Стенд для экспериментальных исследований упругих муфт

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментальных исследований упругих муфт. Стенд для экспериментальных исследований упругих муфт содержит смонтированные на основании опоры, размещенные в опорах соосные вал и ось для крепления полумуфт испытуемой муфты, нагружающее устройство, соединенное с валом. Ось установлена в опоре с возможностью осевого перемещения. Новое заключается в том, что стенд снабжен аксиальным нагружателем, выполненным в виде приводного цилиндра двухстороннего действия, установленным шарнирно в стойке и связанным с осью, второй опорой для размещения вала, который установлен на антифрикционных втулках в сухарях с возможностью перемещения в направляющих с упорами, центрирующими вал относительно оси. Между опорами вала расположено нагружающее устройство, выполненное в виде коромысла, связанного по концам шарнирно со штоками поршней приводных цилиндров двухстороннего действия, установленных шарнирно в стойках. Между одним концом коромысла и стойкой приводного цилиндра шарнирно установлен стакан с упругим элементом соосно штоку приводного цилиндра. Техническим результатом является определение крутильной, радиальной и осевой жесткостей испытуемой муфты при статическом и динамическом нагружениях, а также ресурсные испытания муфты в режиме длительных циклических нагрузок, имитация процессов пуска, разгона, торможения и автоколебаний. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментальных исследований упругих муфт.

Известен стенд для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на станине опоры, размещенные в опорах соосные валы для крепления полумуфт испытуемой муфты, один из которых установлен с возможностью осевого 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, навитом на барабан. (Руководство к лабораторным работам по деталям машин. Под ред. Д. М. Решетова. - М., МВТУ им. Баумана, 1981, с. 50- 52).

Недостатком известного стенда является ограниченность его применения и низкая производительность испытаний. Ступенчатое изменение крутящего момента путем навешивания сменных грузов связано с дополнительным применением подъемных механизмов, что значительно увеличивает продолжительность подготовительных операций и делает целесообразным только лишь определение на этом стенде коэффициентов статической крутильной жесткости для упругих муфт с линейной характеристикой.

Известен стенд, принятый за прототип, для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на станине (основании) опоры, размещенные в опорах соосные вал и ось (вал осевого перемещения) для крепления полумуфт испытуемой муфты, ось установлена в опоре с возможностью осевого перемещения, вал установлен в другой опоре, нагружающее устройство, соединенное с валом, выполненное в виде маховика с маятником, который представляет собой тягу с перемещаемым грузом, а на станине закреплено стопорящее устройство тяги маятника (SU, авторское свидетельство N 1707495, кл. G 01 M 13/00, опубл. 1992 г.).

Недостатком известного стенда являются его ограниченные возможности, не позволяющие достаточно полно оценить уровень качества испытуемой муфты, поскольку на известном стенде невозможно имитировать воздействие на муфту переменных по частоте и амплитуде вынужденных циклических нагрузок, а также возможно определение только коэффициентов крутильной жесткости.

Техническим результатом изобретения является определение крутильной, радиальной и осевой жесткостей испытуемой муфты при статическом и динамическом нагружениях, а также ресурсные испытания муфты в режиме длительных циклических нагрузок, например, при имитации процессов пуска, разгона, торможения автоколебаний, возникающих при эксплуатации валопровода приводов транспортных машин.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на основании опоры, размещенные в опорах соосные вал и ось для крепления полумуфт испытуемой муфты, при этом ось установлена в опоре с возможностью осевого перемещения, нагружающее устройство, соединенное с валом, снабжено аксиальным нагружателем, связанным с осью, второй опорой для размещения вала, который установлен на антифрикционных втулках в сухарях с возможностью перемещения в направляющих с упорами, центрирующими вал относительно оси, между опорами вала расположено нагружающее устройство, выполненное в виде коромысла, связанного по концам шарнирно со штоками поршней приводных цилиндров двухстороннего действия, установленных шарнирно в стойках.

Кроме этого, между одним из концов коромысла и стойкой приводного цилиндра шарнирно установлен стакан с упругим элементом соосно штоку приводного цилиндра, а ось связана со штоком аксиального нагружателя, выполненным в виде приводного цилиндра двухстороннего действия, установленного шарнирно в стойке.

На фиг. 1 показан общий вид стенда, на фиг. 2 - вид сбоку на стенд.

Стенд (фиг. 1 и 2) содержит смонтированные на основании 1 опоры 2, 3 и 4, в которых размещены соосные вал 5 и ось 6 для крепления полумуфт испытуемой муфты 7, например, с торообразной оболочкой. Ось 6 установлена в опоре 2, закреплена в ней винтом 8 и имеет возможность перемещаться в осевом направлении. Вал 5 размещен на двух опорах 3 и 4, между которыми расположено нагружающее устройство 9, выполненное в виде коромысла, связанного по концам шарнирно со штоками поршней приводных цилиндров двухстороннего действия 10 и 11 пневматических или гидравлических, установленных шарнирно в стойках 12 и 13.

Нагружающее устройство 9 предназначено для испытания муфт с целью определения статической и динамической крутильной и радиальной жесткостей. Вал 5 установлен на опорах 3 и 4 в атифрикционных втулках 14 и 15 на сухарях 16 и 17 с возможностью перемещения в направляющих 18 и 19 с упорами 20 и 21, центрирующими вал 5 относительно оси 6.

