Стенд для прочностных испытаний тяговых электродвигателей с опорно-осевым подвешиванием Советский патент 1986 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к средствам для стендовых ускоренных испь таний тяговых электродвигателей подвижного состава.

Цель изобретения - упрощение конструкции стенда, повышеш е долговечности и эффективности его работы.

Иа фиг, 1 схематично изображен стенд, общий вид; на фиг. 2 - узел моторно-осевого подшипника с регулируемым зазором; на фиг. 3 - блок-схема управления работой статического преобразователя энергии; на фиг. 4 - силовая схема преобразователя с временными диаграммами входного и выходного напряжения; на фиг. 5 - схема электрического нагру- жения испытуемого двигателя.

Стенд состоит из станины 1, на которой смонтированы вертикальньге стойки 2, опоры 3, тяговые электромагниты 4, Станина I опирается на фундамент 5 с помощью резиновых амортизаторов 6. Испьггуемхэш дзига.- тель 7 такзке как и нагрузочньй двигатель 8, с одной стороны подвешен через упругие элементь на стойках 2, а с другой через ложную ось 9 и мо- торно-осевые подшипники испытуег-ьй двигатель установлен на вибростоле 10, а нагрузочный - на станине I,

На концах валов двигателей установлены полумуфть 11 5 с помощью которых осуществляется механическое соединение испытуемого и нагрузочного двигателей.

На кагкдой шапке 2 моторно-осевого подшипника вдоль поверхности прилегания выполнена проточка с уклоном 1;10, позволяющая устанавливать регулировочный клин 13, изменяя тем самым зазор между ложной осью, вкла- дашгем моторно-осевого подшипника 14 и шапкой i 2,

Тяговые электроманиты 4, якоря 14 которых закреплены на вибростоле 10, получают питание от статического преобразователя частоты 15. Вибростол 10 закреплен на опорах 3 через резиновые прокладки 1 6.

Тяговые двигатели 7 и 8 с помощью коммутационной аппаратуры 17 соединены в электрическую схему, обеспечивающую их работу по методу взаимной нагрузки. Потери, возникающие при работе двигателей, компенсируются испомогательными машинами 18.

12279661

Задача частоты выходного напряжения управляемого выпрямителе вьтол- няется согласно блок-схеме (фиг.5), где выход зaдaюu eгo генератора 19 5 подклю-чен на вход одновибратора-фор- мирования 20 через делители 2 час- то1 ы. На выходе формирователя 20 установлен модулятор-дешифратор 22, управляющий шестью силовыми тиристо- рами 23-28, электроды которых включены на выход блока 29 синхронизации и через разделительньй трансформатор 30 на сеть,

Стенд работает следующим образом.

Используя коммутационную аипара15

туру 17 5 испытуемый электродвигатель включается в электрическую схему, которая обеспечивает его работу по методу взаимной нагрузки. Частота

20 нрагцения якоря электродвигателя, ток, пагЕряжение па его залеимах регулируются с помощью вспомогательных ис- то -:ников питания., включенных после- до в aтeльпo-Пi paлл ел ьно с исг1:ытуем)ми

эл е ктродвигателями.

Зафиксировав выбранный релшм на- гружсиия ис1 ытуемого з„чектродвигате- ля по частоте lЗpaщetп я и току, путем зп подд фжания на постоянном уровне

выходного напряжения вспомогательньтх источников питания, подают питание на тяговые электромагниты. Изменяя частоту и амплиту,цу выходного напря- жеь ия статического преобразователя,

работающего по схеме трехфазного мостового управляемого выпрямителя с естественной коммутацией тиристоров, добиваются совпадения частоты питающего напряжения с собственной частотой колебаний вибростола с закрепленным на нем тяговым электродвигателем. Совпадение частот определяется максимальной амплитудой колебаний испытуемого тягового электродвигателя. Колебания тят ового электродвигателя происходят n;i резонансной частоте в вынужденном режиме, так как колебательная система вибростол - тяговый злектродвига. 40

45

50

тель обладает вполне определенным

демпфированием. Регулировать амплитуду коотебаний тягового электродвигателя возможно за счет из1-- енения амплитуды выходного напряжения или - 5 скважности пульсирующего трка, пн- тающех о тяговые электромагниты, при постоянной частоте выходного напряжения преобразователя, а также за

туру 17 5 испытуемый электродвигатель включается в электрическую схему, которая обеспечивает его работу по методу взаимной нагрузки. Частота

20 нрагцения якоря электродвигателя, ток, пагЕряжение па его залеимах регулируются с помощью вспомогательных ис- то -:ников питания., включенных после- до в aтeльпo-Пi paлл ел ьно с исг1:ытуем)ми

эл е ктродвигателями.

Зафиксировав выбранный релшм на- гружсиия ис1 ытуемого з„чектродвигате- ля по частоте lЗpaщetп я и току, путем зп подд фжания на постоянном уровне

выходного напряжения вспомогательньтх источников питания, подают питание на тяговые электромагниты. Изменяя частоту и амплиту,цу выходного напря- жеь ия статического преобразователя,

работающего по схеме трехфазного мостового управляемого выпрямителя с естественной коммутацией тиристоров, добиваются совпадения частоты питающего напряжения с собственной частотой колебаний вибростола с закрепленным на нем тяговым электродвигателем. Совпадение частот определяется максимальной амплитудой колебаний испытуемого тягового электродвигателя. Колебания тят ового электродвигателя происходят n;i резонансной частоте в вынужденном режиме, так как колебательная система вибростол - тяговый злектродвига40

45

50

тель обладает вполне определенным

демпфированием. Регулировать амплитуду коотебаний тягового электродвигателя возможно за счет из1-- енения амплитуды выходного напряжения или скважности пульсирующего трка, пн- тающех о тяговые электромагниты, при постоянной частоте выходного напряжения преобразователя, а также за

счет силы инерции, возникающей при колебаниях системы вибростол - электродвигатель .

