Стенд для исследования динамики механических коробок передач

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментального определения оперативным путем динамических свойств механических коробок передач. Изобретение позволяет расширить информативность стенда за счет обеспечения возможности определения амплитудно-частотной характеристики коробки передач, На вход 21 сумматора 19 от генератора 24 синусоидальных сигналов подается напряжение с фиксированной частотой , например 0,5 Гц, на вход 20 сумматора 19 - от регулируемого источника 23 постоянного тока. На обмотке 3 возбуждения электротормоза 2 появляется напряжение, пропорциональное сумме указанных напряжений , а на вторичном валу передачи 4 появляется момент, пропорциональный напряжению, приложенному к обмотке 3 2 (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 M 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806913/28 (22) 27.03.90 (46) 23.04.92. Бюл. № 15 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) В.В;Геращенко, В.В.Куприянчик и

А.С.Дикун (53) 621.833(088.8) (56) 1. Цимбалин В.Б. и др, Испытание автомобилей. — М.:,Машиностроение, 1978, с, 110-119, рис. 59а.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 1158884, кл, G 01 M 13/02, 3. Авторское свидетельство СССР

N1567912,,кл. G 01 М 13/02, 1988. (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ, )5U„, 1728705 Al (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментального определения оперативным путем динамических свойств механических коробок передач. Изобретение позволяет расширить информативность стенда за счет обеспечения возможности определения амплитудно-частотной характеристики коробки передач, На вход 21 сумматора 19 от генератора 24 синусоидальных сигналов подается напряжение с фиксированной частотой, например 0,5 Гц, нэ вход 20 сумматора

19 — от регулируемого источника 23 постоянного тока. На обмотке 3 возбуждения электротормоза 2 появляется напряжение, пропорциональное сумме указанных напряжений, а на вторичном валу передачи 4 появляется момент, пропорциональный напряжению, приложенному к обмотке 3

1728705 возбуждения. С помощью элемента 15 выделяется синусоидальная составляющая выходного сигнала датчиков 5 и 6 момента и при открытом диоде 40 конденсатор 39 заряжается с малой постоянной времени до значительной величины. В момент времени, gerpa напряжение на конденсаторе 39 станет больше мгновенного значения измеряемого напряжения, диод 40 закроется. Затем конденсатор 39 разряжается. В установившемся режиме конденсатор 39 практически заряжается до амплитуды входного на преобразователь 16 напряжения. Напряжение на резисторе 41 представляет собой синусоидальное напряжение, постоянная составИзобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментального определения оперативным путем динамических свойств механических коробок передач.

Известен стенд для испытания механических коробок передач, содержащий балансирный электродвигатель, вращающий первичный вал коробки передач, вторичный вал которой соединен с тормозом и динамометры для измерения крутящих моментов (1), Недостатком известного стенда является то, что на нем не обеспечивается возможность определения экспериментальным путем динамических характеристик испытуемых коробок передач.

Известен также стенд, содержащий приводной двигатель, кинематически соединенный с входным валом испытываемой трансмиссии, электрический тормоз с обмоткой возбуждения, кинематически соединенный с выходным валом испытываемой трансмиссии, датчик крутящего момента, установленный на валу электрического тормоза, формирователь, генератор шума, элемент выделения случайного сигнала, усилитель мощности, источник напряжения и сумматоры (2).

Недостатком такого стенда является то, что он обладает ограниченными технологическими возможностями, так как на нем не обеспечивается возможность экспериметального определения частотных характеристик трансмиссии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является стенд для испытания механизмов, содержащий привод и нагру5

40 ляющая которого равна амплитуде входного на преобразователь 16 напряжения, оно сглаживается фильтром 42 и поступает на. входы делителя 7. На первичном валу также устанавливается гармоническое колебание момента той же частоты, но с другой амплитудой, оно преобразуется аналогично и поступает на вход делителя 7, Сигнал на выходе делителя 7 регистрируется прибором 8. flo полученным отсчетам регистрирующего прибора 8 строится амплитудно-частотная характеристика коробки передач на заданной передаче. Для других включенных передач эта характеристика строится аналогично, 1 з,п. ф-лы, 6 ил, жатель, кинематически соединяемые с валами испытуемого механизма, кинематически связываемые с последними датчики момента и систему управления, включающую подключаемый к последним входами, являющимися входами системы управления, блок вычитания, блок задания и блок управления, подключаемый первым выходом к первому входу последнего, вторым и третьим выходами, являющимися выходами системы управления, — соответственно к приводу и нагружателю, таймер, выход которого связан с вторым входом блока задания, подключенный к первому выходу последнего первым входом и к выходу блока вычитания вторым входом делитель, связанный с первым выходом последнего первым входом и с вторым выходом блока задания вторым входом блок памяти, подключенный к выходу последнего первым входом и к второму выходу делителя вторым входом блок сравнения, первый выход которого связан с входом блока управления, и блок сигнализации, вход которого связан с вторым выходом блока сравнения (3).

