Стенд для испытания фрикционных муфт Советский патент 1982 года по МПК G01M13/02 

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ

Изобретение относится к мгиииностроению, в частности к устройствам для испытаний муфт.

Нс1Иболеё близким к изобретению по технической сущности является стенд для испытаний фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной, электродвигатели, расположенные между ними узел крепления испытуемой муфты и напэужатель, включающий гидравлически связанные между собой силовое устройство и управляющий цилиндр. Силовое устройство имеет один цилиндр располозкенный по оси муфты 1 .

Недостатком стенда является узкий диапазон эксплуатационных возможностей, так как один цилиндр силового устройства не позволяет расширить диапазон осевых нагрузок.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем расширения диапазона осевых . усилий нагружателя.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной электродвигатели, расположенные между ними узел, крепления испытуемой муфты и нагружатель муф.ты осевым усилием, включающий гидравлически связанные между собой силовое устройство и управляющий цилиндр, снабжен балансирным рычагом, шарнирно связанным с узлом крепления испытуемой муфты, а силовое устройство выполнено в виде двух цилиндров, связанных с концами рычага и сообщенных между собой.

Нагружатель снабжен дополнительным управляющим цилиндром с ручным приводом, нормально открытым двухходовым клапаном и гидробаком, соединенными между собой и с цилиндрами силового устройства.

На чертеже изображена схема устройства,

Стенд состоит из приводного электродвигателя 1, балансирно подвешенного на основании 2, связанного с инверционной массой 3 и узлом крепления 4 испытуемой фрикционной муфты 5, тормозного электродвигателя; 6, корпус которого жестко соединен с основанием, а выходной вал связан с инерционной массой 7 и выходным валом испытуемой фрикционной муфты 5, и нагружателя 8. Корпус приводного электродвигателя 1 соединен с упругим элементом 9; йа котором закреплен тензоэлемент 10 для измерения крутящего момента. Нагружатель 8 содержит задающий электромагнит 11, привод ручного управления 12, состоящий из пово ротного кулачка 13, связанного с ру кояткой 14, толкате-ля 15 и пружины 16. Нагружатель 8 включает управляю вднй цилиндр 17, взаимодействующий с задающим электромагнитом 11, и допол нительный управлякяций цилиндр 18, взаимодействующий с толкателем 15 ручного привода 12. Силовое устройство нагружателя ;содержит два цилиндра 19 и 20, взаи модействующих с противоположными плечами балансирного рычага 21, шарт нйрно связанного с нажимным подшипни ком 22, установленным на ступице 23 нажимного диска испытываемой муфты Для обеспечения одновременной работы, цилиндров 19 и 20 шарнирная связь балансирного рычага 21 со ступицей 23 должна иметь две степени свободы, что достигается, например, применением сферического подшипника 22, как. показано на чертеже, либо сочетанием радиального подшипника с допо ггнительным шарниром между его обоймой и рычагом 21. Для отвода сту пицы 23 в исходное положение после снятия Нажимного усилия имеются возвратные пружины 24 и 25. Шток управляющего цилиндра 17 взаимодействует с нормально открытым двухходовым клапаном 26, вход которого сообщен с гидробаком 27, а выход подключен к гидролинии, соединяющей рабочие поло ти цилиндров 17 - 20 в единый гидрав лический контур. Гидробак 27 расположен .выше уровня остальных элементов гидросистемы. К гидравлическому КОНТУРУ подключен клапан 28 для сооб щения с внешним источником 29 давления жидкости или газа. Управление стендом осуществляется с помощью блока управления 30, имеющего вход командооператора, условно изображенный в виде стрелки 31, и выходы 32,3 3 и 34 для регулирования эле тродвигателей 1 и 6 и запуска блока 35 управления электромагнитом 11. К бло ку 35 управления подключены также выходы датчиков 36 и 37 углорой скорости элементов, связанных с элек тродвигателями 1 и 6. Для электропитания блоков 30 и 35 имеется блок питания 38. I . . В качестве блока управления 35, зависимости от вида и. .целей модели-; рования режима работы муфты 5, могут использоваться электронные модели реальных, например гидравличес ких или пневматических, устройств управления фрикционными муфтами, реальные электрические устройства электрогидравлических систем управл ния, либо устройства, создаваемые специально для воспроизведения желаемых программ нагружения. Устройство работает следующим образом. Подготовка устройства к работе. Подачей команды на вход 31 запускают приводной электродвигатель 1 и разгоняют его до начальной скорости испытаний фрикционной муфты. Электродвигатель 6 переводят в тормозной режим. Тормозной момент электродвигателя 6 в зависимости от его угловой сокрости формируется блоком 30 управления любым из известных методов. При этом электромагнит 11 выключен, рукоятка 14 привода ручного управления отведена до отказа влево (по чертежу), между штоком якоря iэлектромагнита 11 и штоком управляющего цилиндра 17 имеется зазор Л,, а между кулачком 13 и толкателем 15 зазор . Ступица 23 1 ажимного диска отведена в правое (по чертежу) положение, соответствующее разомкнуто му состоянию муфты 5, возвратными пружинами 24 и 25, воздействующими на балансирный рычаг 21. Балансирный рьачаг 21 под действием пружин 24 и 25удерживает штоки цилиндров 19 и 20 в правом (по чертежу) положении. Клапан 26, управляемый штоком управляющего цилиндра 17, находится в открытом состоянии. Жидкость из гидробака 27 самотеком поступает через открытый клапан 26 в гидролинию и далее - в рабочие полости цилиндров 17 - 20, из которых при первом заполнении жидкостью удаляют воздух. Муфта 5 разомкнута, ее ведущие диски вращаются со скоростью вала электродвигателя 1, а ведомые неподвижны. Работа устройства при ручном включении муфты 5.: Рукояткой 14 поворачивают кулачок 13 по часовой стрелке, кулачок 13 выбирает зазор tfi и далее перемещает вправо толкатель 15, который сжимает пружину 16. Под действием пружины 16, рабочий оргэн дополнительного управляюш/его цилиндра 18 перемещается вправо, выталкивая рабочую жидкость из своей полости через открытый клапан 26в гидробак 27. При определенном перемещений указанного рабочего органа, являкяцегося его свободным ходом, закрывается клапан 26. При дальнейшем перемещении рабочего органа под действием пружины 16 жидкость из рабочей полости управляющего цилиндра 17 поступает в рабочие полости цилиндра 19 и 20, рабочие органы которых перемещаются влево и, воздействуя Своими штоками на балансирный 21, также перемещают его влево. Рычаг 21 через нажимной подшипник 22 воздействует на ступицу 23 нажимного диска, который ежимает диски муфты 5. Усилие сжатия дисков определяется деформацией пружины 16 и может регулироваться поворотом кулачка 13.

