Стенд для резонансных испытаний торсионных валов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/34 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, преимущественно используемых в подвесках транспортных машин различного назначения.

Цель изобретения - снижение трудоемкости испытаний, приближение условий испытания к натурным условиям эксплуатации, повышение достоверности информа- ции о прочности торсионных валов, а также увеличение производительности и надежности.

На фиг,1 представлена блок-схема стенда; на фиг.2 - датчик угла закрутки.

Стенд состоит из двух испытуемых торсионных валов 1 и 2, соединенных посредством муфт-адаптеров 3-6 с механизмами 7 и 8 предварительного закручивания и валом массивного маховика 9, выполненного из ферромагнитного материала и вращающегося в подшипниках 10, 11. С противоположных сторон маховика 9, диаметрально охватывая часть его внешней окружности, установлены два дуговых индуктора 12 и 13, на поверхности которых, обращенной к маховику 9, уложены трехфазные обмотки К, 15. Воздушный зазор 15 между индукторами 12 и 13 и маховиком 9 минимален. На одной из торцовых поверхностей маховика 9 выполнен кольцевой выступ, на наружной поверхности которого укреплена зубчатая лента 17. Зубцы ленты 17 перемещаются в зазоре 18, образованном фотодиодами 19ч свеюдиодами 20, которые установлены друг против друга. Зубчатая лента 17 совместно с фотодиодами 19 и светодиодами 2, образует датчик угла закрутки 21. Выход датчика угла закрутки 21 соединен с входом блока 22 опознавания направления вращения 23 измерения угла закрутки. Блок 24 задания угла закрутки, блок 25 сравнения, блок 26 длительности и направления вращения маховика 9, реверсивное пере- ключающее устройство 27 соединены последовательно. Второй вход реверсивного переключающего устройства 27 соединен с генератором 28 переменного гока, а выход реверсивного переключающего устройства 27 подключен к трехфазным обмоткам 14, 15 дуговых трехфазных индукторов 12, 13.

Блок 26 длительности и направления вращения маховика 9 и блок 25 сравнения имеют вторые входы, соединенные соответ- ственно с выходом блока 22 опознавания направления вращения и выходом блока 23 измерения угла закрутки, сигнал с которого также поступает на вход блока 29 индикации угла закрутки торсионов 1,2.

Конструктивно блок 22 опознавания направления вращения состоит из дешифратора, оперативного запоминающего устройства и цифрового компаратора. Блок 23 измерения угла закоутки выполнен на базе десятичных счетчиков и оперативного запоминающего устройства. Блок 24 задания технологически заданногд угла закрутки включает в себя позиционные переключатели и логическую схему, а блок сравнения 25 состоит из логической схемы сравнения, двух трехразрядных кодов и одновибратора. блок 23 индикации угла закрутки представляет собой совокупность дешифраторов и индикаторов.

Работа стенда осуществляется следующим образом.

При нажатии кнопки Запуск стенда (не показана) блок 26 выдает команду, при поступлении которой на вход реверсивного переключающего устройства 27 трехфазные обмотки 14, 15 дуговых индукторов 12, 13 подключаются к генератору 28 переменного тока, например, с прямой последовательностью фаз. В воздушном зазоре 16 при этом возникает бегущее магнитное поле, обуславливающее создание в маховике 9 вихревых токов, а на валу маховика 9 - электромагнитного момента, под действием которого маховик 9 поворачивается, например, в направлении часовой стрелки. В этом же направлении поворачивается зубчатая лента 17, зубцы которой перекрывают воздушный зазор 18 между Фотодиодами 19 и светодиодами 20, являющимися соответственно приемниками и источниками датчика угла закрутки 21 и установленными по дуге окружности на определенном расстоянии друг от друга (фиг.2). При повороте зубчатой ленты 17 датчик 21 выдает импульсы, появление каждого из которых связано с поворотом маховика 9 и зубчатой ленты 17 на строго определенный угол. Эти импульсы поступают на вход блока 22, где в дешифраторе позиционный код датчика 21 преобразуется в двоичный, который записывается в оперативное запоминающее устройство. В оперативном запоминающем устройстве блока 22 накапливается два двоичных числа, соответствующих настоящему и предшествующему состояниям датчика угла закрутки 21, которые сравниваются цифровым компаратором. Результат сравнения является опознавательным сигналом направления вращения. В процессе поворота маховика 9 в направлении часовой стрелки электромагнитный момент на его валу преодолевает момент сопротивления торсионных валов 1, 2 и при достижении определенного угла их закрутки момент сопротивления сначала

