Устройство для испытания щеточных узлов Советский патент 1989 года по МПК G01N33/36 

4;

4

со ср

Изобретение относится к иэмери-- тельной аппаратуре и устройствам по исследованию параметров очистных усройств, в частности параметров щеточ кого устройства, предназначенного для очистки вагонов о

Цель изобретения - расширение ;технологических возможностей путем |Измерения давления щетки, тягового .усилия и скорости процесса очистки.

На фиго1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на на фиг.З - приспособление для измерения угла мак- пона прутков ворса; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг,2; на фиг.З - схема подключения тензодатчиково

Устройство для испытания щеточных узлов имеет раму 1 с горизонтальными направляющими 2, на которых установлен стол 3 с возможностью продольного горизонтального перемещения по роликоопорам 4. Роликоопоры 4 смонтированы в подщипниках поверху го- :эизонтальных направляющих 2 аналогич роликовому конвейеру „ На поверх- ;юсть стола 3 нанесен исследуемый У10Й сыпучего груза, представлякщий Модель остатка груза в полувагоне. 41ля его удаления между двумя или четырьмя по две с каждой стороны вертикальными стойками 5 над рамой 1 установлен с возможностью подъема и опускания узел крепления щетки 6 ,у которой в скрепленных между собой болтами двух планок 7 ворс образован одним рядом прутков 8 или несколь- )|сими рядами при их пучковом распо- -Ыжении. Плоская щетка 6 расположе- ha поперек рамы 1 и снабжена жестко Закрепленными по ее торцовым сторо- йам полыми втулками 9 для охвата вертикальных стоек. 5 с возможностью фиксации и установки на определен- Йое прижатие по отношению к уровню фтола Зо Для подъема и опускания 11ПОСКОЙ щетки 6 по центру на ори- ; онтальной связи верхних частей вертикальных стоек 5 смонтирован вертикально электродвигатель 10 с опу- гДенным вниз приводным винтом 11, жес- tKo соединенные или через редуктор la его хвостовиком Гайка 12 указанной винтовой передачи неподвижно sfiKреплена в кронштейнах сверху в цент- 1 альной части планок 7, имеющих для Прохода в них приводного винта 11 от- аерстие и ограничитель хода. Устройство снабжено смонтированными с правого конца рамы 1 тяговым электродвигателем 13 с редуктором 14, кананым барабаном 15 и направляющими ро.гшками 16, закрепленными по центр между горизонтальными направляющими 2. Канат 17, запасованный на канатном барабане 15, свободным лсонцом закреплен яа стол 3.

В средней части рамы 1 под щеточным узлом установлено два датчика 18 давления в виде-возвьшакщихся над остальными роликоопорами 4 на отдельно закрепленных вблизи средней линии рамы 1 и развернутых по две в разные поперечные стороны четырех пластинах 19 в опорах двух аналогичных роликоопор 4. С нижней стороны пластин 19, расположенной вьше поперечных связей рамы 1, на расстоянии от опоры роликооЬоры 4 до заделки пластины 19 наклеено по два тен- зорезистора г и г, образующих измерительный полумосто

Сбоку рамы 1 рядом со щеточньи узлом для измерения угла наклона концов прутков 8 плоской щетки 6 смонтировано приспособление в виде качающейся на четырех шарнирах 20 па- раллелограммной рамки 21 с лимбом 22 из прозрачного материала и линейкой 23. Лимб 22 установлен в продольном вырезе на горизонтальной планке приспособления с возможностью удержания своими выступами в нем и горизонтального перемещения, а параллело- граммная рамка 21 смонтирована с возможностью подъема и опускания относительно опор на раме 1 посредством закрепленных в шарнирах 20 и введенных в отверстия опор двух винтов 24 с Д9УМЯ парами гаек 25 и 26, между которыми зажаты указанные опоры. Кроме того, лимб 22 снабжен закпреплен- ным на его боковой стороне круговым реостатом 27 сопротивлений (г-), об- разуняцим с последовательно включенными сопротивлениями Гд и г измерительный полумост, подключенный через второй полумост из сопротивлений г ., г р и. г к источнику питания постоянного тока ИТ1. Закрепленная с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости за один конец на оси бегунка кругового реостата 27 сопротивления, установленной соосно лимбу 22 в продольном вырезе горизонтальной планки приспособления.

