Стенд для резонансных испытаний торсионов Советский патент 1988 года по МПК G01H1/10 

4

to

00

00

1142

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стендам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, используемых в подвесках транспортных машин различного назначения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повьше- ние производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов путем определения величины жесткости в процессе их испытаний.

На чертеже представлена блок-схе- ма стенда.

Испьп-уемые торсионные валы (торси- оны) 1 и 2 соединяются посредством муфт-адаптеров 3-6 с механизмами 7 и 8 предварительного закручивания и

концами вала ферромагнитного маховика 9, установленного в подшипниках 10 и 11, В направлении, диаметрально

Второе устройство осуществляет резонансный режим работы и поддержание с заданной точностью технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостных испытаний. Это устройство наряду с блоком 23 длительности и направлений вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и обмоток 14 и 15 трехфазных дуговых индукторов 12 и 13 содержит блок 26 преобразования угловой погрешности, вход которого сое30

противоположном механизмам 7 и 8 предварительного закручивания относитель- 25 динен с выходами датчиков 17 и 18 ам- но маховика 9, с минимальным по вели- плитуды колебаний, а выход с третьим чине ВОЗДУШНЫМИ зазорами установлены. входом блока 23 длительности и на- трехфазные дуговые индукторы 12 и 13, правления вращения маховика 9.

Третье устройство производит измерения и регистрацию величины жесткости торсионных валов 1 и 2 в процессе их испытания. Оно включает последовательно соединенные с датчиком 17 амплитуды колебаний маховика 9 логическую схему И 27, двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство крепятся на траверсе 19, имеющей про- 29, переключатель 30 режима работы, дольные прорези для установки различг логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и ных величин техйологически заданного

несущие на поверхностях, ,,обращенных к маховику 9f трехфазные обмотки 14 и 15, На маховике 9 неподвижно закреплена злектропроводящая пластина-флажок 16, изготовленная из немагнитного материала и являющаяся подвижной частью датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9, Датчики 17 и 18

35

логическую схему НЕ 33,- соединенную выходом с вторым входом решающего устройства 29, на второй выход которого подключено печатающее устройство 34. Логическая схема И 27, двоично-десятичный счетчик 28 и логический элемент ИЛИ 31 имеют вторые входы, соединенные соответственно с выходом таймера 32, выходом логического элемента ИЛИ 31 и через кнопку Пуск цикла с источником 35 питания. Таймер 32 также имеет второй вход, через который устанавливается время длительности цикла измерения жесткости торсионов I и 2.

угла закрутки торсионных валов 1 и 2,

Система автоматизации процесса испытаний функционально представляет собой совокупность трех устройств.

Первое устройство предназначено для автоматизации процесса запуска и осуществления резонансного режима работы на участке разгона др технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Конструктивно оно выполнено в виде последовательно сое- диненных источника 20 постоянного на- пряжения, блока 21 синхронизации частоты колебаний, блока 22 запуска, блока 23 длительности-и направления вращения маховика 9, переключателя 24, второй вход которого соедиИен с генератором 25 переменного тока, а выход- с обмотками 14 и 15 трехфазных дуговых индукторов 12 и 13, Блок 21

синхронизации частоты колебаний имеет второй вход, соединенный с выходами датчиков 17 и 18, а второй выход, соединенный с вторым входом блока 23 длительности и направления вращения маховика 9. Блок 22 запуска также имеет второй вход, соединенный через кнопку Запуск стенда с первым входом блока 21 синхронизации частоты колебаний.

Второе устройство осуществляет резонансный режим работы и поддержание с заданной точностью технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостных испытаний. Это устройство наряду с блоком 23 длительности и направлений вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и обмоток 14 и 15 трехфазных дуговых индукторов 12 и 13 содержит блок 26 преобразования угловой погрешности, вход которого соединен с выходами датчиков 17 и 18 ам- плитуды колебаний, а выход с третьим входом блока 23 длительности и на- правления вращения маховика 9.

30

35

Третье устройство производит измерения и регистрацию величины жесткости торсионных валов 1 и 2 в процессе их испытания. Оно включает последовательно соединенные с датчиком 17 амплитуды колебаний маховика 9 логическую схему И 27, двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель 30 режима работы, логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и

0

5

логическую схему НЕ 33,- соединенную выходом с вторым входом решающего устройства 29, на второй выход которого подключено печатающее устройство 34. Логическая схема И 27, двоично-десятичный счетчик 28 и логический элемент ИЛИ 31 имеют вторые входы, соединенные соответственно с выходом таймера 32, выходом логического элемента ИЛИ 31 и через кнопку Пуск цикла с источником 35 питания. Таймер 32 также имеет второй вход, через который устанавливается время длительности цикла измерения жесткости торсионов I и 2.