сравнивается с электромагнитным моментом, а затем и превосходит электромагнитный момент по величине. При этом маховик 9 начинает поворот в противоположном направлении, т.е. против часовой стрелки. Блок 22 опознавания направления вращения реагирует на последовательность переключения фотодатчиков и как только эта последовательность переключения изменяется на противоположную, блок 22 выдает команду блоку 26 длительности направления на подключение посредством реверсивного переключающего устройства 27 трехфазных обмоток 14, 15 дуговых индукторов 12, 13 к генератору 28 переменного тока с противоположной, по отношению к предыдущему подключению, последовательностью фаз. Направление бегущего магнитного поля дуговых индукторов 12, 13 изменяется на противоположное, что приводит к изменению направления действия электромагнитного момента и движению маховика 9 в направлении против часовой стрелки. В дальнейшем работа стенда повторяется с тем лишь отличием, что угол поворота маховика 9, а следовательно, и угол закрутки торсионных валов 1 и 2 непрерывно возрастает

В каждый полупериод колебания маховика 9, т е. в период движения маховика 9 в одном направлении, десятичные счетчики блока 23 подсчитывают количество импульсов с датчика угла закрутки 21, которое прр- порционально фактическому углу закругки торсионных валов 1,2 При смене направления колебания маховика 9 информация из счетчиков блока 23 переписывается в его оперативное запоминающее устройство, после чего счетчики устанавливаются в нулевое положение и подсчет начинается сначала. Информация об угле закрутки торсионных валов 1,2 в двоичном коде поступает на вход блока индикации 29, в котором с помощью дешифраторов двоичный код преобразуется в семиразрядный код индикаторов и высвечивается на цифровом табло.

Одновременно информация о фактическом угле закрутки торсионных валов 1,2 из блока 23 в двоичном коде подается на первый вход блока 25. На второй вход блока 25 из блока 24, также в двоичном коде, поступает сигнал, пропорциональный технологически заданному углу закрутки 21 торсионных валов 1,2. В блоке 25 с момента запуска стенда в работу происходит непрерывное сравнение сигналов, пропорциональных фактическому и технологически заданному углам закрутки торсионных валов 1,2. Система управления стендом работает таким образом, что если фактический

угол закрутки меньше технологически заданного угла закрутки, то сигнал на выходе блока 25 равен нулю. В момент достижения равенства фактического и технологически

заданного углов закрутки запускается одно- вибратор блока 25 сравнения, который вырабатывает сигнал, пропорциональный разности фактического и технологически заданного углов закрутки торсионных валов 1,

0 2. Этот сигнал поступает на вход блока 26 и управляет длительностью подключения посредством реверсивного переключающего устройства 27 трехфазных обмоток 14, 15 к генератору переменного тока 28, Так, на5 пример, с увеличением разности фактического и технологически заданного углов закрутки торсионных валов 1. 2 время подключения трехфазных обмоток 14, 15 дуговых индукторов 12, 13 уменьшается. Это

0 приводит к уменьшению электромагнитного момента, действующего на маховик 9, и снижению фактического угла закрутки торсионных валов 1, 2, т.е. к уменьшению погрешности в поддержании технологически

5 заданного угла закрутки. Проведенными исследованиями установлено, что максимальная величина погрешности в поддержании технологически заданного угла закрутки составляет 0,2 град.

