Стенд для исследования механизмов Советский патент 1991 года по МПК G09B25/00 

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано, например при изучении в курсах механики работы отдельных типов механических передач.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей путем демонстрации работы механических передач разного типа.

На фиг. 1 представлена схема стенда, общий вид; на фиг. 2 - схема модели зубчатой прямозубой передачи; на фиг, 3 - схема модели зубчатой конической передачи; на

фиг. 4 - схема модели зубчатой реечной передачи; на фиг. 5 - схема модели фрикционной передачи; на фиг. 6 - схема модели передач с гибкими связями; на фиг. 7 - схема модели планетарной передачи; на фиг. 8 - схема модели червячной передачи; на фиг. 9 - схема модели винтовой передачи; на фиг, 10-схема модели карданной передачи; на фиг. 11 - схема модели гидрообьемной передачи; на фиг. 12 - схема совместного действия модели планетарной передачи и передач с гибкими связями; на фиг. 13 - разрез А-А на фиг. 1.

Стенд для исследования механизмов содержит основание 1, размещенные на ос- нований модели механизмов, редуктор 2, нагрузочное устройство, электропривод 3, U-образную скобу 4, в которой закреплен электропривод 3, муфты 5 сцепления для соединения валов, стойки для установки ме- ханизмов и средство регистрации. Модели механизмов состоят из зубчатой прямозубой, зубчатой конической, зубчатой реечной, фрикционной, передач с гибкими связями, планетарной, червячной, винто- вой, карданной и гидрообъемной передач.

Нагрузочное устройство состоит из подвижно размещенной на основании 1 опорной втулки 6, установленной во втулке с возможностью перемещения стойки 7 с фиксатором 8 для ее удержания в заданном положении, смонтированного на стойке 7 тормозного механизма 9 и подвижно размещенного под основанием 1 постоянного магнита 10, взаимодействующего с втул- кой 6.

Средство регистрации состоит из связанных с валами моделей механизмов, редуктора 2 и нагрузочного устройства счетчиков 11 частоты вращения валов, се- кундомеров 12 и индикаторов часового типа.

Муфты 5 сцепления установлены на валах редуктора 2, нагрузочного устройства, .моделей механизмов и на выходном валу электропривода 3, причем между ведущим диском 13 муфты 5 привода 3 и U-образной скобой 4 размещена пружина 14 и установлена ручка 15 управления для включения и отключения электропривода 3.

Модель зубчатой прямозубой передачи (фиг.2) состоит из размещенного на основании 1 регулируемого по высоте кронштейна 16, зубчатой пары и установленной на крон- штейне 16 с возможностью качания оси 17 вращения, на которой закреплено ведущее колесо 18 зубчатой пары. При этом ось 17 вращения связана посредством муфты 5 сцепления с валом редуктора 2, а ось 19

ведомого колеса 20 - с валом 21 нагрузочного устройства.

Модель зубчатой конической передачи (фиг.З) состоит из размещенной на основании 1 вертикальной стойки 22, установленного на стойке 22 с возможностью поворота корпуса 23 с фиксатором 24 для его удержания в заданном положении и размещенной в корпусе 23 пары зубчатых конических колес, при этом ось 25 ведущего колеса 26 связана посредством муфты 5 сцепления с валом редуктора 2, а ось 27 ведомого колеса

28- с нагрузочным устройством.

Модель зубчатой реечной передачи (фиг.4) состоит из шарнирно закрепленной на основании 1 направляющей 29, зубчатой рейки 30, установлений на направляющей

29с возможностью перемещения и входящей в зацепление с ведомым колесом 20 модели зубчатой прямозубой передачи, и линейной шкалы 31, закрепленной на направляющей 29.

Модель фрикционной передачи (фиг.5) состоит из размещенного на основании 1 регулируемого по высоте кронштейна 32 и пары контактирующих цилиндрических валиков, при этом ось ведущего валика 33 связана посредством муфты 5 сцепления с валом редуктора 2, а ось ведомого валика 34 - с нагрузочным устройством.

