Стенд для экспериментальных исследований упругих муфт Советский патент 1992 года по МПК G01M13/00 

ел

с

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей стенда для экспериментальных исследований упругих муфт путем обеспечения определения крутильной жесткости и демпфирующей способности при динамическом нагру«снии. Стенд содержит смонтированные к а станине опоры, размещенное в опорах соосиме валы для крепления полумуфт испытуемой муфты, Один из валов установлен с возможностью осевого перемещения, другой - с возможностью вращения. Нагружающее устройство соединено с рторым вало 1. Оно выполнено г,иде маховика с г-:сггг.;и:сс,. Маятник представляет собой тягу с перемещаемым грузом. На станине закреплено стопорящее устройство тяги маятника. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быт), использовано для определения крутильной жесткости и демпфирующей способности упругих муфт.

Известны стенды для экспериментальных исследований упругих муфт.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на станине опоры., размещенные в опорах соос- ные валы для крепления полумуфт испытуемой муфт1 , один из которых установлен с возможностью ооеьи. о перемещения, а другой - с возможностью вращения, и нагружающее устройство соединенное с вторым валом. Испытуемая муфта в известном стенде нагружается крутящим моментом, создаваемым грузами на тросике, нйзи том на барабан.

Недостатком известного стенда является то, что на нем можно проводить только статические испытания муфт,

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей стенда, для экспериментальных исследований упругих муфт путем обеспечения определения крутильной жесткости и демпфирующей способности при динамическом нагружс- нии.

Указанная цель достигаете 1 ТРМ. «то ч стенде д/;к .....х ,,. - нии упругих муфт, содержащем смим.и-о- ванные на станине опоры, размещенные в опорах соосные валы для крепления полумуфт испытуемой муфты, один из которых

О vj

, Ю

ел

установлен с возможностью осевого перемещения, а другой - с возможностью вращения, а нагружающее устройство, соединенное с вторим валом, последнее выполнено в виде маховика с маятником, который представляет собой тягу с перемещаемым грузом, а на станине закреплено стопорящее устройство тяги маятника.

Такая конструкция стенда позволяет проводить наряду со статическим испыта- нием муфт их динамические испытания и определять крутильную жесткость и демпфирующую способность при динамическом нагружении.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - запись угла поворота в зависимости от момента; на фиг. 4 - виброграмма свободного колебания системы без муфты; на фиг. 5 - виброграмма свободного колебания системы с муфтой.

Стенд для экспериментального исследования упругих муфт содержит смонтированные на станине 1 опоры 2 и 3, в которых размещены соосные валы 4 и 5 для крепления полумуфт испытуемой муфты 6, напри- мер. с торообразной оболочкой. Вал 4 соединен с опорой 2 жестко, но при монтаже может перемещаться в направлении. На валу 4 установлен тензодатчик 7. Вал 5 установлен в опоре 3 на подшипниках 8, С валом 5 жестко соединено нагружающее устройство, выполненное в виде маховика 9 с маятником, представляющим собой тягу 10 с перемещаемым грузом 11. С валом 5 также связан датчик 12 угла поворота. На станине.1 закреплено стопорящее устройство 13 тяги 10 маятника.

На стенде проводят следующие экспериментальные исследования.

Определение крутильной жесткости муфты при статическом нагружении.

Получение характеристики крутильной жесткости муфты б состоит в установлении зависимости угла относительного поворота полумуфт от передаваемого- момента при нагружении и разгружении. Поворачивают тягу 10 маятника до установки на стопорящее устройство 13 и тем ссмым нагружают муфту крутящим моментом Т от нуля до номинального значения Т2, а затем плавно опускают маятник и регистрируют пятно гистерезиса.

Тангенс угла наклона диагонали петли гистер 3 . СЯ (-4н г 3)..мно суммарной жесткости БЗЛЗ 4 и муфты 6:,

tg а-С.

Так как соединение жесткостей последовательное, то

1/С-1/См+1/Св. О)

где См крутильная жесткость муфты 6;

Се - крутильная жесткость вала 4.

Откуда

См CBtg а /(Св - tg a).

Крутильную жесткость вала Св опреде- ляют.заранее с помощью специального тари- ровочного устройства, прилагаемого кустановке. При См « Св, а А Т/ Луъ.

Для муфт с резиновыми упругими элементами крутильная жесткость зависит от амплитуды угла поворота Лу и скорости нагружения.

Определение демпфирующей способности муфты при статическом нагружении.

Располагая петлей гистерезиса (фиг. 3), полученной при статическом нагрух ении. коэффициент поглощения можно определить по формуле

Ч(Дуъ)Ап/Ау

где Ап - площадь петли гистерезиса, пропорциональная энергии, рассеянной за цикл деформирования с амплитудой

Ау - площадь треугольника ABC, пропорциональная потенциальной энергии упругого элемента при амплитудном значении деформации.

