с радиальными прорезями 27 и 28, закрепленные на валах трансмиссии, преобразователи 29 и 30 импульсные щелевые, установленные вблизи валов с возможностью прохождения дисков 27 и 28 в их щели, вычитающий элемент 31 на двух резисторах, выпрямитель 32, резистор 33.

Стенд работает следующим образом. При работе привода 2 и отсутствии сигнала в обмотке 4 возбуждения электрического тормоза 3 ротор электрического тормоза свободно вращается. Регулированием сигнала на выходе источника 9 напряжения постоянного тока устанавливаются различные токи возбуждения в обмотке 4 и соответственно моменты на валах трансмиссии. Сигналы о величине мощностей на валах трансмиссии формируются с помощью датчиков частоты вращения и широтно-импульсных модуляторов каналами 12 и 13 обработки информации. На фиг. 1, а показан сигнал на выходе датчика частоты вращения, на фиг. 1,б - сигналы на входе вычитающего элемента 31, на фиг. 1,в - сигналы на выходе вычитающего элемента 31, на фиг. 1,г - сигналы на выходе широтно-импульсных модуляторов, длительность которых пропорциональна величине момента на валах в данный момент времени. Канал 12 обработки информации формирует сигналы следующим образом. Сигнал с выхода датчика 5 частоты вращения поступает положительным полюсом на коллектор 17 транзистора 14, сигнал от широтно-импульсного модулятора 6 момента поступает на базу 20 транзистора 14 тоже положительным полюсом, а отрицательным - на эмиттер 18. На коллектор 17 сигнал от датчика 5 частоты вращения поступает непрерывно (фиг. 1,а), на базу 20 - периодически (фиг. 1,г). При наличии напряжения на коллекторе 17, но отсутствии сигнала на базе 20 транзистор 14 закрыт, сигнала на резисторе нагрузки нет. При поступлении импульса на базу 20 от широтно-импульсного модулятора 6 транзистор 14 открывается на время, равное длительности поступившего импульса, при этом на выходе резистора 15 нагрузки появляется прямоугольный импульс, высота которого равна уровню напряжения, поступающего от датчика 5 частоты вращения, длительность равна длительности импульса, поступающего от модулятора 6 момента. Поэтому на резисторе 15 нагрузки формируется периодический импульсный процесс с прямоугольными импульсами, сглаживая который фильтром 16, на выходе последнего получаем сигнал, пропорциональный мощности на ведомом валу. Аналогично проходят сигналы в канале 13 обработки информации, и на выходе сглаживающего фильтра 16 этого канала получаем сигнал, пропорциональный мощности на ведущем валу.

С помощью делителя 23 происходит деление мощности на ведомом валу на мощность на ведущем валу и формируется логометром сигнал, пропорциональный КПД трансмиссии. Мощность на ведомом валу измеряется прибором 26 постоянного тока. Устанавливая с помощью движка регулируемого источника 9 напряжения постоянного тока различные по величине мощности на ведомом валу и записывая показания логометра, соответствующие этим мощностям, строим зависимость КПД от мощности на ведомом валу. Таким образом, расширяются функциональные возможности стенда.

Экономический эффект от использования заявляемого стенда составит 100000 рублей в год на один стенд.

Использование: в стендах для испытания трансмиссий транспортных машин. Сущность изобретения: датчики момента выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, а стенд снабжен двумя каналами обработки информации, каждый из которых включает в себя транзистор, резистор нагрузки и сглаживающий фильтр. Коллектор транзистора соединен с положительным выводом выхода соответствующего датчика частоты вращения, эмиттер транзистора соединен с отрицательным выводом выхода соответствующего широтно-импульсного модулятора момента и с выводом резистора нагрузки, база транзистора посредством резистора подключена к положительному выводу широтно-импульсного модулятора момента, второй вывод резистора нагрузки подключен к отрицательному выводу соответствующего датчика частоты вращения. Делитель выполнен в виде логометра. 3 ил.

Стенд для испытания трансмиссии, содержащий кинематически соединенные с валами испытуемой трансмиссии привод и электрический тормоз с обмоткой возбуждения, установленные на ведомом и ведущем валах датчики крутящего момента и частоты вращения, регулируемый источник напряжения постоянного тока, электромашинный усилитель с обмоткой управления, при этом обмотка управления усилителя подключена к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, а усилитель подключен выходом к обмотке возбуждения электрического тормоза, отличающийся тем, что датчики момента выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, а стенд снабжен двумя каналами обработки информации, каждый из которых включает в себя транзистор, резистор нагрузки и сглаживающий фильтр, при этом коллектор транзистора соединен с положительным выводом выхода соответствующего датчика частоты вращения, эмиттер транзистора соединен с отрицательным выводом выхода соответствующего широтно-импульсного модулятора момента и с одним из выводов резистора нагрузки, база транзистора посредством резистора подключена к положительному выводу выхода широтно-импульсного модулятора, а второй вывод резистора нагрузки подключен к отрицательному выводу выхода соответствующего датчика частоты вращения, сглаживающий фильтр подключен на выводы резистора нагрузки, стенд также снабжен делителем, выполненным в виде логометра с двумя обмотками, к первой обмотке которого подключен выход сглаживающего фильтра канала обработки информации, поступающей с ведомого вала, к второй обмотке - выход сглаживающего фильтра канала обработки информации, поступающей с ведущего вала, и измерительным прибором постоянного тока, установленным на выходе сглаживающего фильтра канала обработки информации ведомого вала трансмиссии.