Стенд для испытания упругих элементов Советский патент 1983 года по МПК G01M17/04 

Изобретение относится к испытатель ной технике, а именно к стендам для испытания упругих элементов. Известен стенд для испытания,t упругих элементов, содежащий основание, на котором установлен механизм ч нагружения испытуемого упругого, элемента , состоящий из связанного с при водом кривошипно-шатунного меха«изма и-опирающегося своей средней частью на основание через подвижную опору коромысла,, один конец которого связан с шатуном указанного механизма, о другой - через испытуемый упругий элемент - с траверсой, на которой подвешен груз Недостаток стенда состоит в огра ничейных эксплуатацисэнных возможностях, заключающихся в том, что во-пер вых, стенд не позволяет получать статические характеристики упругости испытуемого упругого элемента, вовторых, - не обеспечивает возможноети проведения испытаний упругого элемента при свободных колебаниях, и, в-третьих, на стенде создается лииш. моногармоническое кинематическое возбуждение, которое не позволяе выявить особенности колебаний,, связанные, с нелинейностью демпфирующей характеристики исследуемой рессоры, в большой продолжительности испытав НИИ, связанной с тем, что для измене ния амплитуды кинематического возмущения требуется остановка стенда и проведение работ по перестановке опоры качания коромысла,.и с тем, что затруднена установка упругого элемента на стенд и снятие со стенда испытанных упругих элементов, так как отсутствует механизм перемещения траверсы.Кроме того,стенд имеет низку1оНадежность, обусловленную возможностью поломки деталей стенда и упругого элемента при его пробое. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей стенда путем обеспечения, возможности моделирования различных )ежимов работы упругих элементов. . Цель достигается тем, что стенд, содержащий основание, на котором установлен механизм нагружения испытуемого упругого элемента, состоящий из связанного с приводом кривошипношатунного механизма и опирающегося своей средне частью на основание через подвижную опору коромысла,один конец которого связан с шатуном ука занного механизма, а другой - через испытуемый упругий элемент - с траз версой, на которой подвешен груз, снабжен двумя гидроцилиндрами,нижние концы которых шаз нирио закреплены на основании, а верхние смонтированы с возможностью взаимодействия с траверсой и соединены гибкой связью с ; ; рычагом управления, направляхякей ,шарнирно закрепленной одним концснл на основании, а другим - на коромысле, И смонтированном на Направляющей с .возможностью перемещения вдол.ь последней эксцентриковым механизмом для, взаимодействия с одним из коНцов испытуемого упругого элемента. Кроме того, с целью повышения надежности, стенд может- быть снабжен |предохранительным механизмом, выполненным в виде пружины и амортизаторов, закрепленных своими концами на кронштейнах, один из которых связан с шатуном, а другой - с этда1 шатуном и с коромыслом,. С целью повышения точности испытаний и надежности работы стенд может быть снабжен пружиной с механизмом натяжения, связывающей коромысло с основанием. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый стенд для исследования упругих элементов, общий видена . ,фйг-.; 2 - вгид А на фиг. 1. Стенд содержит основание , на котором установлены два откидывающихсзя гидроцилиндра 2, имеющие на концахштоков ролики 3, входящие в пазы стопорных устройств 4. Нижний рычаг 5 стопорного устройства 4 закреплен на траверсе 6 и имеет клинообразное гнездо под ролики 3. Шарнирнр связанный с ним верхний рычаг 7 также имеет клинообразное гнездо под ролики 3,отжимается от нижнего рычага 5 пружиной 8, а винтом 9 прижимается к роликам 3. Трос 10 закреплен на проушинах штоков гидроцилиндров 2 и через блоки 11, установленные на основании 1, связан с помощью тросового треугольника осЬо .с рычагом управления 12. Для исключения поворота штоков гидроцилиндров 2 в момент выведения роликов 3 из клинообразных гнезд рычагов 5 и 7, .проушины штоков имеют выступы 13, входящие в соответствующие пазы нижних рычагов 5 стопорных устройств. Для упора гидроЦилиндров 2 после откидывания предназначены резиновые буферы 14, установленные на кронЫтейна 15. К траверсе 6 посредством двух штанг 16 подвешен груз 17 Направляющие ролики 18, закрепленные на основании 1 с возможностью вращения, предназначены для направления движения штанг 16. Механизм для имитации низкочастотной составляющей колебаний оси колеей состоит из имеющего привод кривошипа 19, шатуна 20, коромысла 21, опирающегося на подвижную опору, выт полненную а виде вала 22, установленного посредством подшипниковых опор на салазки 23, связанные штангами 24 с винтовым механизмом 25, и направля-ч iinqero рычага 26, который связан одним