Посредством механизмов 7 и 8 предварительного закручивания производится закрутка торсионных валов 1 и 2 на одинаковые по величине, но различные по знаку углы, равные половине технологически заданного. Маховик 9

1427

ри этом остается неподвижным, а платина-флажок 16 занимает по отношению датчикам 17 и 18 амплитуды среднее олсжение,

Включается источник постоянного наряжения 20. Кнопкой Запуск стенда на вход S блока 22 подается сигнал, который переводит блок 22 из состояния О в состояние Логическая Q единица при поступлении на вход блока 23 длительности и направления враения маховика 9 преобразуется в этом блоке в команду, обусловливающую включение переключателя 24.для питания 15 трехфазньпс обмоток 14 и 15. от генератора 25 переменного тока с прямой последовательностью фаз. В воздушном зазоре, отделяющем маховик 9 от дуго - вьк индукторов 12 и 13, возбуждается 20 бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 поворачивается, например, в направлении часовой стрел- ки. При этом блоком 21 синхронизации частоты вырабатывается сигнал, кото- 25 рый поступает на вход R блока 22 запуска и возвращает его в состояние О, Дальнейшее управление процессом запуска стенда до технологически заданного угла закрутки торсионных ва- зо лов 1 и 2 осуществляется блоком 21 синхронизации частоты без участия блока 22 запуска.

При некотором угле закрутки торсионных валов 1 и 2 маховик 9, следуя в направлении часовой стрелки, останавливается, а затем под действием упругих сил торсионных валов 1 и 2 начинается его движение в обратном направлении, т.е. против часовой j до стрелки. На выходе блока 21 синхронизации частоты при этом появляется сигнал, который поступает на вход блока 23 дпительности и направления вращения маховика 9 и преобразуется Д5 в этом блоке в команду, обусловлива- кщую подключение переключателем 24 трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока с обратной последовательностью фаз. Направление

бегущего магнитного поля дуговых ндукторов 12 и 13 изменяется на противоположное , что выбывает изменение аправления действия электромагнитного момента, приложенного к маховику 9, и его движение против часовой стрелки. При определенном угле зарутки торсионных валов 1 и 2, большем редыдущего, маховик 9 останавливает35

50

55

83

ся, а затем под действием упругих сил торсионных валов I и 2 начинается его движение по часовой стрелке. На выходе блока 21 синхронизации частоты при этом появляется сигнал, который при поступлении на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 преобразуется в команду, обусловливающую подключение переключателем 24 трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 с прямой последовательностью фаз. Дальнейшая работа стенда на участке запуска до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 осуществляется по аналогии с описанным вьшге циклом работы с тем лишь отличием, что угол закрутки торсионных валов 1 и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 не- прерьгано возрастают.

В некоторый момент времени угол закрутки торсионных валов i и 2 и ам плитуда колебаний маховика 9 непрерывно возрастают. При этом на выходе датчиков 17 и 18 появляется сигнал, который поступает на второй вход блока 21 синхронизации частоты и отключает его от источника постоянного напряжения 20. Таким образом, блок 21 синхронизации частоты,осуществив совместно с блоком 22 запуска, блоком 23 длительности и направления вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и дуговыми индукторами 12 и 13 запуск стенда в резонансном режиме до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2, автоматически выводится из работы.

После вступления в работу датчиков 17 и 18 в стенде осуществляется автоматический режим поддержания заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостных испытаний, В реализации данного ма наряду с датчиками 17 и 18, участвуют блок 26 преобразования угловой погрешности, блок 23 длительности и направления вращения маховика 9, переключатель 24, генератор 25 переменного тока, дуговые индукторы 12 и 13 и маховик 9. При этом стенд работает следующим образом.

Датчики 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 вырабатывают импульсы, длительность которых определяется временем нахождения пластины- флажка 16 в их зазоре, т.е. раз51

ностью между действительным углом закрутки торсионных валов 1 и 2 и технологически заданным его значением. Блок 26 преобразования угловой погрешности при поступлении на его вход сигнала с датчика 17 или 1 8 усиливает и преобразует этот сигнал в импульс постоянной величины, а затем в напряжение пилообразной формы с линейной зависимостью от времени на участке уменьшения и далее после сравнения с опорным напряжением и импульс определенной длительности, который передается на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9, Этот блок на время, равн длительности поступившего на его вход импульса, вырабатывает команду на включение переключателя 24 и под- ключение им трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока с прямой или обратной последовательностью фаз. На внешней поверхности маховика 9 при этом развивается элек тромагнитный вращающий момент, среднее (за половину периода колебания значение которого определяется временем подключения трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25, т.е. величи ной фактического угла закрутки торсионных валов 1 и 2, Так, при уменьшении зтого угла длительность импульсов датчиков 17 и 18 уменьшается, а время подключения трехфазных обмо- ток 14 и 15 к генератору 25 переменнго тока возрастает. Это приводит к увеличению среднего значения-. враща- кщего момента, увеличению амплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки торсионных валов I и 2. Наоборот, при увеличении угла закрутки торсионных валов 1 и 2 длительность импульсов датчиков 17 и 18 возрастает, а время подключения трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 и среднее значение вращающего момента уменьша- . Это обусловливает уменьшение амплитуды колебаний маховика 9 и уг- ла закрутки торсионных валов 1 и 2,

Измерение и регистрация жесткости испытуемых торсионных валов 1 и 2 может производиться в одиночном или циклическом режимах.