линейка 23 связана другим кишгом посредством жестко закрепле1::1ой в поперечной горизонтальной плоскости сменной связи 28 с концом крайнего прутка 8, выполненной, например, из металлической проволоки.

В разрыв каната 17 или перед зацепленным за проушину стола 3 крюком- 29 вмонтирован тензодинамометр 30 в виде полого цилиндра и расположенно- го внутри него стержня, с обоих кон-. цов которого, в проушинах крепятся, зажимами концы указанного каната или крюк 29 с канатом 17. На стержень тензодинамометра 30 наклеены аналогично пластинам 19 тензорезисторы

г., и г

1

образуюище другой измерительный полумост Указанные тенэокалъные стойки 5 устаноштенгя по ВИРЙ- сторонам поперек рамы 1 в одной вертикальной плоскости на,расстоянии, необходимом для монтажа линейки 35 и параллелограммной рамки 21, а также для прохода стола 3.

Устройство работает следукятщм об- разомо

Стол 3 с и сследуемым слоем сьтуче- го груза (угля,руды, песка, глины и т.п.) перемещается вдоль рамы 1 по горизонтали в одну сторону наматываемым на канатный барабан 15 канатом 17 от тягового электродвигателя 13, подключенного к электросети. Скорость передвижения стола 3 изменяется при регулировании числа оборотов тягового электродвигателя 13 редуктором 14.

Изобретение относится к аппаратуре для измерения параметров щеточных изделий и позволяет расширить технологические возможности устройства. Стенд содержит раму с горизонтальными направляющими, стол с исследуемым слоем груза, смонтированный с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, и установленный над ним щеточный узел (С|У), Снизу под (1ЧУ) отдельно от горизонтальных направляющих закреплены на консольных пластинах ролики. Приспособление для измерения угла наклона прутков ворса щетки выполнено в виде качакг- щейся параллелограммной рамки с лимбом, линейкой и круговым реостатом сопротивленийо 5 ило с $

резисторы г и г датчиков 18 давле-2о Тяговое усилие каната 17 от тягового

ния и тензодинамометра 30 раздельно подключены к соответствую1цим полумостам г и г тензоусилителя 31 и шлейфам-гальванометрам самопишущего осциллографа 32 с блоком питания и выпрямителем 33. Круговой реостат 27 сопротивлений включен в другую мостовую схему с источником постоянного тока ИТ1, подключенную к отдельному шлейфу-гальванометру само- пишуи;его осциллографа 32.

Сбоку рамы 1 с противоположной креплению параллелограммной рамки 21 стороны вдоль ее поперечных связей на опорных уголках смонтирован измеритель 34 скорости в виде линейки 35 из чередующихся, например, через каждые 10 мм изоляционных и электропроводящих пластин, соединенных последовательно и подключенных к гальванометру самопишущего осциллографа 32, и скользящего, токосъемника 36.

Кроме того, электрическая цепь измерителя 34 скорости содержит пос-.

электродвигателя 13 расходуется на преодоление сил сопротивления движению стола 3 под прижатой к нему плоской щеткой 6, Тов. усилие отрыва и 25 сдвига слоя сьтучего груза со -стола . 3 измеряется посредством тензодинамометра 30 при растяжении его стержня и регулируется на леИте caмoпишyu eгo осциллографа 32 от тензорезисторов г и г, образующих с соответствзлощим

30

полумостом г , и

35

40

тензоусилителя 31 измерительный мост.

Величина прижатия прутков 8 щетки изменяется при включении на определен ное число оборотов винтового привода с электродвигателем 10 на подъем или- опускание, в гайке 12 которого перемещается приводной винт 11 о При этом гайка 12 пере ещает за кронштейны вмонтированную с обеих сторон в полые втулки 9 плоскую щетку 6 по вертикальным стойкам 5. После установки плоской щетки b на определенный уровень относительно проходящего под ней стола 3 электродвигатель 10 вклюВеличина прижатия прутков 8 ще изменяется при включении на опред ное число оборотов винтового прив с электродвигателем 10 на подъем опускание, в гайке 12 которого пе ремещается приводной винт 11 о При этом гайка 12 пере ещает за кронш ны вмонтированную с обеих сторон полые втулки 9 плоскую щетку 6 по вертикальным стойкам 5. После уста ки плоской щетки b на определенный уровень относительно проходящего п ней стола 3 электродвигатель 10 вк