концом с коромыслом 2}., посредством шарнира 27л, а другим концом с помощью шарнира 28 - с основанием 1.

Механизм для имитации высокочас- тотной составляющей колебаний оси колеса состоит из связанного с при- 5 водом эксцентрика 29, вал которого посредством подшипниковых опор 30 установлен на подвижные относительно направляющего рычага 26 салазки 31, связанные посредством штанг 32 с вин-10 товым механизмом 33 и имеющие кронштейн 34, на котором шарнирно закреплен опирающийся на эксцентрик 29 промежуточный рычаг 35. На этот рычаг ; через РОЛИК 36 опирается качающийся д рычаг 37 который одним концомшарнир-;.. но связан с закрепленным на направляющем рычаге 26 кронштейном 38, а на другом конце имеет проушину 39 для жрепления нижнего конца испытуемого упругого элемента 40..

Верхний конец испытуемого упругого элемента 40 через силоизмерительное устройство 41 крепится к траверсе 6; Шарнир 42 коромысла 21 поджат к ytTOipy c 43,гайкой 44 через пружину 45 и кррнгатейны 46 и 47, на которых установлены два гидравлических амортизатора 48. |Пружина растяжения 49 шарнирно з акреплена.одним концом на основании 1 а другим - связана через механизм натя-30 жения, состоящий из винта 50, проводящего через отверстие в шарнире 51, и гайки 52, с коромыслом 21.

Стенд работает следующим образом.

Для установки на стенд испытуемого 35 упругого элемента 40 откидывающиеся гидроцилиндры 2 переводят в вертикальное положение .При этом длину гидроци;линдров 2 устанавливают такой, чтобы, ролики всяали в клинообразные гнезда 40 Iрычагов 5 и 7 стопорных устройства 4. В этот момент рычаги 7 отжаты пружиной 8. Ролики 3 стопорят винтами 9. После чего осуществляют подъем тра-, версы 6. гидроцилиндрам 2 до высоты ,с при которой расстояние между проушинами стенда равно длине испытуемого yngyroro элемента 40, траверсу эйк репляют на стенде стальными пальцгми.

Для определения статических упругих характеристик испытуемого упру- -50 гого эЛеме{| та 40 гидроцилиндрами 2 медленно перемещают траверсу 6, нагружая или разгружая упругий элемент 40. При этом записывают деформацию упругого элемента и одновременно измеряют силЬизмерительным устройством 41 нагрузку на него. По результатам измерений строят в координатах сила деформация статические упругие характеристики испытуемого упругого эле- 60 мента.

Испытания упругих элементов при свободных колебаниях могут произволиться на стенде методами: гНётс 65

i дом сбрасывания и методом подтягивания..

; Для проведения испытаний упругого элемента при свободных колебаниях методом сбрасывания траверса 6 вместе с испытуемым упругим элементом 40 поднимается гидроцилиндрами 2 на расчетную высоту. При этом ролик 36 от- ходит от промежуточного рычага 35. :Винтами 9 расстопрривают ролики 3. Производится нажатие на lawar управления 12, что приводит к перемещению Троса 10 по блокам 11. При этом ролики 3 выводятся из клинообразных гнезд рычагов 7, а выступы 13 на проушинах штоков гидроцилиндров 2 - из соответствующих пазов нижних рычагов 15, и гидроцилиндры 2 откидываютсяДО smopa их в резиновые буферы 14 кронштейнов 15. На пути, необходимом для выведения роликов 3 из клинообразных гнезд рычагов 7, работает участок троса аЪ тросового треугольника qbc, обеспечивая наибольшее усилие на рычаг управления. После выведения роликов 3 из клинообразных гнезд работает участок, троса Ъс, обеспечивая быстрое отбрасывание гидроцилиндров 2. Под действием силы тяжести груз 17 вместе с траверсой 6 падает и после касания роликом 36 промежуточного рычага 35/ совершает свободные колебания на испытуемом упругом элементе 40, которые могут быть записаны на осциллографической бумаге.