При сжатии дисков муфты 5 в последней возникает момент трения, под действием которого ее ведомле элементы вместе с инерционной массой 7 и ротором электродвигателя 6 начинаю разгоняться, преодолевая тормозной момент, создаваемый электродвигателем 6. В зарисимости от вида и целей испытаний параметры процесса буксования муфты 5, в том числе длительность буксования, угловая скорость ведомлх элементов и закономерность ее изменения, задаются оператором путем воздействия на рукоятку 14. В предельном случае усилие сжатия дисков муфты 5 увеличивается до величины, соответствующей ее замыканию, в результате чего скорости ведущих и ведомых элементов выравниваются, причем их величина определяется равенством крутящих моментов электродвигателей 1 и 6 в соответствии с их характеристиками.

Во время описанных операций электромагнит 11 по-прежнему остается нлключенным и между его щтоком и штоком управляющего цилиндра 17 остается зазор с . В отдельных случаях для уменьшения рабочего объема гидросистемы в описанном процессе возможно включение электромагнита 11, в резуль тате чего рабочий орган управляющего цилиндра 1 перемещается в правое

положение.«

I .

Для Выключения муфты 5 кулачок 13 устанавливают рукояткой 14 в исходное положение, при этом возвратные пружины 24 и 25 отводят балансирный рычаг 21 вправо, рычаг 21 отводит в выключенное положение ступицу 23 и перемещает рабочие органы цилиндров 19 и 20 вправо, а жидкость из рабочих полостей последних выталкивается в рабочие полости цилиндров 17 и 18. В результате поршни цилиндров 17 и 18 перемещаются влево до тех пор, пока шток цилиндра 17 не откроет клапан 26, после чего гидросистема сообщается с гидробаком 27. В этом состоянии муфта 5 вновь выключена, а между толкателем 15 и кулачком 13 и между штоком управляющего цилиндра 17 и штоком электромагнита 11 вновь устанавливаются исходные зазоры сС и с соответственно, гарантирующие полное выключение муфты.

Описанный реким ручного управления уфтой 5 используется для проверки лементов гидравлической части устройства -и самой муфты 5, а также для существления пробных включений, на|пример при подборе режимов работы электродвигателей 1 и 6.

