Стенд для испытания упругих элементов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

„„SU„„1332! 76

rsvp) 4 С. 01 Ъ1 17 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 i ) 1041903 (21) 3906835/31-) 1 (22) 11.06.85 (46) 23.08.87. Бюл.М - 31 (71) Волгоградский политехнический институт (72) И.M. Рябов, В.В. Новиков и В.И. Колмаков (53) 629.113.001.4:620.1.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1041903, кл. С 01 И 17/04, 19.02.82 ° (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЪ|ТАНИЯ УПРУГИХ

ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей. Устройство содержит механизм для имитации низкочастотной составляющей колебаний оси колеса, состояший из кривошипа 2 с приводом шатуна

3, коромысла 4 v приводного вала 5, 1 332176 механизм для имитации высокочастотной составляющей колебаний оси колеса, состоящий из подвижного относительно направляющего рычага 8 эксцентрика

9 с приводом, пневматический нагружающий механизм, состоящий из пневмобаллонов 25, ресивера 27 и системы подачи в них воздуха, инерционный механизм, состоящий из маховика 33, связанного посредством шестерни 32, рейки 34 и оси 36 с грузом 2I, корректирующий механизм, состоящий из двух пар шарнирно связанных рычагов

37 нижние концы которых связаны с

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания подвесок транспортных средств, и является усовершенствова— нием изобретения по авт.св. N 1041903, Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

На фиг.1 изображен. стенд,, общий вид; на фиг.2 — характеристика Нагружающего устройства.

Стенд содержит основание 1, на котором установлен механизм для имитации низкочастотной составляющей колебаний оси колеса, состоящий из

l5 имеющего привод кривошипа 2, шатуна

3, коромысла 4, опирающегося на подвижную опору, выполненную в виде вала 5, установленного посредством подшипниковых опор на салазки 6, связанные с винтовым механизмом 7, и направляющего рычага 8, который шарнирно связан одним концом с коромыслом

4, а другим — с основанием 1.

На основании 1 установлен меха75 низм для имитации высокочастотной составляющей колебаний оси колеса, состоящий из связанного с приводом эксцентрика 9, вал которого посредством подшипниковых опор установлен

30 на подвижные относительно направляющего рычага 8 салазки 10, связанные с винтовым механизмом 11, на которых шарнирно закреплен опираюшийся на эксцентрик 9 промежуточный рычаг 12.

На последний через ролик 13 опирает- З5 ся подвижная обводная рамка 14, устагрузом 21, верхние — с крышкой 28 пневмобаллонов 25, а средний шарнир каждой пары рычагов 37 имеет по одному ролику 38 и 39, взаимодействуюгцему с соответствующим направляющим рычагом 40 и 41 двух параллелограмьшых механизмов 42 и 43, стянутых между со бой двумя пружинами 44, имеющими механизмы 45 и 46 перемещения и механизм 47 натяжения. В зависимости от программы испытаний упругого элемента 19 указанные механизмы включаются в определенной комбинации, 1 э п флы, 2 ил. новленная в четырех направляющих роликах 15, закрепленных на основании

1, Снизу рамка 14 связана с пневмати. ческим нагружающим механизмом, а верх рамки 14 выполнен в виде опорной плиты, служащей,цля установки на нее колеса 16, связанного с подвижной рамой 17 посредством двух направляющих рычагов 18. На оцин из двух направляющих рычагов 18 через испытуемую рессору 19 опирается траверса 20, связанная посредством подвижной рамы

17 с грузом 21. Подвижная рама 17 установлена в восьми направляющих роликах 22, закрепленных на основании

1. Нижний конец испытуемой рессоры

19 посредством проушины 23 крепится либо к одному из двух направляющих рычагов 18 в случае испытания рессоры 19 вместе с колесом 16, либо непосредственно к опорной площадке в случае испытания только рессоры 19.

Верхний конец испытуемой рессоры 19 через силоизмерительное устройство

24 крепится к траверсе 20.