0 Стенд обеспечивает, за счет введения блока 24, дистанционное задание технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1,2 и изменение в процессе испытаний величины этого угла по пюбому

5 заданному закону, что приводит к снижению трудоемкости наладки стенда и максимально приближает условия испытания торсионных валов 1, 2 и натурным условиям их эксплуатации. При этом достигается

0 повышение достоверности информации о прочности торсионных валов 1, 2 и увеличение производительности испытательного стенда. Конструкция датчика угла закрутки 21 совместно с блоком 22 опознавания на5 правления вращения, блоком 23 измерения угла закрутки и блоком 25 сравнения обеспечивают резонансный режим работы стенда на всех стадиях от момента нажатия кнопки Запуск стенда до момента оконча0 ния испытаний, а также повышение точности поддержания технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1, 2 и увеличение надежности. Введение блока 29 индикации позволяет осуществлять визу5 альный контроль величины фактического угла закрутки торсионных валов 1, 2, чем достигается упрощение контура за ходом технологического процесса испытания.

Изобретение рекомендуется к использованию на автомобильных и тракторных

заводах, на предприятиях по производству транспортных машин специального назначения и т.д.

Формула изобретения Стенд для резонансных испытаний торсионных валов, содержащий ферромагнитный маховик, соединенный с концами торсионов, расположенные диаметрально противоположно относительно маховика механизмы предварительного закручивания соответствующих торсионов и дуговые индукторы с размещенными на них трехфазными обмотками, датчик угла закрутки, состоящий из подвижной части, укрепленной на маховике, и неподвижной части, установленной на траверсе, последовательно соединенные блок длительности и направления вращения маховика и реверсивное Переключающее устройство, а также генератор переменного тока, подключенный к второму входу реверсивного переключающего устройства, выход которого соединен Ј трехфазными обмотками дуговых индукторов, отличающийся тем, что, с целью Снижения трудоемкости испытаний, приближения условий испытания к натурным условиям эксплуатации, повышения достоверности информации о прочности торсионных валов, а также увеличения производительности и надежности, стенд снабжен блоком опознавания направления вращения, блоком измерения угла закрутки блоком индикации угла закрутки, блоком задания угла закрутки и блоком сравнения, подвижная часть датчика угла закрутки выполнена в виде зубчатой ленты,

расположенной на наружной поверхности кольцевого выступа, выполненного на одной из торцевых поверхностей маховика, а неподвижная часть датчика выполнена в виде совокупности фотодиодов и светодиодов,

установленных друг против друга с зазором, в котором размещены зубцы ленты, при этом входы блока опознавания и блока измерения соединены с выходом датчика угла закрутки, выход блока опознавания соединен с первым входом блока длительности и направления вращения маховика, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения имеющего два входа, один из которых соединен с выходом блока измерения угла, а другой - с выходом блока задания угла закрутки, а вход блока индикации угла закрутки соединен с выходом блока измерения угла.

/7

19

19

$из.2

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для циклических испытаний на кручение торсионных валов, используемых в подвесках транспортных машин различного назначения. Цель изобретения - снижение трудоемкости испытаний, приближение условий испытаний к условиям эксплуатации, повышение достоверности информации о прочности торсионных валов, а также увеличение производительности и надежности. В стенде два испытуемых торсионных вала 1 и 2 соединены посредством муфт-адаптеров 3.4.5, 6 с механизмами 7 и 8 предварительного закручивания и валом массивного маховика 9, вращающегося в подшипниках 10, 11. С противоположных сторон маховика 9 установлены дуговые индукторы 12,13, несущие в пазах трехфазные обмотки 14. 15. На одной из торцовых поверхностей маховика 9 выполнен кольцевой выступ, на котором укреплена зубчатая лента 17, перемещающаяся в зазоре 18, образованном фотодиодами 19 и светодиодами 20 датчика 21 угла закрутки. Система управления работой стенда состоит из блока 22 опознавания направления вращения, блока 23 измерения угла закрутки, блока 24 задания опорного угла закрутки, блока 25 сравнения, блока 26 длительности и направления вращения маховика 9, реверсивного переключающего устройства 27, генератора 28 переменного тока и блока 29 индикации угла закрутки торсионных валов 1,2. Снижение трудоемкости испытаний обеспечивается за счет упрощения установки заданного угла закрутки. 2 ил, Ю С Os ОТ О СА О ю