Ось 6 может быть в осевом направлении связана с аксиальным нагружателям, выполненным в виде приводного цилиндра двухстороннего действия 22 пневматического или гидравлического, шарнирно установленного в стойке 23.

Аксиальный нагружатель предназначен для испытания муфт с целью определения статической и динамической осевой жесткостей.

Между стойкой 12 и концом коромысла 9 соосно штоку приводного цилиндра 11 установлен стакан 24 с упругим элементом 25.

На торце вала 5 закреплена стрелка 26, а на направляющей 18 шкала 27 с нониусами линейных и угловых перемещений.

Стенд работает следующим образом.

При определении крутильной жесткости испытуемой муфты 7 вал 5, установленный в направляющих 18 и 19, центрируется упорами 20, 21 соосно с осью 6, застопоренной винтом 8 в опоре 2. Стрелка 26 устанавливается на нулевой отметке нониуса угловых перемещений шкалы 27. При создании в приводных цилиндрах 10 и 11 давления (P) переднего хода штоков их поршней последние воздействуют на концы коромысла 9 в противоположных направлениях, создавая крутящий момент на валу 5 относительно оси 6, деформирующий закрепленную между ними испытуемую муфту 7. Из-за податливости испытуемой муфты 7 вал 5 поворачивается в антифрикционных втулках 14 и 15 на угол (α), регистрируемый стрелкой 26 по шкале 27. Крутильную жесткость испытуемой муфты 7 можно определить по формуле: C_кр = 2 • P • S • l/ α, Н • м/рад, где P - давление в приводных цилиндрах 10, 11; S - площадь поршня приводных цилиндров 10, 11; l - длина плеча коромысла 9; α - угол поворота вала 5.

При определении радиальной жесткости испытуемой муфты 7 упоры 20, 21 снимаются, стрелка 26 устанавливается на нулевой отметке нониуса линейных перемещений шкалы 27, один из приводных цилиндров 10 либо 11 переводят в режим заднего хода штока его поршня. При создании в приводных цилиндрах 10, 11 давления (P) штоки их поршней воздействуют на концы коромысла 9 в одном направлении, создавая усилие на валу 5 относительно оси 6, застопоренного винтом 8, в опоре 2, с закрепленной между ними испытуемой муфтой 7. Из-за податливости испытуемой муфты 7 вал 5 с антифрикционными втулками 14 и 15 перемещается в направляющих 18 и 19 на величину (A), регистрируемую стрелкой 26 по шкале 27. Радиальную жесткость испытуемой муфты (7) можно определить по формуле: C_р = 2 • P • S • l/A, Н/мм, где P - давление в приводных цилиндрах 10, 11; S - площадь поршня приводных цилиндров 10, 11; l - длина плеча коромысла 9;
A - величина перемещения вала 5.

При определении осевой жесткости испытуемой муфты 7, аналогично как и при определении ее крутильной жесткости, вал 5 центрируется соосно с осью 6, выведенным из стопора в опоре 2 винтом 8. После этого определяется исходный размер испытуемой муфты 7, например, кронциркулем. При создании в приводном цилиндре 22 давления (P₁) переднего хода шток его поршня воздействует через ось 6 на вал 5 с закрепленной между ними испытуемой муфтой 7. Из-за отсутствия осевого хода вала 5 в направляющих 18, 19 и податливости испытуемой муфты 7 ось 6 деформирует ее в осевом направлении. Определяется размер деформированной испытуемой муфты 7 и величина ее деформации (B) как разность исходного и деформированного состояния. Осевую жесткость испытываемой муфты 7 можно определить по формуле:
C_о = P₁ • S • /B, Н/мм,
где P₁ - давление в приводном цилиндре 22;
S - площадь поршня приводного цилиндра 22;
B - величина деформации испытуемой муфты 7.

При проведении ресурсных испытаний испытуемой муфты 7 в режиме длительных циклических нагрузок последовательность работы стенда аналогична последовательности при определении крутильной жесткости, но между стойкой 12 и концом коромысла 9 устанавливается стакан 24 с упругим элементом 25 соосно приводному цилиндру 11. Упругий элемент 25 обеспечивает возвратное движение штоков поршней приводных цилиндров 10 и 11 при воздействии их на коромысло 9. Частота и амплитуда колебаний циклических нагрузок регулируется давлением в приводных цилиндрах 10 и 11.

Формула изобретения

1. Стенд для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на основании опоры, размещенные в опорах соосные вал и ось для крепления полумуфт испытуемой муфты, при этом ось установлена в опоре с возможностью осевого перемещения, нагружающее устройство, соединенное с валом, отличающийся тем, что он снабжен аксиальным нагружателем, связанным с осью, второй опорой для размещения вала, который установлен на антифрикционных втулках в сухарях с возможностью перемещения в направляющих с упорами, центрирующими вал относительно оси, между опорами вала расположено нагружающее устройство, выполненное в виде коромысла, связанного по концам шарнирно со штоками поршней приводных цилиндров двухстороннего действия, установленных шарнирно в стойках.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что между одним концом коромысла и стойкой приводного цилиндра шарнирно установлен стакан с упругим элементом соосно штоку приводного цилиндра.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что ось связана со штоком аксиального нагружателя, выполненным в виде приводного цилиндра двухстороннего действия, установленного шарнирно в стойке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации

(73) Патентообладатель:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава"

Договор № РД0041905 зарегистрирован 10.10.2008

Извещение опубликовано: 20.11.2008        БИ: 32/2008