Для проведения испытаний упругих элементов при свободных колебаниях методом подтягивания гидроцилиндфами 2 опускают траверсу 6, сжимая испытуемый упругий элемент 40 на расчетную величину. Винтами 9 расстопоривают ролики 3. Нажатием на рычаг управления 12 аналогично описанному выводятся из клинообразных гнезд рычагов 5 ролики 3, и цилиндры 2 от;кидываются до упора в резиновые буферы 14; Под действием силы сжатого упругого элемента 40 траверса 6 движется вверх, перемещая за собой посредством двух штанг 16 груз 17. При этом направляющие ролики 18 проворачиваются, ориентируя движение штанг 16.

При необходимости определения ди. нги4ически} характеристик испытуемого : упругого элемен та гидроцилиндрами 7 сжимают упругий элемент 40 на заданную величину и блокируют траверсу 6 относительно основания 1 Включаю приводы кривошипа 19 и эксцентрика 29 и устанавливсиот наобхЬдимую емкость юс вращение, соответствующую расчетным частотам возму14ения. Кривошипом 19 воспроизводится низкая частота кинематического возмущения, зксцентриком 29 - высокая. Кривошип 19, вргицаясь, приводит в движение шатун 20, кото-. vast в6зде йствует -на коромысло 21. . Коромысло 21 качается относительно вал 22,приводя в движение через шарнир 27 направляющий рычаг 26,который качается на шарнире 28 относительно основания 1 Колебания направляющего рычага 26 передаются через подшипниковые опоры 3Q эксцентрик 29, промежуточный рычаг 35, ролик 36 и проушину 39 качающего ся рычага 37 испытуемого упругого элемента 40. . Амплитуда низкочастотных колебаНИИ определяется положением вала 22 .относительно шарниров 27 и 42 коромысла .21. Перемещая вал на салазках 23 с помощью штанг 24 винтовьм механизмом 25 задают необходимую амплитуду низкочастотных колебаний ниж него конца испытуемого упругого элем мента 40, причем скорость этого пере мещения, а, соответственно, и измене ния амплитуды колебаний может быть различной, в зависимости от целей испытаний. Эксцентрик 29, вращаясь в подшипниковых опорах 30, приводит в движение промежуточный,рычаг 35, который качается на .шарнире относительно кронштейна 34 и при этом воздействуе Через ролик 36 на качающийся рычаг 37 .Высокочастотные колебания качаюг . 1ц.егося рычага 37 на шарнире кронштей На 38, задаваемые, эксцентриком 29, Суммируются с низкочастотными колебаниями направляющего рычага 26 и ёрез проушину 39 передаются нижнему онцу испытуемого упругого элемен а 40.Амплитуда высокочастотных колебаНий определяется положением ролика 6 относительнр шарнира качания.проМежуточного рычага 35 в кронштейне 34. Перемещая подшипниковые опоры ЗО на салазках 31 с помощью штанг 32 Винтовым механизмом 33 задаютнеобхо Димую амплитуду высокочастотных колебаний нижнего конца испытуемого упругого элемента 40, причем скорость перемещения подшипниковых опор 30 может быть различной в зависимости от целей испытаний. Производится запись изменения, во время испытаний параметров йспытуемо го упругого элемента (.давлений, температур, хода и скорости штока и т.д. на осциллографйческую бумагу, по которой строят динамические харак теристики рессоры. Для определения амплитудно-частот ных характеристик колебаний груза на испытуемом упругом элементе последню устанавливают на стенд с помощью гид роцилиндров 2 согласно описанному. После этого гидроцилиндры 2 откидыва . ются нажатием на рычаг управления 12, и упругий элемент 40 нагружается грузом 17.Включив приводы кривошипа 19 и эксцентрика 29, устанавливают требуемый режим колебаний нижнего конца испыту емого упругого элемента 40 так, как это описано в предыдущем случае. Возникающие при деформации упругого элемента силы передаются через силоизмерительное устройство 41 траверсе 6 и через штанги 16, перемещающиеся в направляющих роликах 18, грузу 17, который совершает колебания на 1йспытуемЬм упругом элементе 40. Производится запись изменения во времени параметров колебаний груза и кинематического возмущения на осциллографичеокую бумагу, по которой строят амплитудно-частотные характеристики колебаний . В случае пробоя испытуемого упругого элемента 40 сила удара, приложенная в шарнире 27, создает момент относительно вала,22, вызывающий перемещение шарнира 42 относительно шатуна. 20.Шарнир 42 отходит от упора 43, сближая кронштейн 47 с кронштейном 46, упирающимся в гайку44. При ЭТОМ пружина 45 и гидравлические амортизаторы 48 сжимаются, предохраняя от разрушения детали стендаj заключенные между испытуемым упругим элементом 40 и кривошипом 19, .а также -саму рессору. При колебаниях коромысла 21 усилие пружины растяжения 49 через винт 50 с гайкой 52 и шарнир 51 передаются коромыслу 21, создавая момент относительно вала 22, противоположный моменту, создаваемому испытуемым упругим элементом 40 относительно вала 22, Возникающая при этом циркуляция мощности улругих сил упругого элемента 40 и пружины 49 повышает равномер : ность вращения кривошипа 19, частич-. но разгружая его привод.и исключая отрывы коромысла 21 от вала 22 при больших частотах колебаний Гайкой 52. регулируется момент, достаточный для исключения отрывов коромысла, от вала 22 при максимальной частоте вращения, кривошипа 19. Предложенный стенд для исследова-т- ния упругих элементов имеет широкие эксплуатационные возможности, так как обеспечивает проведение испытаний упругих элементов при свободных колёбаниях подрессоренного груза, получение статических и динамических характеристик испытуемого упругого элемента, амплитудно-частотных характеристик вынужденных колебаний подрессоренного груза при одно- и двухчастотном кинематическом возбуждении, рациональную характеристику: шины, т.е. обеспечивающую при данной рессоре наименьшие колебания. Установка между шатуном и коромыслом механизма, состоящего из сжатой пружины и работающих параллельно с :ней двух гидравлических амортизаторов, позволяет повысить надежность стенда путем исключения поломок его деталей