50

ледовательно подключенные ограничива- g ,ющее сопротивление Rorp регулировоч- чают и полые втулки 9 фиксируются ное сопротивление R per и источник постоянного тока ИТ2. Скользящий токосъемник 36 изолирован от стола 3 и установлен на нем с возможностью перемеидения по линейке 35 и контакта с ее электропроводящими пластинами с нижней боковой стороны стола 3 на- рычаге 37 Г-образной формы, выходящими за пределы роликоопор 4 при изготовлении стола 3 по размеру роликоопор 4, а при изготовлении стола 3 больше размеров роликоопор 4 - на рычаге 37, имеющем одно плечо. Верти55

пропущенными сквозь них винтами на вертикальных стойках 5. При распол жении вертикальных стоек 5 квадрат плоская щетка 6 имеет на каждой то цовой стороне по пластине, на кото рой разнесены вдоль рамы 1 дли соо ветствукяцих скрепленных между собо в верхней части четырех вертикальных стоек 5 по две полые втулки 9 В этом случае электродвигатель 10 установлен над плоской щеткой 6 в центре этого квадрата на опорной п щадке в верхней части вертикальных

электродвигателя 13 расходуется на преодоление сил сопротивления движению стола 3 под прижатой к нему плоской щеткой 6, Тов. усилие отрыва и сдвига слоя сьтучего груза со -стола 3 измеряется посредством тензодинамометра 30 при растяжении его стержня и регулируется на леИте caмoпишyu eгo осциллографа 32 от тензорезисторов г и г, образующих с соответствзлощим

полумостом г , и

5

0

тензоусилителя 31 измерительный мост.

Величина прижатия прутков 8 щетки изменяется при включении на определенное число оборотов винтового привода с электродвигателем 10 на подъем или- опускание, в гайке 12 которого перемещается приводной винт 11 о При этом гайка 12 пере ещает за кронштей ны вмонтированную с обеих сторон в полые втулки 9 плоскую щетку 6 по вертикальным стойкам 5. После установки плоской щетки b на определенный уровень относительно проходящего под ней стола 3 электродвигатель 10 вклюgчают и полые втулки 9 фиксируются

0

g чают и полые втулки 9 фиксируются

5

пропущенными сквозь них винтами на вертикальных стойках 5. При расположении вертикальных стоек 5 квадратом плоская щетка 6 имеет на каждой торцовой стороне по пластине, на которой разнесены вдоль рамы 1 дли соот- ветствукяцих скрепленных между собой в верхней части четырех вертикальных стоек 5 по две полые втулки 9. В этом случае электродвигатель 10 установлен над плоской щеткой 6 в центре этого квадрата на опорной площадке в верхней части вертикальных

стоек 5. Параллелограммная рамка .21 установленная на раме 1 между вертикальными с тойками 5, улучшает обзорность и уменьшает погрешность изме- рения угла наклона прутков 8 при ви дуальном осмотре.

Давление плоской щетки 6 через |:тол 3 передается на два датчика 1 давления в виде двух роликоопор 4, каждая из которых вращается на пвух поддерживающих ее концы консольно закрепленных на раме 1 и изгибающихся Ш1астинах 19, а обе вместе вьюе- пивалот стол 3 над остальными имеющи аналогичное крепление роликоопорами и Запись производится четырьмя парми тензорезисторов г, и г, образующих с полумостами из соответствующи rj и . тензоусилителя 31 четыре из мерительных моста, сигналы которого записываются на самопишущем осцил- J oгpaфe 32, подключенном к электросети через блок питания с выпрями- т|елем 33.

Угол наклона прутков 8, характе- ризукшщй их гибкость, визуально измеряется установленной по касательной к концу крайнего прутка посредством сменной связи 28 линейкой 23, поворачиваемой прутком за один ее конец относительно закрепленного соосна с ней и бегунка кругового реостата 27 сопротивлений с лимбом 22, на котором нанесены угловые размеры, Цдя этого 22 вместе с фиксируемой на нем линейкой 23 устанавливается вручную по выступам в продольном вырезе на горизонтальной планке па- р|аллелограммной рамки 21. При боль- ш деформациях ворса параллелограм- мИая рамка 21, выполненная качагацей- Cfi в вертикальной продольной плос- к|ости относительно шарниров 20, под- HiiMaeTCH или опускается на винтах 2|4, фиксируемых гайками 25 и 26. Be- личина угла наклона линейки 23 ре- г|1стрируется величиной разбаланси- рЬвки измерительного моста г з г р Гр на самопишущем ос- ц:«ллографе 32. .