Поскольку резонансная частота колебательной системы вибростол - электродвигатель зависит от суммарной массы и жесткости системы, то при заданной массе длину гибких элементов выбирают с таким расчетом чтобы резонансная частота находилась в диапазоне 30-35 Гц, т.е. в области частот, которым соответствуют колебания тягового электродвигателя в системе рама тележки локомотива - тяговьш электродвигатель в эксплуатационных условиях. Для тяговых электродвигателей весом Q 3500-4500 кг длина пакета, состоящего из четырех двутавровых балок № 55, составляет L 5,5 м.

Для моделирования колебаний тягового электродвигателя с частотой, соответствующей колебаниям тягового электродвигателя, возникающим при прохождении колесной парой стыковой неровности, питание электромагнитов выполнено от шестифазного выпрямителя с естественной коммутацией вен- гилей, что позволяет получить переменную скважность тока, питающего тяговые электромагниты с периодичностью повторения 1-1,5 Гц, с относительным изменением ширины импуль- .са тока в пределах периода 0-25%.

Из временных диаграмм, характеризующих работу управляемого выпрямителя на условную активную нагрузку (фиг. 4), видно, что при естественной коммутации вентилей и выбранных частотах питающей сети и резонансной частоты вибрационного стенда происходит периодическое изменение скважности импульса выходного напряжения управляемого выпрямителя, а следовательно и величины возмущающей силы создаваемой электромагнитами, подключенными на выход управляемого выпрямителя , что дает возможность получить низкочастотные колебания электродвигателя с частотой, соответствующей периодичности изменения ширины импульса выходного напряжения управляемого выпрямителя.

Задача частоты выходного напряжен нйя управляемого выпрямителя вьшолня- 55 родвигателем через ложную ось, уставзаимодействия с испытуемым электл.

ется согласно блок-схеме, приведенной на фиг.5. В качестве задающего генератора 19 используется транзиснавливаемую в моторно-осевых подшипниках этого электродвигателя, устройство для создания ударной нагруз

торный двухемкостный мультивибратор, выход которого подключен на вход од- новибратора-формирования 20 через делители 21 частоты. Формирователь позволяет изменять ширину импульса выходного напряжения управляемого выпрямителя . На выходе формирователя установлен модулятор-дешифратор 22, дающий возможность, используя один управления, управлять шестью силовыми тиристорами 23-28, работающими с естественной коммутацией вентилей при синхронизации силового напряжения и напряжения управления сетью с применением блока 29 синхронизации.

Кроме того, установка электродвигателя на вибростоле с регулируемым зазором в моторно-осевом подшипнике и его перемещения в режиме вынужденных колебаний на резонансной частоте системы вибростол-двигатель, позволяют получить дополнительные относительные перемещения двигателя, ч то вызывает появление дополнительных инерционньк сил, которые существенно увеличивают возмущающие усилия. За счет изменения зазора на величину 1-2 мм удается увеличить величину возмущающей силы в 2-3 раза, а при массе двигателя, приходящейся на ложную ось порядка 2000-3000 кг, дополнительная возмущающая сила составляет 50000-100000 Н при тяговом усилии одного электромагнитного вибратора 15000 Н. Возникновение удара в узле моторно-осевого подшипника существенно увеличивает долю энергии на высоких частотах колебаний электродвигателя , диапазон реализованных

частот возрастает до 4000 Гц, Формула изобретения

1. Стенд для прочностных испытаний тяговых электродвигателей с опорно-осевым подвешиванием, содержащий станину, на которой расположены вертикальные стойки, несущие шарнирные узлы подвески испытуемого электродвигателя, смонтированный на станине возбудитель колебаний для

родвигателем через ложную ось, уста

взаимодействия с испытуемым электл.

навливаемую в моторно-осевых подшипниках этого электродвигателя, устройство для создания ударной нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции стенда, повьшения его долговечности и эффективности, устройство для создания ударной нагрузки включает в себя имитирующий крьшку моторно- осевого подшипника элемент с конусными поверхностями и устанавливаемые между последними и остовом испытуемого двигателя односторонние клинья.

2. Стенд по п. 1, о т л и.ч а ю- щ и и с я тем, что возбудитель колебаний выполнен в виде электромагнита, катушки которого подключены на выход статического преобразователя частоты, управляемые электроды тиристоров которого включены на выход блока синхронизации через.модулятор-дешифратор к выходу задающего генератора и через разделительный трансформатор сети.

Изобретение относится к устройствам для стендовых испытаний тяговых электродвигателей железнодорожного подвижного состава. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение долговечности и эффективности. На станине 1 (с) смонтированы вертикальные стойки 2, опоры 3, тяговые электромагниты 4. Q опирается на фундамент 5 с помощью амортизаторов 6. Испытываемый двигатель 7 (ВД) также как и нагрузочный двигатель 8 (НД) с одной стороны подвешен через упругие элементы на стопках 2, а с другой - через ложную ось 9 и моторно-осевые подшипники. ИД установлен на вибростоле 10. НД установлен на С. Используя коммутационную аппаратуру, ИД включается в электрическую схему. 1 з.п.«ф-лы, 5 ил. о. to (Л С ///////////////////////// ////// /// tpaf.

Фиг. г.

/J

г

&ие.5

uf-&

ccri

ur

.5

Редактор Т. Парфенова

Составитель В, Кузнецов

Техред.Н.Бонкало Корректор Е. Рошко

Заказ .2281/43 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4