Пневматический нагружающий механизм выполнен в виде последовательно соединенных пневмобаллонов 25 с направляющим вертикал.-.ным стержнем. 26, нижний торец которых закреплен на ресивере 27, установленном на грузе

21, а верхний торец закрыт крышкой

28, входящей в зацепление с обводной рамкой 14 посредством штыря 29. Направляющий стержень 26 приварен к, 3 13321 кръпаке 28 и установлен в направляющих роликах 30.

На основании 1 установлен инерционный механизм, выполненный н виде закрепленного в подшипниковых 5 опорах вращающегося вала 31 с двумя шестернями 32 и маховиками 33 на его концах. Шестерни 32 вала 31 связаны с грузом 21 посредством двух зубчатых реек 34, поджатых к шестерням 10

32 роликами 35 и соединенных с грузом 21 осями 36.

На основании 1 установлен корректирующий механизм, выполненный в виде двух пар шарнирно связанных рыча- 15 гов 37, нижние концы которых связаны с грузом 21, верхние — с крышкой 28 пневмобаллонов 25, а средний шарнир каждой пары рычагов 37 имеет по одному ролику 38 и 39, взаимодействующе — 20 му с соответствующим направляющим рычагом 40 и 41 двух параллелограммных механизмов 42 и 43, установленных на основании 1 по обе стороны от пневмобаллонов 25 и стянутых между собой двумя пружинами 44 растяжения, имеющими механизмы 45 и 46 перемещения и механизм 47 натяжения

На основании 1 установлены два откидывающихся гидроцилиндра 48, 30 имеющие на концах штоков ролики 49, входящие в клинообразные гнезда стопорных устройств 50. Стопорение роликов 49 производится винтами 51.

Трос 52 закреплен на проушинах штоков 35 гидроцилиндров 48 и через блоки 53, установленные на основании 1, связан с рычагом 54 управления. Для упора гидроцилиндров 48 после откидывания предназначены резиновые буферы 55, 40 установленные на кронштейнах 56 основания 1.

Шатун 3 связан с коромыслом 4 через расположенный в средней части рычага 57 шарнир 58, закрепленный на шатуне 3 гайками 59 и 60. Один конец рычага 57 шарнирно связан с коромыслом 4, а другой — соединен пневмогидравлической рессорой 61, установленной на кронштейне 62 коромысла 4. 50

Пневмогидравлическая рессора 63 шарнирно закреплена одним концом на основании 1, а другим — на коромысле 4.

Стенд работает следующим образом.

Для задания требуемой величины 55 подрессоренной массы служат небольшой по весу груз 21, пневматическое нагружающее. устройство, корректирующий

76 4 и инерционный механизмы. Если достаточен только вес груза 21, то остальные механизмы не работают. Для этого из пневмобаллонов 25 и ресивера 27 выпускается гаэ в атмосферу. Механизмами 45 и 46 перемещения переводят пружины 44 натяжения корректирующего механизма вниз за оси качания параллелограмчных механизмов 42 и 43. При этом возникает отрицательный момент и направляющие рычаги 40 и 41 отходят от роликов 38 и 39 соответствен— но. Под действием силы тяжести элементов, прикрепленных к крышке 28, последняя опускается вниз, выводя из зацепления с рамкой 14 штырь 29.

Для отключения инерционного механизма из отверстий в зубчатых рейках 34 выдергиваются оси 36, соединяющие груз 21 с рейками 34. Рейки 34 при этом свободно опускаются вниз до упора в фундамент стенда и не мешает перемещению груза 21.