Модель передач с гибкими связями (фиг.6) состоит из закрепленной на основании 1 стойки 35,смонтированного на стойке поворотного кронштейна 36 с фиксатором

37для его удержания в заданном положении, установленной на кронштейне 36 оси

38вращения с закрепленными на ней ведущими звездочкой 39 цепной передачи и барабанами плоскоременной 40, клиноре- менной41 и круглоременной42 передачи кинематически связанных с ними ведомых барабанов 43-45 соответственно и звездочки 46, закрепленных на оси 47 вращения, связанной муфтой 5 сцепления с валом нагрузочного устройства. При этом ось 38 вращения ведущих барабанов 40- 42 и звездочки 39 связана муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2.

Модель планетарной передачи (фиг.7) состоит из размещенной на основании 1 стойки 48 механизма 49 планетарной передачи, размещенного в установленном на стойке 48 с возможностью поворота корпуса 50 с фикатором 51 для его удержания в заданном положении. При этом входной вал 52 передачи связан муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2, а выходной вал 53 - с валом нагрузочного устройства.

Модель червячной передачи (фиг.З) состоит из размещенной на основании 1 вертикальной стойки 22, установленного на стойке с возможностью поворота корпуса 23 модели зубчатой конической передачи с фиксатором 24 для его удержания в заданном положении и размещенной в корпусе 23 червячной пары. При этом ось червяка 54 связана муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2, а ось червячного колеса 55 связана муфтой 5 сцепления с валом нагрузочного устройства.

Модель винтовой передачи (фиг.9) состоит из размещенных на основании 1 опор 56, горизонтально установленного в опорах винта 57 с гайкой 58, направляющей 59. закрепленной на корпусе 23 модели зубчатой конической передачи, ползуна 60, установленного на направляющей 59 и связанного с гайкой 58, и линейной шкалы 61, закрепленной на направляющей 59. При этом один конец винта 57 связан муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2, а другой - с валом нагрузочного устройства.

Модель карданной передачи (фиг. 10) состоит из размещенных на основании 1 опор 62 и установленного в них карданного вала 63, связанного одним концом посредством сьемной шлицевой втулки 64 с валом редуктора 2, а другим концом связанного муфтой 5 сцепления с валом нагрузочного устройства.

Модель гидрообьемной передачи (фиг. 11) состоит из размещенных на основании 1 гидронасоса 65 и гидравлически связанного с ним регулируемого гидромотора 66. При этом вал гидронасоса 65 связан муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2, а вал гидромотора 66 связан с валом-нагрузочного устройства.

Стенд работает следующим образом.

Перед началом демонстрации на основании 1 монтируют схему исследуемой передачи, ослабляя ручку 15, вводят в зацепление диск 13, поджимаемый пружиной 14, с муфтой 5 электропривода 3, связывая тем самым последний с редуктором 2. Кроме того, перемещая по основанию 1 нагрузочное устройство посредством передвижения под основанием постоянного магнита 10, взаимодействующего с опорной втулкой 6, подводят нагрузочное устройство к исследуемой передаче и соединяют с ней посредством муфты 5 сцепления.

Для исследования зубчатой прямозубой передачи путем разворота вокруг соответствующих стоек отводят в сторону другие механизмы, освобождая тем самым пространство в зоне редуктора 2. Затем на освободившееся на основании 1 пространство путем поворота кронштейна 16 помещают зубчатую пару, совмещают

качающуюся ось 17 вращения с валом редуктора 2 и связыёают их посредством муфты 5 сцепления. При этом перемещается соответствующим образом ось 19 ведомого

колеса 20, входя в зацепление с ведущим колесом 18, закрепленным на оси 17. Связывая ось 19 муфтой сцепления 5 с валом 21 нагрузочного устройства и включая электропривод 3, проводят измерения частоты вра0 щения чалов по счетчикам 11 частоты вращения за единицу времени, определяемого по секундомерам 12, а также величины возникающих крутящих моментов на валах электропривода 3 и нагрузочного устройст5 ва по индикаторам частовоготипа. Зная крутящие моменты на валах и частоты их вращения в единицу времени, определяют по известным зависимостям КПД зубчатой прямозубой передачи.