Данный способ используют для муфт, в которых коэффициент поглощения не зависит от скорости нагружения (деформацииУ

Определение крутильной жесткости муфты при динамическом нагружении.

При динамическом нагружении крутильная жесткость муфты 6 может быть определена по виброграмме свободных колебаний системы. Дифференциальное уравнение движения этой системы при малых колебаниях имеет вид . I p+(Mq + C) p Q, где I и М - момент инерции и масса колеблющихся частей;

I - расстояние от оси поворота до центра масс маховика с маятником;

g- ускорение свободного падения; р- угол поворота.

Решение уравнения позволяет определить круговую частоту колебаний

(Mgl+ C)/l.(2) Если определить частоту колебаний системы, со снятой оболочкой (С 0), то из уравнения (2) следует

оЯ Mgl/|.(3) Принимая во внимание (1) и решая систему уравнений (2) и (3), можно определить крутильную жесткость муфты

Mgl()C3

Св -Мд(а/2/йЯ -1) Так как круговая частота ш связана с условным периодом колебаний г-соотношеСм

нием й) 2я/г, а крутильная жесткость муфты 6 в данном случае много меньше крутильной жесткости вала 4 (См « Св), то последнюю зависимость можно упростить:

т2- 1).

Таким образом, для вычисления крутильной жесткости муфты 6 необходимо получить две виброграммы свободных колебаний системы: без муфты (фиг. 4) и с муфтой (фиг, 5), и определить соответствующие периоды колебаний пит.

Виброграмму колебаний системы без муфты б получают заранее при подготовке установки к эксперименту и определяют период колебаний г.

Для получения виброграммы колебаний системы с муфтой 6 фиксирую маятник стопорящим устройством 13 в отклоненном состоянии. При этом маятник, жестко связанный с маховиком 9 и муфтой 6, совершает колебания, которые воспринимаются датчиком 12 угла попорота. Колебания автоматически фиксируют либо с помощью шлейфового осциллографа, либо на графопостроителе типа НЗОб, либо в памяти ЭВМ с последующим выводом на печать. Величину массы М задают пг-и эксперименте, а т вычисляют в зависимости от положения груза 11 маятника по высоте тяги 10.

Определение демпфирующей способности муфты при динамическом нэгруже- нии.

Рассеяние энергии в муфте G при колебаниях происходит в зажимах бортов оболочки, резине и в посадочных местах полумуфт на валах 1 и 5. Поэтому при свободных колебаниях системы каждый последующий размах виброграммы меньше предыдущего (фиг. 5). Отношение двух последовательных полуразмахов называют декрементом колебаний, а логарифм этого отношения о n(( -И )-- логарифмическим декрементом колебаний,

С учетом уменьшения рэзмахов колебаний, связанного с потерями в опорах, логарифмический декремент системы с муфтой 6 находят как

дм In -м + ).

Т

10

15

20

25

30

35

40

45

где уменьшение размахов колебаний из-за потерь в опорах.

Как показывают эксперименты (фиг. Б), потери в опорах весьма малы и размахи составляют арифметическую прогрессию

Л до р - р -f 1 const.

Для повышения точности вычислений используют несколько колебаний. Тогда

(/ |-у}+п)/п, где п - число периодов колебаний.

В связи с.тем, что логарифмический декремент в резинах зависит от скорости деформирования, эксперимент проводят к частотах, близких к эксплуатационным. Окончательная зависимость логарифмического декремента имеет вид

) ln;jST W (4)

где (fi (fi + р + i)/2 - среднее значение амплитуды.

Получив виброграмму колебаний системы с муфтой,.с помощью ЭВМ вычисляют логарифмический декремент по формуле {1} и строят график 3М (/}). который может быть использован для решения задач динамики.

Формула изобретен иг Стенд для экспериментальных i слелл- ваний упругих муфт, содержащий смонтированные на станине опоры, размещенные в опорах соосные валы для крепления полумуфт испытуемой муфты, один из которых установлен в опоре с возможностью осевого перемещения, а другой - с возможностью вращения, и нагружающее устройство, хсес- тУо соединенное с вторым валом, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем определения крутильной жесткости и демпфирующей способности при динамическом нагружении, нагружающее устройство выполнено в виде маховика с маятником, последний из которых представляет собой тягу с закрепленным на ней перемещаемым грузом, а на станине закреплено стопорящее устройство тяги маятника в заданном положении. :

ю о

г о

гГ 9

JT

VO

я-«МИ4- ..

ч:

i |

Ј

Ч $ с

vT

Г Т

щ t;

;-v

Фцг.Ь

Фиг. 5

У

i

1

Фиг. 5