Если требуется больший по величине подрессоренный вес, то работают все указанные механизмь!. В пневмобаллоны 25 и ресивер 27 подается расчетное давление воздуха. При этом ориентирующий штырь 29 входит в гнездо рамки 14 и сила давления газа нагружает испытуемую рессору 19 через обводную рамку 14 с одной стороны и прикрепленную к грузу 21 подвижную раму 17, траверсу 20 и силоиэмерительное устройство 24 с другой стороны. В соответствии с силой, оказываемой пневматическим нагружающим устт> ройством, механизмами 45 и 46 перемещения и механизмом 47 натяжения устанавливают необходимую величину силы натяжения пружин 44, действующую на испытуемую рессору 19 через параллелограммные механизмы 42 и 43, направ- ляющие рычаги 40 и 41, рамки 38 и 39, две пары шарнирно связанных рычагов

37, обводную рамку 14 с одной стороны и раму 17, траверсу 20 и силоизмерительное устройство 24 с другой. Таким образом, сила от корректирующего механизма суммируется с силой от пневматического нагружающего устройства, что в итоге дает постоянную по величине силу нагружения F не зависящую от степени сжатия пневмобаллонов

25, т.е. имитирует вес добавочного груза (фиг.2).

При этом суммарная сила Fö нагружающего и корректирующего устройств

32176

I = Mã

2 g3 РП

H ш -3

5 13 рассчитывается по формуле: F< = M g где М вЂ” масса условного дополнитель3 ного груза; ускорение свободного падения на Земле.

Для имитации силы инерции от добавочного груза зубчатые рейки 34— соединяют осями 36 о грузом 21. При ! колебаниях груза 2 l рейки 34, поджатые роликами 35 с шестернями 32„ вращают последние вместе с валом

31, на котором закреплены соответствующие добавочному весу сменные маховики 33, создающие при вращении необходимую силу инерции.

При сжатии пневмобаллонов 25 последние ориентируются катящимися по направляющему стержню 26 роликами

30, установленными внутри пневмобаллонов 25 на элементе, последовательно соединяющем пневмобаллоны.

Для имитации быстрой загрузки или разгрузки автомобиля с последующим движением по неровностям выполняют следующие предварительные операции: устанавливают или снимают маховики

| 33, соединяют или разъединяют с по— мощью осей 36 рейки 34 с грузом 21, нагружают подвеску силой от корректирующего устройства или отключают его.

При загрузке подвески от внешнего источника (например, компрессора с ресивером, в котором предварительно создано избыточное давление воздуха) воздух подается в пневмобаллоны 25, создавая там необходимое избыточное давление. При разгрузке автомобиля воздух из пневмобаллонов выпускается в атмосферу, Меняя скорости подачи или выпуска воздуха, имитируют различные по времени режимы загрузки или разгрузки испытуемой подвески.

После этого сразу проводят,цинамические испытания испытуемой подвески, нагружаемой либо весом груза 21 и суммарной силой Г„ нагружающего и корректирующего устройств, либо только весом груза 21. При этом определяют амплитудно-частотные характеристики колебаний подрессоренной массы.

При испытании подвески планетоходов для планет е ускорением свободного падения меньшем, чем на Земле нагружающее и корректирующее устройства отключаются, а на валу 31 крепятся маховики ЗЗ, момент инерции которых рассчитывается по формуле где г — радиус делительной окружное. ти шестерни 32;

М вЂ” масса подре ссоре нно го груза; я и g„- ускорения свободного падения на Земле и моделируемой пла10 нете .

Подобранные по этой формуле маховики обеспечивают необходимое соотношение между силой веса и силами инерции подрессоренного груза.

При испытании подвески плането1 ходов для планет с ускорением свободного падения большем, чем на Земле инерционный механизм отключается, а испытуемая подвеска нагружается

2р суммарной силой корректирующего и нагружающего устройств, рассчитываепо формул - Fs ™8 п g ) также обеспечивает необходимое соотношение между силой веса и силами

25 инерции подре ссоренного груза.

Для установки на стенд испытуемой рессоры 19 откидывающиеся гидроци— линдры 48 вручную переводят в вертикальное положение. При этом длину

З0 гидроцилиндров 38 устанавливают такой, чтобы ролики 49 вошли в клинообразные гнезда стопорных устройств

50. Ролики 49 стопорят винтами 51. 1

После этого гидроцилиндрами 48 осу— ществляют подъем транерсы 20, совме— щая проушины стенда и испытуемой рессоры 19, последнюю закрепляют на стенде стальными пальцами.