Устройство измерения и регистрации жесткости торсионов I и 2 в одиночном режиме работает следзтощим образом.

. 5 0 5 0 5 0 5 g

5

836

Через второй вход .таймера 32 устанавливается время длительности цикла t,., В оперативную память решающего устройства 29 заносится величина коэф циента

1,,

где у - момент инерции.

Переключатель 30 режима работы переводится в положение Отключено. Нажимается кнопка Пуск цикла. При этом 1 с выхода источника 35 питания через логическую схему ИЛИ ЗГ. ПО- ступает на вход таймера 32, который начинает отсчитывать время цикла t. Одновременно с началом отсчета времени с выхода таймера 32 на второй вход логической схемы И 27 поступает 1. Двоично-десятичный счетчик 28 при этом начинает считать количество импульсов N поступающих на первый вход логической схемы И 27 с выхода датчика 12 амплитуды колебаний маховика 9, По окончании времени цикла t на второй вход логической схемы И 27 с выхода таймера 32 подается О и процесс заполнения двоично-десятичного счетчика 28 прекращается. Сосчитанное количество импульсов N в двоично-десятичном коде поступает на первый вход решающего устройства 29 и заносится в его память. Одновременно логической схемой НЕ 33 на второй вход решающего устройства. 29 подается сигнал, который запускает решающее устройство 29 для вычисления жесткости торсионных валов 1 и 2 по формуле:

.

Рассчитанная величина жесткости торсионных валов 1 и 2 выдается на индикацию решающего устройства 29 или с его второго выхода на внешнее печатающее устройство 34.

При работе устройства измерения и регистрации жесткости торсионов 1 и 2 в циклическом режиме переключатель 30 переводится в положение Включено. Далее цикл измерения жесткости торсионов 1 и 2 производится аналогично циклу одиночного режима. По окончании цикла с выхода решающего устройства 29 через переключатель режима работы 30 на вход логической схемы ИЛИ 31 йоступает I, которая передается на вход таймера 32. Цикл измерения повторяется и т.д.

714

В качестве решающего устройства 29 может быть использован микрокалькулятор Электроника МК-46.

Таким образом, в стенде осуществляется измерение и регистрация жесткости торсионных валов в процессе их испытания на усталость, что расширяет его функциональные возможности. По изменению величины жесткости торсио- нов определяется начальный момент появления трещин усталости и окончание процесса испытаний. При этом отдадает необходимость в проведении испытаний до полного разрушения торсионов, в результате чего сокращается время испытаний и повьтается производительность стенда. Существенно возрастает достоверность о допустимом количестве нагружения.торсионов.

Формула изобретения

Стенд для резонансных испытаний торсионов, содержащий ферромагнитный маховик, предназначенный для соединения с концами торсионов, расположенные диаметрально противоположно относительно маховика механизмы для предварительного закручивания соответст- вующих торсионов и дуговые трехфазные индукторы, датчики амплитуды колебаний маховика и устройство для автоматизации процесса запуска и поддержания технологически заданного угла закрутки торсионов в виде последовательно соединенных источника постоянного напряжения, блока синхронизации частоты колебаний, блока запуска, блока длительности и направления вращения маховика и переключателя, а также генератора переменного тока и блока преобразования угловой погрещности закруки торсионов, в котором блок синхронизации частоты колебаний имеет вто- рой вход, соединенный с выходами дат-

5 0

5 о

5

1838

чиков амплитуды, и второй выход, соединенный с вторым входом блока длительности и направления вращения маховика, блок запуска имеет второй вход, соединенный через кнопку Запуск стенда с первым входом блока синхронизации частоты колебаний, переключатель содержит второй вход, соединенный с генератором переменного тока и выход, соединенный с дуговыми трехфазными индукторами, а блок преобразования угловой погрещности входом соединен с выходами датчиков амплитуды, а выходом - с третьим входом блока--.дпительности и направления вращения маховика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения производительности и увеличения достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов за счет определения величины жесткости в процессе из испытаний, он снабжен последовательно соедд1ненными с выходом одного из датчиков амплитуды

.колебаний маховика логической схемой И, двоично-десятичным счетчиком, решающим устройством, переключателем режима работы, логической схемой ИЛИ, таймером и логической схемой НЕ, а также кнопкой Пуск цикла, источник ком питания и печатающим устройством, при этом логическая схема И и двоично-десятичный счетчик вторыми входами соединены соответственно с выходом таймера и выходом логической схемы ИЛИ, которая вторым соединена через кнопку Пуск цикла с источником питания, логическая НЕ выходом соединена с вторым входом решающего устройства, к второму выходу которого подключено печатающее устройство, а задание длительности цикла измерения жесткости торсионов производится через второй вход таймера.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам для резонансных иснытаний торсионов, и может быть использовано дпя усталостных испытаний на кручение торсионных валов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда, повышение его производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружеиия торсионов. Для этого известный стенд снабжен устройством измерения И регистрации жесткости торсионных валов в процессе их испытаний на усталость, содержащим логическую схему И 2 7 двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель 30 режима работы, логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 53. 1 ил. (Л