Работа устройства при управлении муфтой с помощью блока управления. При использовании блока 35 для

управления муфтой 5 необходимо предварительно с помощью рукоятки 14 установить кулачок 13 в положение, при котором клапан 26 закрыт и гидробак 27 отключен от гидросистемл. Устанавливают исходный режим работы электродвигателей 1 и 6 как описано выше. Далее подают соответствующую команду на вход 31 блока управла- , ния для включения блока управления

35, которая поступает с выхода 34 блока 30. По этой команде блок уп- равления 35 включает электромагнит 11 в соответствии с заложенной в него программой (см. Bfcmue). При включении электромагнита 11 его шток выбирает зазор с и воздействует на шток рабочего органа цилиндра 17 с усилием, задаваекым блоком управле,ния 35. Под действием этого усилия

шток цилиндра перемещается вправо и, выталкивая жидкость из рабочей полости цилиндра 17 в рабочие полости цилиндров 19 и 20 осуществляетвключение муфты 5 аналогочно описанному

выше для случая ручного управления.

I-

В зависимости от вида и целей испытаний могут задаваться различные закономерности срабатывания электромагнита 11, т.е. закономерности включения муфты 5. Например, возможна реализация, различных законов разгона инерционной массы 7, осуществляемая с использованием датчиков 36 и 37 в качестве элементов обратных связей. При проведении износных Испытаний кольцевых фрикционных образцов, используемых в качестве дисков 5, возможна реализация ее циклического срабатывания по любой прог

рамме. В этом случае блок управления 35 может содержать, например генератор импульсов соответствующей формы и частоты. Наконец ,блок управления 35 может представлять собой совокупность элементовреальной например, электрогидравлической или электронной система управления фрикционными муфтами. В этом случае постоянные времени муфты и нагружателя должны соответствовать тем же параметрам реальных муфт. Блок управления 35 может представлять собой электронную модель реальных устройств управления фрикционными муфтами, выполненную, например, на стандартных элементах аналоговых модулирукадих устройств. Для отключения фрикционной муфты 5 выключёцот электромагнит 11, при этом возвратные пружины 24 и 25 .отводят элементы нагружателя в ис1холное положение как описано выше.

Размлкание муфты 5 произойдет тогда когда из рабочих полостей цилиндров 19 и 20 будет вытеснено количество жидкости, равное объему рабочей полости цилиндра 17. При этом кулачок 13 может оставаться в положении,в котором клапан 26 по-прежнему закры

Открытие клапана 26 при работе нагружателя может осуществляться лишь эпизодически с целью подпитки гидравлического контура в случав ег недостаточной герметичности, а также для компенссодии изменения объема жидкости при колебаниях температуры.

Работа устройства от внешних источников давления.

Устройство может также использоваться для испытаний пневматических систем управления , например, систем на струйных элементах. В этом случае из гидросистем нагружателя удаляется рабочая жидкость и через клапан 28, который в простейшем случае может представлять собой обратный шариковый клапан, она заполняется газообразной рабочей средой от источника 29 давления. Испытания устройства с источником 29 совместно c муфтой 5 проводят при закрытом клапане 26, для чего кулачок 13 поворачивают по часовой стрелке. Электромагнит 11 при этом включен. nporpaNBittii нагружения муфты 5, реализуе1«ые -источником 29, могут быть такими же как программы блока управления 35.

Наконец, источник 29 может быть гидравлическим. В этом случае испытания проводят также при закрытом клапане 26, однако предварительный слив рабочей жидкости при этом не обязателен.

Использование внешних пневматических или гидравлических источников целесообразно, в частности в тех случаях, когда необходимо получить значительно большее усилие сжатия дисков муфты 5, чем усилие, создаваемое вручную нажатием на кулачок 13 или электромагнитом 11.

устройство позволяет проводить исследования моделей крупногабаритных фрикционных муфт, а так)ке соизмеримых с этими моделями реальных малогабаритных муфт, например сцепле.ний мотоциклов, при различных режимах работы и параметрах нагружения, а также различных устройств управления фрикционными муфта ш и их моделей в реальном масштабе времени. Изменение режимов и параметров нагружения, а также замена испытываемых моделей не вызывает затруднений, в связи с чем предлагаемое устройство может использоваться для оперативной проверки на моделях новых фрикционных устройств и элёментов управления в том числе на стадии их проектирования, а также при исследовательских работах.

Формула узобретенщ

снабжен дополнительным управляющим цилиндром с ручным приводом, нормально открытым двухходовым клапаном и ,1 дробаком, соединенными между собой 1И с цилиндрами силового устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 521491, кл.а 01 М 13/02, 1974 (прототип).