Для определения статических упругих характеристик испытуемой ðåññîры 19 гидроцилиндрами 48 медленно перемещают траверсу 20, нагружая и разгружая рессору 19. При этом записывают деформации рессоры и одно4. временно измеряют силоизмерительным устройством 24 нагрузку на рессору.

По результатам измерений строят в координатах сила-деформация статические упругие характеристики испытуемой рессоры. Испытания рессоры при свободных колебаниях могут производиться на стенде как методом сбрасывания подрессоренной массы, так и методом подтягивания.

Для проведения испытаний рессоры при возбуждении свободных колебаний методом сбрасывания подрессоренной массы траверса 20 вместе с испытуемой рессорой 19 поднимается гидро7 133217 цилиндрами 48 до момента отрыва ролика 13 от промежуточного рычага 12.

Винтами 51 расстопоривают ролики 49, Производится нажатие на рычаг 54 управления, что приводит к перемещению троса 52 по блокам 53. При этом ролики 49 выводятся из клинообразных гнезд стопорных устройств 50 и гидроцилиндры 48 откидываются до упора в резиновые буферы 55 кронштейнов 56 10 основания 1.

Под действием подрессоренного веса траверса 20 падает и после касания роликом 13 промежуточного рычага 12 подрессоренная масса совершает 15 свободные колебания на испытуемой рессоре 19, которые могут быть записаны на осциллографической бумаге.

Для проведения испытаний рессоры при свободных колебаниях методом . 20 подтягивания гидроцилиндрами 48 опускают траверсу 20, сжимая испытуемую рессору 19 на расчетную величину1 винтами 51 расстопоривают ролики

49. Нажатием на рычаг 54 управления аналогично укаэанному методу гидроцилиндры 48 откидываются. Под действием силы сжатой рессоры 19 траверса

20 движется вверх, перемещая за собой посредством рамы 17 подрессоренную массу. При этом рама 17 и груз движутся в направляющих роликах 22, закрепленных на основании 1.

Для определения динамических характеристик испытуемой рессоры 19 35 ее сжимают гидроцилиндрами 48 на заданную величину и блокируют траверсу 20 относительно основания 1.

Включают приводы кривошипа 2 и эксцентрика 9 и устанавливают необходи- 40 мую скорость их вращения, соответствующую расчетным частотам возмущения.

Кривошипом 2 воспроизводится низкая частота кинематического возмущения, а эксцентриком 9 — высокая. Кривошип 45

2, вращаясь, приводит в движение шатун 3, который воздействует на коромысло 4. Коромысло 4 качается относительно вала 5, приводя в движение направляющий рычаг 8, который качает-50 ся на шарнире относительно основания

1. Колебания направляющего рычага передаются через эксцентрик 9, промежуточный рычаг 12, ролик 13 обводной рамке 14 с опорной плитой. При 55 этом свободная рамка 14 движется в направляющих роликах 15, закрепленных на основании 1. Кроме того, эксцентрик 9, вращаясь в подшипниковых опорах, закрепленных на салазках 10, установленных на направляющем рычаге

8, приводит в движение промежуточный рычаг 12, который качается на шарнире относительно салазок 10 и при этом воздействует через ролик 13 на обводную рамку 14. Таким образом, задавае— мые эксцентриком 9 высокочастотные колебания суммируются с низкочастотными колебаниями направляющего ры-— чага 8 и передаются, опорной плите обводной рамки 14, на которой устанавливается испытуемая подвеска, состоящая либо из одной испытуемой рессоры 19, либо из колеса 16 с направляющими рычагами 18 и испытуемой рессоры 19. Испытуемая рессора 19 крепится к опорной плите обводной рамки 14 или к направляющему рычагу

18 посредством проушины 23.

