СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2009 года по МПК G01M13/00 

Изобретение относится к электрооборудованию испытательных стендов для испытания цепных передач. В качестве преобразователей энергии используются синхронные машины.

При производстве цепных передач требуется проведение их испытаний при нагрузке. Стенды для проведения таких испытаний содержат двигатели для приведения испытываемой цепи в движение и тормозное устройство для механической нагрузки цепи, в качестве которой используется электрический генератор. Кинематическая схема испытательного стенда может включать несколько звездочек, изменяющих направление движения звеньев цепи, увеличивающих сопротивление жесткости цепи и трение пластин цепи, втулок и трение цепи о звездочку, что интенсифицирует и ускоряет испытание, а также натяжные устройства.

Известен стенд для испытания деталей сельхозмашин [а.с. СССР 1490535, G01М 13/00, 30.06.89. Бюл. №24], где для испытания деталей машин при регулируемой частоте вращения применен привод и нагрузочное устройство постоянного тока. Недостатки такого стенда определяются известными недостатками машин постоянного тока, такими как высокая стоимость, большие габариты и сложность эксплуатации.

Наиболее близким к заявленному устройству является стенд для испытания предохранительных муфт по а.с. СССР №1596219 (А1, G01М 13/00, 30.09.90. Бюл. №36), в котором использовано электрооборудование переменного тока. Стенд содержит асинхронный электродвигатель и асинхронный генератор, валы которых сопряжены через испытываемую передачу, содержащую испытываемую цепь с ведущей и холостой ветвями, ведущую и ведомую звездочки, натяжную звездочку на холостой ветви, дополнительные звездочки на ведущей и холостой ветвях, регулятор напряжения, передаточное устройство и испытываемую цепь. Двигатель приводит испытываемую цепь в движение. Испытываемая цепь передает механическую мощность на нагрузочный асинхронный генератор, который выполняет функции тормозного устройства и обеспечивает загрузку испытываемой цепи. Статорные обмотки двигателя и генератора соединены через регулятор напряжения с трехфазным источником питания. Передаточное отношение цепной передачи выбирают таким образом, чтобы частота вращения генератора была выше, чем у двигателя. Такой способ соединения обмоток двигателя и генератора обеспечивают замкнутый контур циркуляции испытательной мощности при минимальном числе устройств в этом контуре.

Недостатками прототипа являются относительно высокий расход электроэнергии на проведение испытания цепи вследствие невысоких энергетических показателей асинхронных машин и регуляторов напряжения, а также сложность электрооборудования за счет применения регуляторов напряжения. Генератор возвращает двигателю часть активной мощности, затраченной двигателем при работе, при этом и двигатель, и генератор потребляют из сети реактивную мощность, что увеличивает полную мощность регулятора напряжения. Схема оборудования прототипа исключает применение в качестве приводного двигателя и нагрузочного генератора синхронных машин, имеющих более высокие энергетические показатели (коэффициент полезного действия и коэффициент мощности), поскольку не содержит устройств регулирования нагрузки двигателя и генератора.

Технической задачей является снижение затрат электроэнергии на проведение испытаний цепи путем замены в испытательном стенде асинхронных машин на синхронные и использования механического регулятора нагрузки цепи взамен электрического.

Решение задачи достигается тем, что стенд для испытаний цепных передач, включающий приводной двигатель и нагрузочный генератор, валы которых сопряжены через цепную передачу, содержащую цепь с ведущей и холостой ветвями, ведущую и ведомую звездочки, натяжную звездочку на холостой ветви, дополнительные звездочки на ведущей и холостой ветвях, содержит на ведущей ветви регулирующую звездочку и устройство для перемещения регулирующей и натяжной звездочек, изменяющее длину ведущей ветви цепной передачи, а в качестве двигателя и генератора использованы синхронные машины.

Основным положительным результатом изобретения является снижение затрат электроэнергии на проведение испытания цепи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлена кинематическая схема оборудования испытательного стенда в двух проекциях: фиг.1 - вид сбоку; фиг.2 - вид сверху. Нумерация позиций на обеих фигурах общая.