Недостатком известного стенда является ограниченная информативность.

Указанный недостаток обусловлен тем, что проблема повышения качества, надежности и долговечности коробок передач требует все большего внимания, а расчеты коробок передач на надежность и долговечность требуют экспериметального определения реальных нагрузочных режимов, действующих на детали, Для этого нужна динамическая характеристика коробки передач, которой является амплитудно-частотная характеристика. Она определяется экспериментально и необходима конструктору для уточненного расчета коробки на

1728705 надежность и долговечность. Проводимый же расчет подопускаемым напряжениям является весьма приближенным и применяется для выбора основных размеров деталей.

На известном стенде амплитудно-частотную характеристику коробки передач определить невозможно, поэтому он обладает ограниченной информативностью.

Целью изобретения является расширение информативности за счет обеспечения. возможности определения амплитудно-частотной характеристики коробки передач.

Указанная цель достигается тем, что в стенде для исследования динамики механических коробок передач, содержащем привод и электротормоз с обмоткой возбуждения, кинематически соединяемые с валами испытуемой передачи, кинематически связываемые с последними датчики момента, делитель, регистрирующий прибор и подключенный к обмотке возбуждеrèÿ электротормоза регулятор нагрузки, делитель выполнен с двумя входами и одним выходом, связанным с входом регистрирующего прибора, стенд снабжен двумя каналами обработки информации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения синусоидальной составляющей и преобразователя амплитудного значения, выход последнего подключен к одному из входов делителя, вход элемента выделения синусоидального сигнала — к выходу одного из датчиков момента, каждый из которых выполнен в виде двух индуктивных преобразователей момента, регулятор нагрузки выполнен в виде сумматора с двумя входами и одним выходом, связанным с обмоткой возбуждения злектротормоза, регулируемого источника постоянного тока, выход которого подключен к первому входу сумматора, подключенного к второму входу последнего выходом генератора синусоидальных сигналов и связанного с входом последнего выходом регулирующего устройства.

На фиг. 1 изображена общая схема стенда; на фиг. 2а-в — сигналы в цепях нагружения стенда; на фиг. За-д — сигналы в цепях датчиков момента; на фиг. 4 — сигнал на выходе элемента выделения синусоидальной составляющей из выходного сигнала датчиков момента; на фиг. 5а,б — сигналы, поясняющие работу преобразователя амплитудного значения, на фиг. 6 — примерный вал амплитудно-частотной характеристики коробки передач на какой-то данной передаче.

Стенд содержит(фиг. 1) привод 1 и электротормоз 2 с обмоткой 3.возбуждения, кинематически соединяемые с валами

55 испытуемой передачи 4, кинематически связываемые с последними датчики 5 и 6 момента, делитель 7, регистрирующий прибор

8 и подключенный к обмотке 3 возбуждения электротормоза 2 регулятор 9 нагрузки, при этом делитель 7 выполнен с входами 10 и 11 и выходом 12, связанным с входом регистрирующего прибора 8, каналы 13 и 14 обработки информации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента 15 выделения синусоидальной составляющей и преобразователя

16 амплитудного значения, выход последнего подключен к одному из входов делителя

7, вход элемента 15 выделения синусоидального сигнала — к выходу одного из датчиков момента, каждый из которых выполнен в виде индукционных преобразователей 17 и 18 момента, регулятор 9 нагрузки, выполненный в виде сумматора 19 с входами 20 и 21 и выходом 22, связанным с обмоткой 3 возбуждения электротормоза 2, регулируемого источника 23 постоянного тока, выход которого подключен к входу 20 сумматора 19, подключенного к входу 21 сумматора 19 выходом. генератора 24 синусоидальных сигналов и связанного с входом последнего выходом регулирующего устройства 25.

Регулирующее устройство 25 имеет последовательно соединенные программный блок 26 и привод в виде микроэлектродвигателя 27 с муфтой 28 и редуктора 29, выходной вал которого соединен с регулятором частоты выходного напряжения генератора

24 синусоидальных сигналов.

Каждый датчик. момента включает в себя два металлических диска 30, закрепленных неподвижно один относительно другого на соответствующем валу, индукционные преобразователи 17 и 18, установленные вблизи вала, сумматор 31, выполненный на резисторах 32 и 33, выпрямитель 34, сглаживающий фильтр 35, резистор 36, Каждый элемент 15 выделения синусоидальной составляющей имеет конденсатор 37 и резистор 38, Каждый преобразователь 16 амплитудного значения содержит конденсатор 39, диод 40, резистор 41 и фильтр 42 низших частот. Регулируемый источник 23 постоянного тока состоит из автотрансформатора 43, трансформатора 44, выпрямителя 45 и конденсатора. 46, Сумматор 19, выполненный на базе магнитного усилителя, имеет обмотки 47 и 48 управления и одну обмотку 49 переменного тока, выпрямитель

50.

Стенд работает следующим образом.

