СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦЕПЕЙ Российский патент 2008 года по МПК G01M15/02 

Изобретение относится к электрооборудованию испытательных стендов для испытания цепных передач.

Цепные передачи при их серийном производстве требуют проведения испытаний на износ при определенной нагрузке. Такие стенды содержат двигатели для приведения испытываемой цепи в движение и устройство для механической нагрузки детали.

Известен стенд для испытания деталей сельхозмашин, включая цепи, по а.с. СССР №1596219 (A1, G01М, 13/00, 30.09.90, Бюл. №36), где для нагрузки испытываемой детали применяется электрический генератор. Регулирование нагрузки осуществляется изменением напряжения на генераторе.

Недостатками указанной кинематической схемы стенда являются необходимость применения электрического генератора, имеющего, как правило, коэффициент полезного действия не выше 85%, необходимость использования двигателя и генератора мощностью не ниже механической мощности испытания, что значительно увеличивает стоимость электрооборудования.

Известны волновые электродвигатели [Е.В.Арменский, Г.Б.Фалк. Электрические микромашины. - М.: Высшая школа, 1975, с.111-115], представляющие собой конструктивное объединение электрической машины и волновой зубчатой передачи. Особенностью волновых двигателей является способность передавать большие крутящие моменты при малой частоте вращения и наличие самоторможения при подключении двигателя к источнику постоянного тока. Волновые двигатели до настоящего времени не применялись в стендах испытания цепей. Не выявлены примеры применения таких двигателей в качестве муфты с регулируемым взаимным расположением ведущей и ведомой полумуфт.

Наиболее близким к заявленному устройству является стенд для испытания цепей на износ, описание которого представлено в [Н.В.Воробьев. Цепные передачи. - М.: Машгиз, 1962, с.176-179]. Стенд осуществляет испытания одновременно двух цепей I и II. Стенд содержит асинхронный электродвигатель, приводящий в движение приводной вал, на котором неподвижно закреплены две звездочки А и В, входящие в зацепление с цепями I и II передающими вращение двум другим звездочкам С и D, причем звездочка С неподвижно закреплена на внутреннем валу Е, звездочка Д неподвижно закреплена на полом валу F. Внутренний вал Е может поворачиваться внутри полого вала F, в результате чего звездочки С и D проворачиваются одна относительно другой. Обе звездочки (С и D) связаны друг с другом специальной гибкой связью, состоящей из диска G, закрепленного неподвижно на полом валу F, рычага Н, закрепленного неподвижно на внутреннем валу Е и натяжного стального каната К, связывающего между собой рычаг Н и диск G. Натяжной канат натягивается с помощью специального груза и системы натяжных блоков. Изменяя вес груза, изменяют натяжение каната К и натяжение цепей I и II. При работе в стенде действует замкнутый контур передачи мощности, состоящий из обеих цепей и их звездочек. При этом одна из цепей (например, I) нагружается в верхней части (при горизонтальном расположении линии осей звездочек А и С), звездочка В является ведущей, а другая цепь нагружается в нижней части и звездочка А является ведомой.

Важным достоинством схемы является относительно малая мощность приводного двигателя, покрывающего мощность потерь на вредные сопротивления двух передач.

Недостатками прототипа являются сложность кинематической схемы нагрузочного устройства и вызванная этим низкая надежность испытательного стенда, а также невозможность регулирования нагрузки цепей в процессе испытания по заданному алгоритму в автоматическом режиме. Первый недостаток обусловлен наличием большого числа промежуточных элементов, таких как блоки, тросы, детали их крепления и др., а сложность автоматизации управления испытанием обусловлена тем, что регулирование нагрузки осуществляется добавлением или убавлением веса груза.

Технической задачей является упрощение стенда и расширение его функциональных возможностей за счет регулирования нагрузки цепей электрическими устройствами.

Решение задачи достигается тем, что в стенде для испытания цепей, включающем электродвигатель, приводной вал с двумя звездочками, две цепи, находящиеся в сцеплении с двумя звездочками приводного вала и двумя дополнительными звездочками, расположенными соосно каждая на своем валу, закрепленном в подшипниках, и имеющими возможность поворачиваться одна относительно другой, имеется волновой двигатель с двумя степенями свободы вращения, статор и ротор которого соединены со своей дополнительной звездочкой.

Положительным результатом изобретения является упрощение кинематической схемы стенда и возможность испытания цепей при регулируемой нагрузке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена кинематическая схема испытательного стенда, а на фиг.2 - конструктивная схема волнового двигателя с двумя степенями свободы вращения.

Кинематическая схема испытательного стенда включает в себя испытываемые цепи 1 и 2, электродвигатель 3, приводящий во вращение приводной вал 4 с закрепленными на нем жестко звездочками 5 и 6.