Стенд для испытания цепей состоит из приводного синхронного двигателя 1, нагрузочного синхронного генератора 2, валы которых сопряжены цепной передачей, содержащей ведущую 3 и ведомую 4 звездочки, четыре дополнительные звездочки 5, 6, 7 и 8, регулирующую звездочку 9 и натяжную звездочку 10. Испытываемая цепь содержит ведущую ветвь 11, сопряженную со звездочками 5, 6 и 9, и холостую ветвь 12, сопряженную со звездочками 7, 8 и 10.

Звездочки 9 и 10 закреплены на подвижном устройстве, выполненном как передача ходовым винтом, содержащая собственно ходовой винт 13 и неразъемные гайки 14 и 15 для крепления соответственно регулирующей звездочки 9 и натяжной звездочки 10, причем ходовой винт 13 приводится во вращение ручным или электромеханическим приводом 16. Испытываемая цепь подвергается многократным изгибам на звездочках 3-10, что обеспечивает ускорение испытания за счет интенсификации износа деталей цепи.

Статорные обмотки двигателя 1 и генератора 2 подключены к общему трехфазному источнику электроэнергии (сети). Двигатель 1 и генератор 2 имеют числа пар полюсов соответственно p_д и p_г._{Передаточное отношение i передачи, равное отношению чисел зубцов ведущей и ведомой звездочек, должно удовлетворять условию i=pд/pг. При выполнении этого условия ротор генератора вращается с частотой вращения магнитного поля.}

В установившемся режиме стенд работает следующим образом. На двигатель 1 и генератор 2 подается трехфазное напряжение и ток возбуждения. Двигатель 1 приводит испытываемую цепь в движение, генератор 2 обеспечивает нагрузку ведущей ветви 11 испытываемой цепи. Величина нагрузки ведущей ветви цепи 11 определяется взаимным угловым положением роторов двигателя 1 и генератора 2. При совпадении положения магнитных осей машин 1 и 2 имеет место холостой ход, когда нагрузка цепи отсутствует, при наличии углового смещения осей у двигателя 1 и генератора 2 имеет место активный ток статора и соответствующая механическая мощность.

Регулирование нагрузки осуществляется изменением положения неразъемных гаек 14 и 15 вращением ходового винта 13. При перемещении гаек 14 и 15 вверх увеличивается длина ведущей ветви цепи 11 и магнитная ось ротора двигателя 1 смещается против направления вращения, а магнитная ось ротора генератора 2 - по направлению вращения. Это приводит к увеличению активного тока и механической мощности двигателя 1 и генератора 2. При этом от источника питания потребляется активная мощность, компенсирующая мощность потерь в испытательном стенде. Регулированием возбуждения двигателя и генератора устанавливается требуемая реактивная мощность двигателя 1 и генератора 2. Рекомендуются режимы, при которых обе машины имеют коэффициент мощности, равный 1, или обе генерируют реактивную мощность, отдаваемую в сеть. В первом случае стенд потребляет минимум мощности; в последнем испытательный стенд выполняет функции компенсатора реактивной мощности.

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на снижение затрат электроэнергии при проведении испытаний цепных передач. Этот результат обеспечивается за счет того, что стенд для испытания цепных передач включает приводной двигатель и нагрузочный генератор, валы которых сопряжены через цепную передачу, содержащую испытываемую цепь с ведущей и холостой ветвями, ведущую и ведомую звездочки, натяжную звездочку на холостой ветви, дополнительные звездочки на ведущей и холостой ветвях. При этом согласно изобретению стенд содержит на ведущей ветви регулирующую звездочку и устройство для перемещения регулирующей и натяжной звездочек, изменяющее длину ведущей ветви цепной передачи, а в качестве двигателя и генератора использованы синхронные машины. 2 ил.

Стенд для испытания цепных передач, включающий приводной двигатель и нагрузочный генератор, валы которых сопряжены через цепную передачу, содержащую испытуемую цепь с ведущей и холостой ветвями, ведущую и ведомую звездочки, натяжную звездочку на холостой ветви, дополнительные звездочки на ведущей и холостой ветвях, отличающийся тем, что содержит на ведущей ветви регулирующую звездочку и устройство для перемещения регулирующей и натяжной звездочек, изменяющее длину ведущей ветви цепной передачи, а в качестве двигателя и генератора использованы синхронные машины.