0Исследование зубчатой конической передачи осуществляется путем разворота корпуса 23 на стойке 22 до совмещения оси 25 с валом редуктора 2. В этом положении корпус 23 удерживается фиксатором 24, а

5 ось 25 и вал редуктора связывают муфтой 5 сцепления. Затем подводят нагрузочное устройство до совмещения его вала с осью 27 и связывают их муфтой 5 сцепления. При этом червячная передача, находящаяся в

0 том же корпусе, отключена.

Исследование червячной передачи осуществляют так же, как и зубчатой конической передачи. В этом случае корпус 23 разворачивают до совмещения оси червяка

5 54 с валом редуктора 2 и оси червячного колеса 55 с валом нагрузочного устройства, а затем связывают их муфтами 5 сцепления, при этом зубчатую коническую передачу отключают. ,

0 Для исследования реечной передачи разворачивают направляющую 29 до вхождения в зацепление зубчатой рейки 30 с ведомым колесом 20 модели зубчатой прямозубой передачи. При этом колесо 18 вы5 водят из зацепления с колесом 20, а ось последнего связывают муфтой 5 сцепления с валом редуктора 2. При включении электропривода 3 зубчатая рейка 30 перемещается по направляющей 29 на некоторое

0 расстояние, которое определяют по линейной шкале 31.

Для исследования фрикционной передачи разворачивают кронштейн 32 до совмещения оси валика 33 с валом редуктора

5 2, а ось валика 34 совмещают с валом нагрузочного устройства, после чего их соединяют муфтами 5 сцепления.

Исследование передач с гибкими связями осуществляют путем разворота кронштейна 36 до совмещения оси 38 с валом

редуктора 2, а оси 47 с валом нагрузочного устройства и соединения их между собой муфтами 5 сцепления.

Для исследования планетарной передачи разворачивают стойку 48 до совмещения входного вала 52 передачи с валом редуктора 2, а выходного вала 53 с валом нагрузочного устройства, после чего их связывают муфтами 5 сцепления.

Исследование винтовой передачи осуществляют путем совмещения конусов горизонтального винта 57 с валом редуктора 2 и валом нагрузочного устройства и соединения их муфтами 5 сцепления. При включении электропривода 3 винт 57 начинает вращаться, в результате чего по нему перемещается гайка 58 и связанный с ней ползун 60, установленный в направляющей 59. Расстояние, на которое перемещается гайка по винту, определяют по линейной шкале 61.

Работу карданной передачи демонстрируют аналогичным образом.

Для исследования гидрообъемной передачи совмещают входной вал гидронасоса

65с валом редуктора 2, а вал гидромотора

66- с валом нагрузочного устройсва, после чего их связывают муфтами 5 сцепления.

Исследование работы редуктора 2 осуществляют путем соединения его выходного вала с валом нагрузочного устройства муфтой 5 сцепления.

Определение КПД исследуемых передач производят так же, как и в зубчатой прямозубой передаче.

Стенд позволяет исследователь также совместное действие нескольких типов передач.

Для исследования совместного действия, например модели планетарной передачи и передач с гибкими связями (фиг. 12) на основании 1 к валу редуктора 2 подсоединяют посредством муфты 5 сцепления входной вал модели передач с гибкими связями. Выходной вал модели передач с гибкими связями связывают такой же муфтой 5 с входным валом модели планетарной передачи, выходной вал которой связывают муфтой 5 с нагрузочным устройством. Замеряя частоты вращения валов исследуемых передач и возникающие на них крутящие моменты в единицу времени, определяют КПД совместного действия исследуемых типов передач.