Амплитуда низкочастотных колебаний определяется положением вала 5 относительно шарниров коромысла 4. Пере— мещая вал 5 на салазках 6 винтовым механизмом 7, задают необходимую амплитуду низкочастотных колебаний опорной плиты. 14.

Амплитуда высокочастотных колебаний определяется положением ролика

13 относительно шарнира качания промежуточного рычага 12. Перемещая винтовым механизмом 11 подшипниковые опоры эксцентрика 9 на салазках 10, задают необходимую амплитуду высокочастотных колебаний опорной плиты обводной рамки 14. Скорости изменения амплитуд колебаний могут быть различными в зависимости от пелей испытаний.

Для определения амплитудно †частотных характеристик колебаний подрессоренной массы на испытуемой рессоре

19 последнюю устанавливают на стенд с помощью гидроцилиндров 48. После чего гидроцилиндры 48 откидывают рычагом 54 управления и рессора нагружается подрессоренной массой.

Включив приводы кривошипа 2 и эксцентрика 9, задают требуемые режимы колебаний опорной плиты обводной рамки 14 аналогично указанному. При этом подрессоренная масса совершает колебания на испытуемой рессоре 19.

Во время экспериментов производится запись изменения во времени параметров колебаний подрессоренной массы и кинематического возмущения на осмещения их канцон, Суг ; ооипл ногружающого усл оойстРа а пнеРмаоаллонаР яоооекти ума его мехакизма

Де op ggi g

Фи".- Z

Тираж 776 -1одписное

ВНПИПИ Заказ 4522

Прон . в. — полнгр. пр †т, ". Ужгороц, ул. Проектная, 4

9 13321 циллографической бумаге, по которой строят амплитудно-частотные характеристики колебаний.

В случае пробоя испытуемой рессоры 19 сила удара создает относительно 5 вала 5 момент, вызывающий повороты коромысла 4 относительно вала 5 и рычага 57 вокруг шарнира 58, закрепленного на шатуне 3 гайками 59 и 60.

При этом своим левым концом рычаг 10

57 сжимает рессору 61, установленную на кронштейне 62 коромысла 4, что гасит энергию удара и предохраняет от разрушения детали стенда, заключенные между испытуемой рессорой 19 15 и кривошипом 2, а также саму рессо.— ру 19.

При колебаниях коромысла 4 усилие от рессоры 63 создает относительно вала 5 момент, противоположный момен- 20 ту, создаваемому испытуемой рессорой

19 относительно вала 5 ° Изменяя давление газа в рессоре 63, регулируют величину противоположного момента в зависимости от мощности испытуе-25 мой рессоры 19 или в зависимости от необходимости обеспечить разные скорости сжатия и отбоя испытуемой подвески. Если момент от действия рессоры 63 больше момента от действия 30 испытуемой рессоры 19„ то скорость сжатия последней больше, чем скорость отбоя, что и происходит в подвесках современных автомобилей. С целью уменьшения потерь энергии на нагрев рабочей среды в рессоре 63 в ней не установлен демпфер, т.е. рессора 63 работает как обычная пружина сжатия.

76 0

Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я

1. Стенд для испытания упругих элементов по авт.св. Ф 1041903, преимущественно подвесок транспортных средств, o r л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство нагружения снабжено пневматическим упругим элементом, одним концом связанным с грузом, а другим — с кронштейном, взаимодействующим с испытуемым упругим элементом, и корректирующим механизмом, включающим в себя расположенные по обе стороны пневматического нагружателя дне пары шарнирно связанных рычагов, соединенных соответственно с грузом и указанным кронштейном, причем шарнирная связь каждой пары рычагов через ролик связана с направляющими посредством паралеллограммных механизмов, соединенных с основанием и стянутых между собой пружинами, имеющими механизм их натяжения и механизмы вертикального пере2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем изменения соотношения между его весовыми и инерционными параметрами, он снабжен инерционным механизмом, выполненным в виде закрепленного на основании вращающегося нала, несущего маховик и шестерню, связанную с гру» зом зубчатой рейкой.,