Стенд для исследования динамических характеристик передач Советский патент 1993 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при исследовании динамических процессов, протекающих в передачах, коробках передач.

Цель изобретения - повышение точности исследования путем определения общей переходной характеристики усреднением ее частных переходных характеристик, снятых на различных уровнях на- гружения.

. На фиг. 1 приведена общая схема стенда; на фиг. 2 - типовая статическая характеристика передачи; на фиг. 3 - совокупность подаваемых на основную обмотку возбуждения нагружателя напряжений, составляющих 15% от общего уровня напряжений на дополнительной обмотке нагружателя; на фиг. 4 - совокупность кривых изменения момента на ведомом валу передачи (совокупность переходных характеристик нагружателя на различных уровнях нагружения); на фиг. 5 - совокупность кривых изменения момента на ведущем валу передачи (совокупность переходных характеристик динамической системы, состоящей из последовательно соединенных редуктора и нагружателя).

Стенд содержит (фиг. 1) привод 1 и на- гружатель 2, выполненный в виде электрической машины с основной обмоткой 3 возбуждения и дополнительной обмоткой 4 возбуждения, включенной согласно основной, предназначенные для кинематического соединения соответственно с ведущим и ведомым валами испытываемой передачи 5, датчики 6 и 7 момента, предназначенные для установки на последних, регистрирующее устройство 8 с тремя входами 9, 10, 11,. первый и второй вход 9 и 10 которого подел

с

00

О чО 09

ы

ключей соответственно к датчикам 6 и 7 момента, а третий вход 11 подключен к основной обмотке 3 возбуждения электрической машины, регулируемый источник 12 постоянного тока, выполненный в виде по- следовательно соединенных регулируемого автотрансформатора 13 с измерительным прибором 14, трансформатора 15, выпрямителя 16 и сглаживающего конденсатора 17, сумматор 18, делитель напряжения 19, вы- полненный на двух резисторах 20 и 21, и подключенный к выходу регулируемого источника 12 постоянного тока, выход делителя 19 подключен посредством коммутатора 18 к третьему входу 11 регистрирующего устройства 8 и основной обмотке 3 возбуждения, а дополнительная обмотка 4 возбуждения подключена к выходу регулирующего источника 12 постоянного тока.

Стенд работает следующим образом. При работе привода 1 ведущий и ведомый валы испытываемой передачи 5 свободно вращаются. При отключенном положении коммутатора 18 на выходе источника 12 постоянного тока устанавливает- ся по прибору 14 посредством передвижения движка автотрансформатора 13 напряжение, соответствующее первому значению момента сопротивления на ведомом валу передачи 5, это же напряжение устанавливается и на входе делителя 19. На вы ходе делителя устанавливается напряжение, равное 15% от установленного на его входе в соответствии с коэффициентом деления делителя 19. Затем включается коммутатор 18 и тем самым скачкообразно подается напряжение одновременно на основную обмотку 3 возбуждения нагружателя 2 и на вход 11 регистрирующего устройства 8. После подачи напряжения на обмотку 3 возбуждения в динамической системе стенда, включающей в себя последовательно соединенные нагружатель и передачу, возникают переходные процессы моментов, которые регистрируются устрой- ством 8, так как его входы 9 и 10 подключены к выходам датчиков б и 7 момента. Связь между моментами на валах передачи 5 (ведущим М1 и ведомым М2) в общем случае не является линейной (фиг. 2). Поэтому дина- мические свойства передачи 5 на различных уровнях ее нагружения неодинаковы. В этой связи динамика передачи не может быть описана лишь одной передаточной функцией, Эта функция имеет различный вид на различных уровнях нэгружения передачи, и поэтому необходимо на различных уровнях снимать переходные характеристики. На фиг. 3 представлены графики скачкообразных напряжений, подаваемых последовательно на обмотку 3 возбуждения нагружа- теля 2. Каждое из этих напряжений Ui; U2,...Ui составляет 15% от напряжения, подаваемого на дополнительную обмотку 4 возбуждения.

Каждому из скачкообразных напряжений соответствуют изменения моментов (фиг. 4) и Мц (фиг, 5) на ведомом и ведущих валах соответственно, то есть переходные характеристики нагружателя и динамической системы стенда, состоящей из нагружателя и испытываемой передачи. После окончания переходных процессов коммутатор 18 отключается. Затем на выходе источника 12 постоянного тока устанавливается по прибору 14 напряжение, соответствующее новому значению момента сопротивления на ведомом валу передачи 5. Это напряжение устанавливается, например, 10% от максимально возможного, соответствующего номинальному моменту передачи, второе напряжение - 20% от номинального и т.д. После установления нового значения момента на ведомом валу передачи включается коммутатор 18 и производится регистрация переходных процессов. Опыты повторяются для нескольких уровней нагружений передачи и всякий раз снимаются переходные характеристики нагружателя и динамической системы стенда, изображенные на фиг. 4 и фиг. 5. Путем обработки переходных характеристик получаются передаточные функции динамической системы, отличающиеся коэффициентами усиления и постоянными времени. Эти передаточные функции имеют вид

W2(S)Kii/(Tii2 S2 + T2|S + 1),

где Кц - коэффициент усиления динамической системы стенда;

Тц и T2i - постоянные времени.

Одновременно в результате эксперимента получаются переходные характеристики нагружателя, которые в силу линейности его статической характеристики, будут одинаковыми (фиг. 4). Для электрического тормоза его динамические свойства описываются апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией

W(S)K0/(ToS+ 1),

где К0- коэффициент усиления нагружения;

То - его постоянная времени.

Используя полученные данные, путем их обработки, находят частные передаточные функции испытываемой передачи 5 для различных уровней нагружения. Усредняя коэффициенты усиления передачи и ее постоянные времени, получают общую передаточную функцию испытываемой передачи, чем и достигается повышение точности исследования.

Формула изобретения

Стенд для исследования динамических характеристик передач, содержащий при- вод и нагружатель, выполненный в виде электрической машины с обмоткой возбуждения, предназначенные для кинематического соединения соответственно с ведущим и ведомым валами испытываемой передачи, датчики момента, предназначенные для установки на последних, регистрирующее устройство с тремя входами, первый и второй входы которого подключены соотвественно к датчикам момента, а третий вход подлючен к обмотке возбуждения электрической машины, регулируемый источник постоянного тока и коммутатор,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования путем определения общей переходной характеристики передачи усреднением ее частных пе- реходных характеристик, снятых на различных уровнях нагружения, электрическая машина выполнена с дополнительной обмоткой возбуждения, включенной согласно основной, регулируемый источник постоянного тока выполнен в виде последовательно соединенных регулируемого автотрансформатора с измерительным прибором, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора, стенд снабжен делителем напряжения, выполненным на двух резисторах и подключенным к выходу регулируемого источника постоянного тока, выход делителя подключен посредством коммутатора к третьему входу регистрирующего устройства и основной обмотке возбуждения, а дополнительная обмотка возбуждения подключена к выходу регулируемого источника постоянного тока.

о и

У,

9 иг. 2

Область применения: стенд может быть использован в машиностроении для исследования передач, Сущность изобретения: стенд для исследования динамических характеристик передач содержит привод и на- гружатель, выполненный в виде электрической машины с основной и дополнительной обмотками возбуждения, включенных согласно, предназначенные для кинематического соединения ведущим и ведомым валами испытываемой передачи, датчики момента, предназначенные для установки на последних, регистрирующее ус- тройство с тремя входами, регулируемый источник постоянного тока, делитель напряжения, коммутатор, измерительный прибор, 5 ил.

иг.4