Измерение ускорения и скорости процесса очистки неподвижной в горизонтальной плоскости плоской щет- К()й 6 относительно движущегося сто- пА 3 С Г-образным рычагом 37 произ- вфдится путем последовательной фик- на осциллографной ленте самопишущего осциллографа 32 или

отсутствия тока I в электрической цепи измерителя 34 скорости. Время прохода стола 3 со скользящим токосъемником 36 при его скольжении по линейке 35 определенного расстояния между несколькими электропроводящими пластинами, пропорционально их числу при ширине, например,.кратной 10 мм, регистрируется в виде отдельных отметок луча на осциллографной ленте, ,по количеству которых и по известной скорости осциллографной ленты определяются указанные параметры.

При аналогичном расположении и подключении на стенде возможно использование в качестве измерителя 34 скорости датчика перемещений типа ПШШ1-У, бегунок которого закреплен на столе 3.

Сопротивление перемещению плоской щетки 6 или тяговое усилие каната 17, необходимое для перемещени стола 3 под плоской о;еткой 6, определяется из вьфажения h

R И

zr

а d cosa;

. sin p

Величина прижатия плоской щетки 6 оценивается по усилию давления на очищаемую поверхность стола 3:

п

bi

sinuj

cosTurt-/j) sin/3

где

/

t.

- напряжение сдвига сьтучег

груза, кг/см ; а - толщина слоя остатка груза, см;

- длина плоской щетки, см; W - угол наклона приложенной к концу каждого прутка равнодействующей силы к очжчаемой поверхности, град; Р - угол наклона линии сдвига

сыпучего груза, град. Отсюда мощность привода определяется по формуле

NacCPzin- -d-tu -f) -5ЙГ

V - объемная масса сыпучего

груза, кг/см ;

t - длина валика сыпучего гру за перед плоской щеткой, условно принимаемая равной расстоянию между nteT ками, см;

коэффициент трения прутков ворса по очищаемой поверхности;

V - скорость перемещения стола, м/с;

1 - КПД механической передачи.

После проведения замеров указанны параметров исследуемой щетки щеточного устройства стол 3 переставляется с.правого конца рамы 1 на левый. Для этого производится реверсирова- 1ше тягового электродвигателя 13 и перецепка каната 17 на противоположную проушину стола 3, В исходном положении тяговый электродвигатель 13 переключают и записывают следующую серию опытово Плоская щетка может быть изготовлена разъемной из полых .втулок 9 для быстрой fee замены между вертикальными направляющими 5.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в более детальном изучении.энергоемкости процесса очистки щеточными устройствами за счет закрепления части роликов нап- равлянядего стола под щеточньм узлом на пластинах с тензодатчиками, позволяющими определить нормальное давление щетки на очищаемую поверхность а также измерения гибкости через угол наклона прутков ворса приспособлением, включающим подвижный лимб в виде кругового реостата с линейкой

Измеряемый угол очистки равен

ai 90 - ,

ту

|. .-Л ,

32 Л

uTi

х

4499098

где (f угол наклона к касательной конца прутка ворса.

Формула изобретений

Устройство для испытания щеточных узлов, содержащее раму с напра.вляю- щими, на которых установлены с воз10 можностью перемещения в горизонталь- ной плоскости стол со слоем сыпучего материала и узел крепления щетки с приводом вертикального перемещения, и измерительный узел, о т Л и ч а 15- ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет дополнительного измерения давления тягового усилия скорости очистки он имеет закрепленньй вне зо20 ны испытуемой щетки приспособление для измерения угла наклона ее KOBj выполненное в виде качающейся на подъемных опорах параллелограм мной рамки с шарнирно закрепленной

25 линейкой и лимбом, установленным в пазу горизонтальной планки, и измеритель скорости в виде .смонтированной на.раме линейки с электропро- водящими и изоляционными пластинами,

30 на которых установлен закрепленньй на столе токосъемник, датчики давления, установленные на раме под узлом крепления щетки на консольных пластинах, и лимб, имеющий круговой реос22 тат сопротивлений, на подвижной оси которого закреплена линейка для соединения с крайним прутком плоской щетки.

uTi

Фи8.1

c:7

-JL.

j

Фие.

гг

г

m

2 2S

26

/