Использование изобретения позволит доходчиво и наглядно демонстрировать, например, в учебном процессе работу механизмов, в которых применяются различные типы механических передач.

Формула изобретения

1.Стенд для исследования механизмов, содержащий основание, размещенные на основании модели механизмов, электропривод, редуктор, нагрузочное устройство, муфты сцепления для соединения валов, стойки для установки механизмов и средство регистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических

0 возможностей путем демонстрации работы механических передач разного типа, он снабжен U-образной скобой, поворотно ус- та новленной на стойке, модели механизмов состоят из зубчатой прямозубой передачи,

5 зубчатой колической передачи, зубчатой реечной передачи, фрикционной передачи, передач с гибкими связями, планетарной передачи, червячной передачи, винтовой передачи, карданной передачи и гидрообъ0 емной передачи, нагрузочное устройство состоит из подвижно размещенной на основании опорной втулки, установленной во втулке с возможностью перемещения стойки с фиксатором для ее удержания в задан5 ном положении, смонтированного на стойке тормозного механизма и подвижно размещенного под основанием постоянного магнита, взаимодействующего с опорной втулкой, средство регистрации остоит из

0 связанных с валами моделей механизмов, редуктора и нагрузочного устройства счетчиков частоты вращения валов и секундомеров, а электропривод закреплен в U-образной скобе, при этом муфты сцепле5 ния установлены на валах редуктора, нагрузочного устройства, моделей механизмов и на выходном валу электропривода, причем между ведущим диском муфты привода и U-образной скобой размещена пружина и

0 установлена ручка управления для включения и отключения электропривода.

2.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель зубчатой прямозубой передачи состоит из размещенного на основа5 нии регулируемого по высоте кронштейна, зубчатой пары и установленной на кронштейне с возможностью качания оси вращения, на которой закреплено ведущее колесо зубчатой пары, при этом ось вращения свя0 зана посредством муфты сцепления с валом редуктора, а ось ведомого колеса с валом нагрузочного устройства.

3.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель зубчатой конической пере5 дачи состоит из размещенной на основании вертикальной стойки, установленного на стойке с возможностью поворота корпуса с фиксатором для его удержания в заданном положении и размещенной в корпусе пары зубчатых конических колес, при этом ось

ведущего колеса связана посредством муфты сцепления с валом редуктора, а ось ведомого колеса - с нагрузочным устройством,

4.Стенд по п. 1.отличающийся тем, что модель зубчатой реечной передачи состоит из шарнирно закрепленной на основании направляющей, зубчатой рейки, ус- тановленной на направляющей с возможностью перемещения и входящей в зацепление с ведомым колесом модели зубчатой прямозубой передачи, и линейной шкалы, закрепленной на направляющей.

5.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель фрикционной передачи состоит из размещенного на основании регулируемого по высоте кронштейна и пары контактирующих цилиндрических валиков, при этом ось ведущего валика связана посредством муфты сцепления с валом редуктора, а ось ведомого валика с нагрузочным устройством.

6.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель передач с гибкими связями состоит из закрепленной на основании стойки, смонтированного на стойке поворотного кронштейна с фиксатором для его удержания в заданном положении, установленной на кронштейне оси вращения с закрепленными на ней ведомыми: звездочкой цепной передачи, барабанами плоскоременной, клиноременной и круглоременной передач и кинематически связанных с ними ведущих барабанов и звездочки, закрепленных на оси вращения, связанной муфтой сцепления с валом редуктора, при этом ось вращения ведомых барабанов и звездочки связана муфтой сцепления с валом нагрузочного устройства.

7.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель планетарной передачи состоит из размещенной на основании стойки и механизма планетарной передачи, размещенного в установленном на стойке с возможностью поворота корпусе с фиксатором для его удержания в заданном положении.