Цепи 1 и 2 передают вращение звездочкам 7 и 8, расположенным соосно, при этом звездочка 7 закреплена на валу 9, опирающемся на подшипник 10, а звездочка 8 закреплена на собственном валу 11, опирающемся на подшипник 12. Звездочка 7 соединена жестко со статором 13 волнового двигателя, а звездочка 8 соединена жестко с ротором 14 этого двигателя. Таким образом, волновой двигатель имеет две степени свободы: у него могут вращаться и статор 13, и ротор 14. Такие двигатели называют двухмерными. Волновой двигатель получает питание по проводникам 15 от управляющего устройства 16, подключенного к источнику электроэнергии 17.

Известные волновые двигатели имеют различную конструкцию. На фиг.2 в качестве примера представлена схема конструкции синхронного волнового реактивного двигателя с радиальным магнитным потоком. Изменения в конструкции волнового двигателя обусловлены тем, что его статор вращается. В целом статор 13 имеет классическую для машин переменного тока конструкцию: шихтованный цилиндрический сердечник 18 с многофазной обмоткой 19, на внутренней стороне которого закреплен жесткий зубчатый венец 20. Для подведения электроэнергии к статорной обмотке 19 на статоре 13 расположены три контактных кольца 21 (по числу фаз обмотки), изолированные от корпуса статора и друг от друга. Контактные кольца 21 соединены с обмоткой 19 проводниками 22, пропущенными сквозь корпус статора. На контактные кольца 21 электроэнергия передается через неподвижные щетки 23. Ротор 14 состоит из гибкого деформирующегося тела 24, на наружной поверхности которого закреплен гибкий зубчатый венец 25, а внутри расположен внутренний магнитопровод 26, который представляет собой упругое гибкое кольцо, навитое из ленты пермаллоя, и служит для замыкания магнитного потока вдоль окружности ротора и деформации ротора под действием сил магнитного притяжения к статору.

Принцип работы испытательного стенда заключается в следующем. После установки на стенде цепей 1 и 2 включается волновой двигатель и изменение взаимного расположения его статора 13 и ротора 14 вызывает смещение звездочек 7 и 8 друг по отношению к другу, создавая натяжение цепей 1 и 2: одна из цепей натягивается в верхней части, а другая - в нижней. При достижении требуемого натяжения цепей 1 и 2 статорная обмотка 19 волнового двигателя отключается управляющим устройством 16 от трехфазного источника электроэнергии 17 и на нее подается постоянный или выпрямленный ток, чем обеспечивается фиксации (самоторможение) ротора 14 по отношению к статору 13 и звездочек 7 и 8 друг по отношению к другу.

В движение стенд приводится электродвигателем 3. При этом электродвигатель 3 передает стенду механическую мощность, лишь компенсирующую потери в механической части стенда - жесткость цепей, трение в подшипниках и др. Номинальная мощность электродвигателя 3 может быть существенно меньше механической мощности, передаваемой через цепи 1 и 2.

Испытанию могут подвергаться одновременно обе цепи 1 и 2 или только одна из цепей. В последнем случае вторая цепь является элементом нагрузочного устройства.

Для изменения нагрузки цепей 1 и 2 в процессе испытания на статорную обмотку 19 волнового двигателя вновь подается трехфазное напряжение от управляющего устройства 16. Для увеличения нагрузки направление вращения волнового двигателя должно совпадать с первоначальным натяжением цепей; для уменьшения нагрузки цепей 1 и 2 на статорную обмотку 19 подается напряжение с обратным чередованием фаз и осуществляется реверс волнового двигателя. После достижения нагрузки цепей 1 и 2 новой заданной величины трехфазный ток отключается от обмотки 19 и на нее подается постоянный ток для жесткого сцепления статора 13 и ротора 14 и соответственно валов 9 и 11 звездочек 7 и 8.

Изобретение относится к испытательной технике и электрооборудованию, в частности к устройствам испытания цепных передач на износостойкость. Стенд для испытания цепей, включающий электродвигатель, приводной вал с двумя звездочками, две цепи, находящиеся в сцеплении с двумя звездочками приводного вала и двумя дополнительными звездочками, расположенными соосно, каждая на своем валу, закрепленном в подшипниках, и имеющими возможность поворачиваться одна относительно другой, содержит волновой двигатель, имеющий две степени свободы вращения, причем статор и ротор двигателя соединены каждый со своей дополнительной звездочкой. Технической задачей изобретения является упрощение стенда и расширение его функциональных возможностей за счет регулирования нагрузки цепей электрическими устройствами. 2 ил.

Стенд для испытания цепей, включающий электродвигатель, приводной вал с двумя звездочками, две цепи, находящиеся в сцеплении с двумя звездочками приводного вала и двумя дополнительными звездочками, расположенными соосно, каждая на своем валу, закрепленном в подшипниках, и имеющими возможность поворачиваться относительно одна другой, отличающийся тем, что содержит волновой двигатель, имеющий две степени свободы вращения, причем статор и ротор двигателя соединены каждый со своей дополнительной звездочкой.