СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2002 года по МПК G01L3/26 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к стендам для механического определения КПД.

Известна установка замкнутого типа для определения КПД соосных редукторов, содержащая электродвигатель с тензометрической системой измерения момента на его валу, две одинаковые испытуемые передачи и замыкающие цилиндрические ступени с торсионным валом для создания нагрузки или специальным нагружающим устройством [1].

Недостатками ее являются низкая точность определения КПД из-за трудноучитываемых потерь мощности в цилиндрических ступенях и необходимость использования сложной и дорогостоящей аппаратуры.

Известна также установка разомкнутого типа, содержащая нагружающее устройство и балансирный электродвигатель с рычажными весами для измерения момента на его валу, соединенным с входным валом передачи [2] (прототип).

Недостатком ее является большая погрешность измерения момента на входном валу и, следовательно, погрешность определения КПД, что связано с дисбалансом корпуса электродвигателя, а также влиянием электропроводов, создающих дополнительный трудноучитываемый дисбаланс, на величину измеряемого момента.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения КПД механических передач.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для определения КПД механических передач, содержащий основание, устройство нагружения, электродвигатель и устройство измерения момента на валу исследуемой передачи, устройство измерения момента содержит корпусную деталь с двумя цилиндрическими отверстиями, установленную на валу электродвигателя, стержни, установленные в отверстиях корпусной детали с возможностью перемещения в осевом направлении, кольцо-указатель, шкалу измерения отклонения кольца-указателя, шкив для установки на входном валу исследуемой передачи, жестко соединенную со шкивом ось, подшипники качения, установленные на этой оси, при этом стержни подпружинены в направлении перемещения, шкала измерения связана с основанием, кольцо-указатель установлено с возможностью перемещения относительно шкалы совместно со стержнями, стержни имеют кососрезанные торцы, которые упираются в подшипники качения, а устройство нагружения выполнено в виде груза, подвешиваемого на выходном валу исследуемой передачи.

Повышение точности измерения момента на быстроходном валу передачи, а следовательно, и ее КПД обеспечивается исключением влияния проводов и дисбаланса корпуса электродвигателя на величину измеряемого момента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид стенда, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Стенд содержит корпусную деталь с двумя цилиндрическими отверстиями 1, стержни 2, пружины стержней 3, шарики в сепараторе 4, кольцо-указатель момента 5, шкалу измерения 6, подшипники качения 7, ось 8, шкив входного (быстроходного) вала исследуемой передачи 9, шкив выходного (тихоходного) вала передачи 10, устройство нагружения 11 в виде груза для создания момента на выходном валу.

Корпусная деталь 1 установлена на валу электродвигателя. Стержни 2 имеют косо срезанные торцы и установлены посредством шариков 4 в корпусную деталь 1 так, чтобы обеспечивалось свободное осевое перемещение стержней 2 в корпусной детали 1. Поверхность косо срезанного торца стержня 2 составляет угол 45^o с его осью симметрии. Устройство нагружения 11 выполнено в виде груза массой М, подвешенного на нить, намотанную на шкив выходного вала 10. Создаваемый грузом момент
T=MgR,
где g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²;
R - радиус шкива 10.

Стенд работает следующим образом.

При включении электродвигателя корпусная деталь 1 приводится во вращательное движение, стержни 2 косо срезанными торцами упираются в подшипники качения 7, создавая момент на шкиве входного вала передачи 9 и приводя последний в движение. Осевые составляющие сил, действующих на стержни 2, сжимают пружины 3 и смещают стержни в осевом направлении вместе с кольцом-указателем 5. Последнее, смещаясь относительно шкалы измерения 6, указывает на величину момента T_Б на входном (быстроходном) валу 9 исследуемой передачи.

Перед началом измерений осуществляется градуировка шкалы 6. Для этого из корпуса редуктора удаляются все колеса за исключением ведущей вал-шестерни, установленной на подшипниках качения. На шкив входного вала передачи 9 радиусом r наматывается нить и подвешивается груз соответствующей массы m, создающий момент
T_Б=mgr,
под действием которого кольцо-указатель 5 смещается относительно его нулевого положения вдоль шкалы на определенную величину, которая соответствует величине T_Б.

Экспериментальный КПД передачи определяется по известной зависимости

где i - передаточное отношение испытуемой передачи.

Так как величина смещения стержней 2 зависит только от сил, действующих на них со стороны подшипников 7, расположенных на шкиве входного вала 9, то это смещение показывает фактическое значение момента Т_Б на входном (быстроходном) валу исследуемой передачи, исключая влияние дисбаланса корпуса электродвигателя и проводов.

Источники информации
1 Соловьев А.И. Коэффициент полезного действия механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1966, - 179 с. (стр. 66, рис.13, стр. 128, рис. 46).

2 Зубчатые и червячные передачи /Под ред. Н.И.Колчина Л.: Машиностроение, 1974, - 352 с. (стр. 324, рис. 157).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к экспериментальному оборудованию. Устройство измерения момента содержит корпусную деталь 1 с двумя цилиндрическими отверстиями, установленную на валу электродвигателя. Стержни 2 установлены в отверстиях корпусной детали с возможностью перемещения в осевом направлении. Устройство также содержит кольцо-указатель 5, шкалу 6 измерения отклонения кольца-указателя, шкив 9 для установки на входном валу исследуемой передачи, жестко соединенную со шкивом ось 8, подшипники качения 7, установленные на этой оси. Стержни 2 подпружинены в направлении перемещения. Шкала 6 измерения связана с основанием. Кольцо-указатель 5 установлено с возможностью перемещения относительно шкалы 6 совместно со стержнями 2. Стержни 2 имеют косо срезанные торцы, которые упираются в подшипники качения 7. Устройство нагружения выполнено в виде груза 11, подвешиваемого на выходном валу исследуемой передачи. Технический результат: повышение точности измерения КПД механических передач. 2 ил.

Стенд для определения КПД механических передач, содержащий основание, устройство нагружения, электродвигатель и устройство измерения момента на валу исследуемой передачи, отличающийся тем, что устройство измерения момента содержит корпусную деталь с двумя цилиндрическими отверстиями, установленную на валу электродвигателя, стержни, установленные в отверстиях корпусной детали с возможностью перемещения в осевом направлении, кольцо-указатель, шкалу измерения отклонения кольца-указателя, шкив для установки на входном валу исследуемой передачи, жестко соединенную со шкивом ось, подшипники качения, установленные на этой оси, при этом стержни подпружинены в направлении перемещения, шкала измерения связана с основанием, кольцо-указатель установлено с возможностью перемещения относительно шкалы совместно со стержнями, стержни имеют кососрезанные торцы, которые упираются в подшипники качения, а устройство нагружения выполнено в виде груза, подвешиваемого на выходном валу исследуемой передачи.