при этом входной вал передачи связан муфтой сцепления с валом редуктора, а выходной вал - с валом нагрузочного устройства.

8.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель червячной передачи состоит

из размещенной на основании вертикальной стойки, установленного на стойке с возможностью поворота корпуса с фиксатором для его удержания в заданном положении и

размещенной в корпусе червячной пары, при этом ось червяка связана муфтой сцепления с валом редуктора, ось червячного колеса связана муфтой сцепления с валом нагрузочного устройства, а червячная пара

размещена в корпусе модели зубчатой конической передачи

9.Стенд по п.1,отличающийся тем, что модель винтовой передачи состоит из размещенных на основании опор, горизонтально установленного в опорах винта с гайкой, направляющей, закрепленной на корпусе модели зубчатой конической передачи, ползуна, установленного на направляющей и связанного с гайкой, и линейной

шкалы, закрепленной на направляющей, при этом один конец винта связан муфтой сцепления с валом редуктора, а другой - с валом нагрузочного устройства.

10.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что модель карданной передачи состоит из размещенных на основании опор и установленного в них карданного вала, связанного одним концом посредством съемной шлицевой втулки с валом редуктора, а

другим концом связанного муфтой сцепления с валом нагрузочного устройства.

11.Стенд по п.1,отличающийся тем, что модель гидрообьемной передачи

состоит из размещенных на основании гидронасоса и гидравлически связанного с ним регулируемого гидромотора, при этом вал гидронасоса связан муфтой сцепления с валом редуктора, а вал гидромотора связан с

валом нагрузочного устройства.

SI

Фиг. 1

/7,

Фиг. 2

Изобретение относится к учебным приборам и позволяет с достаточной степенью наглядности и доходчивости демонстрировать работу различных типов механических передач. Стенд содержит основание, размещенные на основании модели механических передач, редуктор, нагрузочное устройство с тормозным механизмом, электропривод, закрепленный в U-образной скобе, муфты сцепления для соединения валов, стойки для установки механизмов и средство регистрации, состоящее из связанных с валами моделей механизмов, редуктора и нагрузочного устройства счетчиков частоты вращения валов, секундомеров и индикаторов часового типа. Стенд позволяет изучать работу механических передач разного типа. Для исследования работы модели каждой механической передачи в отдельности (зубчатой прямозубой передачи, зубчатой конической, зубчатой реечной, фрикционной, передач с гибкими связями, планетарной, червячной, винтовой, карданной,гидрообъемной) подводят демонстрируемый тип передачи путем разворота соответствующей стойки до совмещения входного вала этой передачи с валом редуктора, а выходного вала с валом нагрузочного устройства, которое перемещают по основанию в заданное положение, и соединяют их муфтами сцепления. При этом путем отключения отдельных передач и разворота соответствующих стоек отводят в сторону ненужные в данный момент механизмы, а в зоне размещения редуктора оставляют только исследуемый тип передачи. После этого включают электропривод и замеряют частоты вращения валов по счетчикам в единицу времени, определяемого по секундомерам, и крутящие моменты на этих валах по индикаторам часового типа. Зная эти параметры, определяют по известным из курса механики зависимостям КПД исследуемой передачи, Исследование совместного действия нескольких типов передач осуществляют аналогичным образом, разместив и последовательно связав между собой муфтами сцепления электропривод, редуктор, исследуемые типы передач и нагрузочное устройство. 10 з.п.ф-лы, 13 ил. (Л о со о 00 ел ел

/

26

ФиЬЗ

37

ФигМ

.JES SSjMl.gvvvstvvyyx : ffVVWf

$ 85

&

LO Ш CO 1C Г-5 tD

ИМ

H-юиюк-i

xSnt nfg gсчо1Шрц---г

Ј

Ј

«o S

I

«

Фиг.8

si ко

гА д, . / Г

«l gfagj

Ж

ФигЮ

si ко

Г

in

in со CD oo CD