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ, содержащийоснование, на котором установлен механизм нагру жения испытуемого упругрго элемента, состоящий из связанного с приводом кривошипно-шатунного механизма и опирающегося своей средней частью на основание через подвижную опору коромысла, один конец которого свй- , зан с шатуном указанного механизма, а другой - через испытуемый упругий элемент - с траверсой, на которой подве{11ен груз, отличающий с я тем, что, с целью расширения .эксплуатационных возможностей путем . обеспечения возможности моделирдвамИ1Р различных режимов работы упругих элементов , он снабжен двумя гидроцилиндтрами нижние концы которых шарнирно закреплены на основании, а верхние смонтированы с возможностью взаимодействия с траверсой и соединены гибкой связью с рычагом управления, направляющей, шарнирно закрепленной одним концом на основании, а другим на коромысле, и смонтированном на направляющей с возможностью перемещения вдоль последней эксцентриковым механизмом для Гвзаимодействия с одним из концов испытуемого упругого элемента. 2.Стенд по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что,с целью повышения i надёжности работы, он снабжен предохранительным механизмом, выполненным СП в виде пружины и амортизаторов, закрепленных своими концами на кронштейнах, один из которых связан с шатут ном, а другой - с этим шатуном и с коромыслом. 3.Стенд по П.1, о т л и ч а юЩ и и с Я тем, что, с целью повышения точности испытаний и надежности |работы, он снабжен пружиной с меха4 СО низмом натяжения, связываюгцей коромысло с основанием. « .