После запуска привода 1 приходят во вращение валы испытуемой коробки 4, на

1728705 вход 21 сумматора 19 от генератора 24 синусоидальных сигналов подается напряжение с фиксированной частотой, например

0,5 Гц (фиг. 2а), на вход 20 сумматора 19 — от регулируемого источника 23 постоянного тока (фиг. 2б). На обмотке 3 возбуждения электротормоза 2 появляется напряжение, пропорциональное сумме указанных напряжений, а на вторичном валу передачи 4 появляется момент, пропорциональный напряжению, приложенному к обмотке 3 возбуждения (фиг. 2в).

Металлические диски 30 проходят в щели преобразователей 17 и 18, в результате чего на электрических выводах преобразователей формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности, которые поступают на вход сумматора 31.

Преобразователи.17 и 18 подключены к сумматору 31 таким образом, что их выходные сигналы находятся в противофазе, В случае отсутствия момента на валу графики сигналов на входе сумматора 31 показаны на фиг.

За. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение выходных импульсных процессов (фиг, Зб), при этом на выходе сумматора 31 появляется сигнал (фиг, Зв), который выпрямляется (фиг. Зг) и сглаживается (фиг. Зд). С помощью элемента 15 выделяется синусоидальная составляющая выходного сигнала датчиков 5 и 6 момента, которая изображена на фиг, 4, и при открытом диоде 40 конденсатор 39 заряжается с малой постоянной времени до значительной величины. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе 39 станет больше мгновенного значения измеряемого напряжения, диод 40 закроется, Затем конденсатор 39 разряжается. Так как постоянная времени разряда значительно больше, чем заряда, то разряжается конденсатор только на некоторую величину, что показано на фиг. 5а, Поэтому в установившемся режиме конденсатор 39 практически заряжается до амплитуды входного на преобразователь амплитудного значения напряжения. Напряжение на резисторе 41 представляет собой синусоидальное напряжение, постоянная составляющая которого практически равна амплитуде входного на преобразователь 16 напряжения (фиг. 5б).

Напряжение с резистора 41 сглаживается фильтром 42. Полученное напряжение поступает на делитель 7.

По истечении некоторого времени, когда прекратятся переходные процессы в коробке передач, на ее первичном валу также устанавливается гармоническое колебание момента той же частоты, что и приложенное к вторичному валу со стороны электротор5

55 моза, но с другой амплитудой. Это колебание также имеет постоянную составляющую, оно измеряется датчиком 5 момента, его постоянная составляющая отделяется элементом выделения синусоидальной составляющей, амплитуда которой с помощью преобразователя амплитудного значения преобразуется в напряжение постоянного тока, по уровню практически равное.амплитуде синусоидального напряжения, напряжение постоянного тока сглаживается фильтром и поступает на делитель. Сигнал на выходе делителя 7 регистрируется прибором 8.

Затем изменяется частота напряжения генератора по программе с помощью регулирующего устройства 25. Это происходит автоматически программным блоком 26.

Амплитуда же напряжения генератора сохраняется. Опять регистрируется показание прибора 8, Проделывается это 10-12 раз, что и предусмотрен программой, записанной в программном блоке. По полученным отсчетам регистрирующего прибора 8 строится амплитудно-частотная характеристика коробки передач на включенной передаче. Затем производят переключение передачи на другую передачу и повторяют эксперимент, в результате которого получают амплитудно-частотную характеристику коробки передач на другой, отличной от первой передачи. И так далее, снимают амплитудно-частотные характеристики всех передач коробки передач (фиг, 6), Формула изобретения

1. Стенд для исследования динамики механических коробок передач, содержащий привод и электротормоз с обмоткой возбуждения, кинематически соединяемые с валами испытуемой передачи, кинематически связываемые с последними датчики момента, делитель, регистрирующий прибор и подключенный к обмотке возбуждения электротормоза регулятор нагрузки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыше-. ния информативности путем обеспечения возможности определения амплитудно-частотных характеристик, делитель выполнен с двумя входами и одним выходом, связанным с входом регистрирующего прибора, стенд снабжен двумя каналами обработки информации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения синусоидальной составляющей и преобразователя амплитудного значения, выход последнего подключен к одному из входов делителя, вход элемента выделения синусоидального сигнала — к выходу одного из датчиков момента, каждый из которых выполнен в виде двух индукционных преобразователей момента.

1728705

45

55

2. Стенд по и, 1, отличающийся тем, что регулятор нагрузки выполнен в виде сумматора с двумя входами и одним выходом, связанным с обмоткой возбуждения электротормоза, регулируемого источника постоянного тока, выход которого подключен к первому входу сумматора, подключенного к второму входу последнего выходом генератора синусоидальных сигналов и связанного с входом последнего выходом регу5 лирующего устройства.

1728705

1728705

Редактор С. Пекарь

Заказ 1401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101! 4Г ш) !

Составитель В.Геращенко

Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк