Стенд для испытания редукторов

Изобретение относится к испытательной технике и может применяться, в частности, для испытания и исследования зубчатых передач и редукторов при их изготовлении или в процессе эксплуатации. Стенд содержит приводной синхронный двигатель, а в качестве нагрузки синхронный генератор, валы которых сопряжены между собой через испытуемые редукторы. Дополнительно также содержит контактор, первый и второй регулируемые выпрямители, первый и второй автоматические выключатели, первый и второй измерительные комплекты, бесконтактное устройство коммутации нагрузки, эластичные и жесткую муфты. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда, возможности плавной регулировки момента и создания импульсно-переменной нагрузки на валу испытываемых редукторов, а также регистрации нагрузки и характеристики редукторов с определением КПД. 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания механических передач, и может применяться, в частности, для испытания и исследования зубчатых передач и редукторов при их изготовлении или в процессе эксплуатации.

Известен стенд для испытания зубчатых передач по схеме замкнутого контура (патент №2256162, МПК G01M 13/02, опубл. 10.07.2005, бюл. №9).

Этот стенд содержит привод, две испытуемые передачи, а замыкающее устройство выполнено в виде зубчатых передач, жестко соединенных между собой, имеющих одинаковое передаточное отношение с испытываемыми зубчатыми передачами и установленных на входных параллельных валах испытываемых зубчатых передач, при этом нагружателем служит тарированная динамометрическая муфта, соединяющая два выходных вала испытываемых зубчатых передач.

Недостаток устройства заключается в том, что нагружателем служит тарированная динамометрическая муфта, поэтому момент нагрузки устанавливается фиксированно и дискретно. Нет возможности создавать переменную нагрузку в процессе испытания и определять КПД редуктора или механической передачи.

Наиболее близким к заявленному устройству является «Стенд для испытания цепных передач» по патенту №2343442, МПК G01M l3/00, опубл. 10.01.2009, бюл. №1.

Известный стенд для испытаний цепных передач, включающий приводной двигатель и нагрузочный генератор, валы которых сопряжены через цепную передачу, содержащую цепь с ведущей и холостой ветвями, ведущую и ведомую звездочки, натяжную звездочку на холостой ветви, дополнительные звездочки на ведущей и холостой ветвях, содержит на ведущей ветви регулирующую звездочку и устройство для перемещения регулирующей и натяжной звездочек, изменяющее длину ведущей ветви цепной передачи, а в качестве двигателя и генератора использованы синхронные машины.

Недостаток устройства заключается в том, что существует несколько промежуточных звеньев в виде промежуточных звездочек и устройств натяжения звездочек, что снижает КПД стенда. Частично реализованы регулировочные свойства синхронных машин, которые применяются в устройстве в качестве двигателя и генератора, и отсутствует возможность определения КПД передачи.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей стенда для испытания редукторов с обеспечением плавной регулировки момента и создания импульсно-переменной нагрузки на валу испытываемых редукторов, а также обеспечение возможности наблюдения и записи измеряемых электрических параметров синхронных машин, по которым определяются нагрузка и характеристики редукторов с определением КПД.

Технический результат изобретения достигается тем, что стенд для испытания редукторов, содержащий приводной синхронный двигатель, а в качестве нагрузки синхронный генератор, валы которых сопряжены между собой через испытуемые редукторы, дополнительно содержит контактор, первый и второй регулируемые выпрямители, первый и второй автоматические выключатели, первый и второй измерительные комплекты, бесконтактное устройство коммутации нагрузки, эластичные и жесткую муфты, при этом приводной синхронный двигатель с обмоткой возбуждения, питаемой от первого регулируемого выпрямителя, выходным валом механически связан через первую эластичную муфту с одним из испытуемых редукторов, выходной вал которого через жесткую муфту соединен с выходным валом другого испытуемого редуктора, входной вал этого редуктора через вторую эластичную муфту соединен с выходным валом синхронного генератора, имеющего обмотку возбуждения, питаемую от второго регулируемого выпрямителя, обмотка статора синхронного двигателя через первый измерительный комплект и контактор соединена с общим выходом первого и второго автоматических выключателей, имеющих общее соединение с питающей сетью, к общему выходу автоматических выключателей через второй измерительный комплект и бесконтактное устройство коммутации нагрузки присоединена обмотка статора синхронного генератора с опережающий фазой питающего напряжения по отношению к соединению обмотки статора приводного синхронного двигателя, первый и второй автоматические выключатели соединены с питающей сетью с возможностью изменять чередование фаз и направление вращения испытуемых редукторов, а по тарированным показаниям измерительных комплектов и их отношениям определяют КПД редукторов.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что в стенде для испытания редукторов дополнительно содержит контактор, первый и второй регулируемые выпрямители, первый и второй автоматические выключатели, первый и второй измерительные комплекты, бесконтактное устройство коммутации нагрузки, эластичные и жесткую муфты, при этом приводной синхронный двигатель с обмоткой возбуждения, питаемой от первого регулируемого выпрямителя, выходным валом механически связан через первую эластичную муфту с одним из испытуемых редукторов, выходной вал которого, через жесткую муфту соединен с выходным валом другого испытуемого редуктора, входной вал этого редуктора через вторую эластичную муфту соединен с выходным валом синхронного генератора, имеющего обмотку возбуждения, питаемую от второго регулируемого выпрямителя, обмотка статора синхронного двигателя через первый измерительный комплект и контактор соединена с общим выходом первого и второго автоматических выключателей, имеющих общее соединение с питающей сетью, к общему выходу автоматических выключателей через второй измерительный комплект и бесконтактное устройство коммутации нагрузки присоединена обмотка статора синхронного генератора с опережающий фазой питающего напряжения по отношению к соединению обмотки статора приводного синхронного двигателя, первый и второй автоматические выключатели соединены с питающей сетью с возможностью изменять чередование фаз и направление вращения испытуемых редукторов, а по тарированным показаниям измерительных комплектов и их отношениям определяют КПД редукторов.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Опытный образец стенда изготовлен и испытан в лаборатории кафедры ЭМ и ЭП Куб-ГАУ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - схематично представлен стенд для испытания редукторов; на фиг.2 - угловая (механическая) характеристика синхронных машин в двигательном и генераторном режимах.

Стенд для испытания редукторов содержит приводной синхронный двигатель 1 с обмоткой возбуждения 2, питаемой от первого регулируемого выпрямителя 3, выходной вал которого механически связан через первую эластичную муфту 4 с первым испытуемым редуктором 5, выходной вал которого 6 через жесткую муфту 7 соединен с выходным валом 8 второго испытуемого редуктора 9, входной вал которого 10 через вторую эластичную муфту 11 соединен с выходным валом синхронного генератора 12, имеющего обмотку возбуждения 13, питаемую от второго регулируемого выпрямителя 14.

Обмотка статора синхронного двигателя 1 через первый измерительный комплект 15 и контактор 16 соединена с общим выходом 17 первого 18 и второго 19 автоматических выключателей, имеющих общее соединение с питающей сетью 20. К общему выходу 17 через бесконтактное устройство коммутации нагрузки 21 и второй измерительный комплект 22 присоединена обмотка статора синхронного генератора 12.

Автоматические выключатели 18 и 19 защищают схему от перегрузки и коротких замыканий, включены с возможностью изменения чередования фаз, то есть при включении автоматического выключателя 18 на выходе 17 чередование фаз будет, как в питающей сети, в последовательности А, В, С. При включении автоматического выключателя 19 чередование фаз изменится на обратную последовательность: А, С, В.

Первый 15 и второй измерительные комплекты 22, например, «Ресурс-2М», позволяют наблюдать, измерять и записывать параметры электрических машин 1 и 12 (напряжение, частота тока, мощность, ток, cos φ). По электрическим параметрам приводного синхронного двигателя 1 и нагрузочного синхронного генератора 12 определяют механическую нагрузку на испытуемых редукторах, а за вычетом потерь в электрических машинах и соединительных муфтах определяют коэффициент полезного действия этих редукторов.

Бесконтактное устройство коммутации нагрузки 21 - твердотельное полупроводниковое оптоэлектронное трехфазное реле переменного тока с контролем перехода напряжения фазы через «ноль», например, 5П36.30ТМА1-40-12-Д134 или аналогичное, позволяет подключать статорную обмотку синхронного генератора 12 без бросков тока, соответственно без динамических нагрузок на шестерни испытуемых редукторов.

Регулируемые выпрямители 3 и13 обеспечивают изменение выходного напряжения и тока в пределах 125 процентов от номинальных величин тока возбуждения синхронного двигателя 1 и синхронного генератора 12.

Стенд для испытания редукторов работает следующим образом. Включаем, например, первый автоматический выключатель 18, затем контактор 16. Через первый измерительный комплект 15 напряжение от общего вывода 17 в последовательности чередования фаз А, В, С поступает на обмотку статора синхронного двигателя 1. После вхождения в синхронизм синхронного двигателя 1 на его обмотку возбуждения 2 от первого регулируемого выпрямителя 3 подается ток возбуждения, и синхронный двигатель 1 вращает два механически связанных испытуемых редуктора 5 и 9 и вал синхронного генератора 12. За счет механических потерь в синхронном генераторе и в испытуемых редукторах выбираются все зазоры, и механическая передача становится абсолютно жесткой.

Посредством бесконтактного устройства коммутации нагрузки 21 через второй измерительный комплект 22 напряжение в последовательности фаз А, В, С поступает на статор генератора 12 в момент перехода синусоид через ноль, что снижает броски тока в сети и в обмотках генератора. После втягивания в синхронизм генератора на его обмотку возбуждения 13 от второго регулируемого выпрямителя 14 подается ток возбуждения. При этом вал синхронного генератора (фиг.2) поворачивается на определенный угол Θген. (противоположный относительно угла поворота вала синхронного двигателя Θдв.)

При одинаковой мощности синхронного двигателя и генератора ток возбуждения двигателя должен быть несколько больше тока возбуждения генератора. С увеличением тока возбуждения вал двигателя и генератора стремятся повернуться относительно друг друга в противоположном направлении, тем самым, создавая момент на испытуемые редукторы. Момент синхронного двигателя и генератора, до номинальной нагрузки, пропорциональны активной мощности. Поэтому момент на испытуемых редукторах контролируют по первому и второму измерительным комплектам 15 и 22.

В случае, когда тормозного момента по углу Θдв. и Θген. недостаточно, синхронный генератор отключают и обмотки статора «смещают» относительно фазы А, В, С, т.е., например, обмотку генератора фазы А переключают на опережающую фазу напряжения В. Тогда при синхронизации с сетью вал генератора провернется на угол 120° против направления вращения двигателя, что значительно увеличит тормозной момент генератора.

Изменяя ток возбуждения обмоток 3 и 13 посредством регулируемых выпрямителей 3 и 14, можно создавать циклическую и динамическую нагрузку на испытуемые редукторы.

Первый и второй измерительные комплекты 15 и 22 предварительно тарируют при работе синхронного двигателя 1 и синхронного генератора 12 на холостом ходу и под нагрузкой, т.е. их соединяют вал в вал и определяют потери в этих машинах в пределах от XX до номинальной мощности. Далее эти потери учитываются измерительными комплектами 15 и 22 при определении КПД редукторов.

Для изменения направления вращения редукторов и электрических машин вместо первого автоматического выключателя 18 включается второй автоматический выключатель 19. В этом случае на общем выходе 17 изменяется чередование фаз и, как следствие, направление вращения электрических машин.

Сам процесс пуска стенда повторяется по методике, приведенной выше.

Стенд для испытания редукторов имеет следующие положительные качества:

1. Имеется функциональная возможность плавной регулировки момента и создания импульсно-переменной нагрузки на валу испытуемого редуктора.

2. Обеспечивается возможность непосредственного наблюдения и записи измеряемых электрических параметров синхронных машин, по которым определяются характеристики редукторов с определением КПД.

3. В полной мере используются положительные электромеханические свойства синхронных маши, а также их высокий КПД и коэффициент мощности.

Стенд для испытания редукторов, содержащий приводной синхронный двигатель, а в качестве нагрузки синхронный генератор, валы которых сопряжены между собой через испытуемые редукторы, отличающийся тем, что содержит контактор, первый и второй регулируемые выпрямители, первый и второй автоматические выключатели, первый и второй измерительные комплекты, бесконтактное устройство коммутации нагрузки, эластичные и жесткую муфты, при этом приводной синхронный двигатель с обмоткой возбуждения, питаемой от первого регулируемого выпрямителя, выходным валом механически связан через первую эластичную муфту с одним из испытуемых редукторов, выходной вал которого через жесткую муфту соединен с выходным валом другого испытуемого редуктора, входной вал этого редуктора через вторую эластичную муфту соединен с выходным валом синхронного генератора, имеющего обмотку возбуждения, питаемую от второго регулируемого выпрямителя, обмотка статора синхронного двигателя через первый измерительный комплект и контактор соединена с общим выходом первого и второго автоматических выключателей, имеющих общее соединение с питающей сетью, к общему выходу автоматических выключателей через второй измерительный комплект и бесконтактное устройство коммутации нагрузки присоединена обмотка статора синхронного генератора с опережающий фазой питающего напряжения по отношению к соединению обмотки статора приводного синхронного двигателя, первый и второй автоматические выключатели соединены с питающей сетью с возможностью изменять чередование фаз и направление вращения испытуемых редукторов, а по тарированным показаниям измерительных комплектов и их отношениям определяют КПД редукторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к способам определения долговечности дисков турбомашин путем моделирования в процессе стендовых испытаний эксплуатационных условий нагружения и поврежденности в критических зонах дисков турбомашин.

Изобретение относится к области измерения параметров механических колебаний и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля амплитуды и частоты колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области измерения механических колебаний по величине сигнала отражения и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля параметров колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения моментов сопротивления в шарнирных устройствах механических систем космических аппаратов при экстремальных температурах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шпиндельных узлов металлорежущих станков. .

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к пробежным машинам для испытания канатов на выносливость. .

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания рабочих органов землеройных машин. .

Изобретение относится к области испытаний технических систем и предназначено для диагностирования и прогнозирования технического состояния твердотельных конструкций технических систем (1).

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано при диагностике колебаний вращающихся лопаток ротора турбомашин. .

Изобретение относится к технике, связанной с испытанием сопл, и может быть использовано при проведении модельных испытаний. Устройство содержит подводящий трубопровод, соединенный с ресивером, выполненным с возможностью разъемного соединения с испытываемым соплом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством съемных фланцевых накладок и с возможностью опирания измерительными средствами на корпус ресивера, в котором подводящий трубопровод снабжен упругой вставкой. Кроме того, ресивер снабжен отверстиями, одно из которых выполнено в его торце, а другое на его боковой поверхности, причем горловины отверстий имеют одинаковые сечения и снабжены съемными фланцевыми накладками, выполненными с возможностью крепления в них испытываемого сопла в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом в качестве измерительных средств используют однокомпонентные датчики силы, закрепленные на корпусе ресивера, измерительные штанги которых размещены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а их концы уперты в корпус ресивера с возможностью его удержания. Технический результат заключается в повышении точности измерения и эффективности испытаний сопла, а также снижении трудоемкости изготовления и эксплуатации устройства. 4 ил.

Изобретение относится к устройству для контроля кольцевого уплотнителя, проходящего по поверхности барабана облопаченных дисков ротора. Устройство содержит каретку, имеющую по меньшей мере два направляющих колеса и несущую датчик, в рабочем положении обращенный к кромке проверяемого уплотнителя и расположенный на заданном расстоянии от нее. Технический результат изобретения - повышение надежности контроля. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к оборудованию для контрольных испытаний грузозахватных приспособлений на прочность без разборки последних. Стенд содержит вертикально расположенную пространственную раму, лебедку, силовой гидроцилиндр и насосную станцию. Внутри рамы в направляющих установлена траверса с возможностью перемещения по направляющим с помощью вышеупомянутой лебедки, расположенной в верхней части рамы. Подвижная траверса оснащена вышеупомянутым силовым гидроцилиндром, создающем усилие на крюке. На нижней балке стенда устанавливается подвижная сменная оснастка, предназначенная для установки испытуемых грузозахватных приспособлений. Технический результат: расширение номенклатуры испытываемых на стенде грузозахватных приспособлений. 1 ил.

Изобретение предназначено для проведения диагностики упругой системы металлорежущих станков. Способ вибродиагностики упругой системы станка с применением генератора силового воздействия, входящего в систему «станок-приспособление-инструмент-деталь», заключающийся в том, что осуществляют на входе гармоническое, импульсное или случайное возбуждение в упругой системе станка и замеряют отклик системы на выходе, при этом для получения динамических характеристик возбуждают исследуемую конструкцию с помощью замеряемой динамической силы, отличающийся тем, что гармоническое и случайное возбуждение обеспечивают с помощью пьезокерамического контактного вибратора, а для создания импульсного силового воздействия применяют генератор, после чего сигналы подают на двухканальный спектроанализатор, в котором получают с помощью спектрального анализа сложных сигналов, основу которого составляет быстрое преобразование Фурье, частотные характеристики, а поступающие на входы анализатора аналоговые сигналы фильтруют, отбирают и преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровую форму для получения серий цифровых данных - реализации, а по скорости выборки и продолжительности реализации определяют частотный диапазон и разрешающую способность при анализе исследуемых характеристик, а подаваемое на исследуемый объект усилие при точении резцом оправки измеряют с помощью пьезоэлектрического динамометра. Технически достижимым результатом является повышение точности измерений, а также расширение технологических возможностей при проведении диагностики упругой системы станка. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, к испытаниям и стендам испытательным, в частности может быть использовано для испытания на износ пар трения вал-втулка, которые вращаются на определенный угол и воспринимают двухстороннюю радиальную нагрузку. Стенд для испытания пар трения «вал - втулка», содержит электродвигатель, раму, маховик, счетчик числа оборотов, подшипниковые опоры, нагружающее устройство, шатун. Нагружающее устройство содержит корпус, шток, фланцы, опоры, пружины. Опоры жестко соединены с корпусом. На штоке установлены пружины. С торцами корпуса соединены фланцы. Шатун содержит вилку, шкворень, кронштейн, планку. Вилка и кронштейны соединены со шкворнем. Маховик установлен в подшипниковых опорах в верхней части рамы. Шатуны одним концом шарнирно соединены с маховиком, другим концом шарнирно соединены с штоком нагружающего устройства. Технический результат - проведение одновременного испытания на износ сопряженных поверхностей типа «вал-втулка», испытывающих двухстороннюю радиальную нагрузку. 3 ил.

Способ включает закрепление на станине шпиндельной бабки со шпиндельным узлом, фиксирование сигналов от датчиков колебаний и направление их через усилительно-преобразующую аппаратуру в компьютер. Для повышения точности диагностики в шпинделе закрепляют цилиндрическую заготовку с продольным пазом, затем осуществляют резание, при этом колебания измеряют динамометрами, установленными на инструментальном узле, и датчиком, установленным на шпиндельной бабке, направляют их сигналы в компьютер, с помощью которого регистрируют и анализируют ответную реакцию шпиндельной бабки на входное воздействие и определяют отношение эффективных амплитуд, взятых из ответного сигнала на шпиндельной бабке на участках записи вибраций, соответствующих началу резания после прохождения паза, и участках записи вибраций, соответствующих окончанию резания перед выходом в паз, причем моменты начала и окончания резания определяют по изменению сигнала колебаний с инструментального узла. 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения процесса работы поверхностей деталей машин. Согласно заявленному способу определения длительности этапов эксплуатации циклически нагруженных поверхностей деталей машин регистрируют изменения во времени параметра состояния контактирующих поверхностей деталей, нагруженных в соответствии с реальными условиями эксплуатации. В качестве оцениваемого параметра состояния рассматривают температуру в зоне контакта. Строят график зависимости температуры по времени и выделяют установившийся участок изменения температуры во времени. Определяют температуру, соответствующую началу и окончанию установившегося режима работы. С учетом найденной температуры, соответствующей началу и окончанию установившегося режима работы, по имеющемуся графику зависимости температуры по времени определяют точки на графике, соотносящиеся с началом и окончанием установившегося режима работы, проекция которых на временную ось идентифицирует длительность этапов эксплуатации циклически нагруженных поверхностей деталей машин. Технический результат - повышение точности определения длительности этапов эксплуатации циклически нагруженных поверхностей деталей машин. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при комплексных исследованиях металлорежущих станков. Способ включает импульсное воздействие с заданными параметрами на испытательную поверхность исследуемого узла станка быстросменным элементом ударного устройства, на которое устанавливают дополнительный сменный элемент, выполненный в виде сплошного цилиндра с заданной массой, при этом подаваемое на исследуемый узел усилие измеряют с помощью пьезоэлектрического динамометра, подключенного к блоку обработки данных. Для имитации случайного импульсного воздействия на упомянутую испытательную поверхность воздействие осуществляют посредством упомянутого ударного устройства, на которое устанавливают дополнительный сменный элемент, выполненный с полостью, содержащей стальные шарики. Использование изобретения позволяет проводить исследования узлов станков при воздействии на них случайных импульсных воздействий. 1 ил.

Способ оценки повреждения термического барьера, нанесенного на деталь, выполненную на металлической подложке, причем упомянутый термический барьер включает в себя подслой из алюминия и слой из керамического материала с колончатой структурой, причем упомянутый подслой расположен между упомянутой подложкой и упомянутым керамическим слоем. Способ содержит первый этап эталонирования, включающий в себя выбор определенного количества эталонных деталей, претерпевших повреждения различной степени, выставление их в течение заданного времени под излучение, измерение температуры, полученной на поверхности, по истечении заданного времени и построение эталонной кривой, связывающей увеличение измеренной температуры с повреждением, и второй этап измерения повреждения термического барьера на упомянутой детали, включающий в себя выставление под упомянутое излучение в течение упомянутого периода времени, измерение полученной температуры и нанесение на эталонную кривую увеличения температуры и выявление повреждения на основе упомянутой кривой. Технический результат изобретения - повышение эффективности данного способа. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытательным стендам и может быть использовано преимущественно в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также в период доводки двигателей внутреннего сгорания. Стенд для исследования теплового состояния поршней двигателей внутреннего сгорания включает корпус с установленной в нем гильзой цилиндра, исследуемый поршень и нагреватель. Стенд содержит обтюратор в виде диска с равномерно расположенными по его окружности отверстиями, соединенный с электродвигателем и находящийся перед днищем поршня, причем между обтюратором и корпусом расположено графитовое кольцо, систему охлаждения, состоящую из насоса, соединенного через патрубки с рубашкой охлаждения корпуса, систему кривошипно-камерной продувки, состоящую из компрессора, сообщающегося через патрубки с крышкой корпуса, а также расположенный напротив поршня со стороны внутренней поверхности днища тепловизор. Вдоль боковой поверхности поршня между поршнем и гильзой цилиндра могут быть установлены тензодатчики. Моделирование циклического воздействия температуры на днище поршня и охлаждение его в процессе газообмена с частотой, соответствующей работе двигателя при имитации кривошипно-камерной продувки, позволяет повысить точность исследований теплового состояния поршней двухтактных двигателей внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх