Стенд для испытания механизмов возвратно-поступательного действия




Владельцы патента RU 2791459:

Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" (RU)

Изобретение относится к испытательным устройствам деталей машин, в частности механизмов возвратно-поступательного действия. Стенд для испытания механизмов возвратно-поступательного действия, содержащий связанные системой электроавтоматики комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, включающий датчик измерения усилия, датчик линейных перемещений, датчик исходного положения, нагружающее устройство электромеханического типа, комплекс аппаратуры, управляющей механизмом возвратно-поступательного действия, и комплекс аппаратуры, управляющий электромеханическим нагружающим устройством. При этом электромеханическое нагружающее устройство включает в себя синхронный серводвигатель и редуктор, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с рейкой, которая перемещается по жестко зафиксированной направляющей и соединена с рабочим органом механизма возвратно-поступательного действия. Техническим результатом заявляемого стенда является возможность задавать и контролировать нормированное сопротивление перемещению рабочего органа в широком диапазоне значений, перемещение рабочего органа на заданную величину, а также количество циклов перемещения рабочего органа испытуемого механизма возвратно-поступательного действия различного типа. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательным устройствам деталей машин, в частности механизмов возвратно-поступательного действия.

Известен «Стенд для испытания гидроцилиндров» (патент РФ на изобретение №2234004, опубликовано 10.08.2004). Стенд для испытания гидроцилиндров содержит бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан с манометром, электрогидравлический распределитель, реверсируемый конечными выключателями, штоковое и поршневое нагружающее устройство, измерители утечки рабочей жидкости, гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, установленной в направляющих рамы. Штоковые полости посредством штоковых расходомеров присоединены к рабочей секции электрогидравлического распределителя, сливная гидромагистраль которого посредством штокового нагружающего устройства соединена с баком, а поршневые полости испытуемых гидроцилиндров соединены между собой посредством последовательно соединенных поршневых расходомеров и поршневого нагружающего устройства, расположенного между ними. Причем к одному из входов поршневого нагружающего устройства подключен подпиточный обратный клапан с помощью дополнительной гидромагистрали, сообщающей поршневые полости испытуемых гидроцилиндров с баком, а рукоятки управления штоковых и поршневых нагружающих устройств посредством кулачковых механизмов кинематически связаны с соответствующими сменными шаблонами - профилями, закрепленными на каретке.

Недостатком вышеописанной конструкции является:

- отсутствие возможности испытания механизмов возвратно-поступательного действия не гидравлического типа;

- сложная перенастройка нагружающего устройства.

Из исследованного заявителем уровня техники известен «Стенд для испытаний шлицевых соединений на изностойкость» (патент РФ на изобретение №2735259, опубл. 29.10.2020, Бюл. №31). Стенд для испытаний шлицевых соединений на износостойкость, состоящий из станины, механизма осевой нагрузки с серводвигателем и распределителем, устройства нагружения крутящим моментом шлицевой детали (стакан), соединенных системой рычагов, держателей образцов, отличающийся тем, что механизм осевого возвратно-поступательного перемещения, состоящий из гидроцилиндра, шток которого соединен вилкой и поводком со шлицевой деталью (наконечник), и узел нагружения крутящим моментом, выполненный в виде шпинделя шлицевой детали (стакан), соединенного рычагом со штоком гидроцилиндра, выполнены с возможностью обеспечения комплексного воздействия высокой удельной нагрузки до 100 МПа, крутящего момента до 10 кНм, осевой импульсной нагрузки с задаваемой частотой в диапазоне 10-50 Гц и постоянной амплитуды перемещения 100 мкм, для измерения усилий, развиваемых гидроцилиндрами осевой нагрузки, и крутящего момента установлены силоизмерительные датчики, подключенные к тензометрической станции для контроля и записи параметров испытаний.

Данный стенд может использоваться только для испытания шлицевых соединений и не подходит для испытания различных механизмов возвратно-поступательного типа. Также отметим, что в данном стенде серводвигатель используется в качестве привода для возвратно-поступательного движения штока гидроцилиндра, в отличие от предлагаемого стенда испытания механизмов возвратно-поступательного действия, в котором серводвигатель используется для создания нагружающего усилия.

Из уровня техники известна «Машина испытательная сервомеханическая для механических испытаний образцов материалов на растяжение, сжатие и изгиб» (патент РФ на изобретение РФ №2642557, опубл. 25.01.2018, Бюл. №3). Машина испытательная сервомеханическая для механических испытаний образцов материалов на растяжение, сжатие и изгиб, включающая двухзонное нагружающее устройство, содержащее основание и неподвижную траверсу, жестко связанные между собой двумя гладкими колоннами, по которым с помощью серводвигателя и двух червячно-винтовых передач перемещается подвижная траверса, образуя зоны растяжения и сжатия, датчик силы, закрепленный к подвижной траверсе со стороны зоны сжатия, два захвата для закрепления испытуемых образцов в зоне растяжения: верхний, зафиксированный в неподвижной траверсе двумя шарнирными узлами в положении, соосном с осью приложения силы к испытуемому образцу, и нижний - сочлененный с подвижной траверсой через датчик силы, две опоры для испытания на сжатие (или приспособление для испытания на изгиб), установленные в зоне сжатия, датчик перемещения, а также включающая насосную установку, содержащую насос низкого давления, насос высокого давления, клапаны предохранительные низкого и высокого давления, распределители для управления закрытием и открытием захватов, манометры для регистрации давления в магистралях низкого и высокого давления, отличающаяся тем, что при испытании на растяжение нижний захват, сочлененный с подвижной траверсой через датчик силы шарнирным узлом, устанавливается в положение, соосное с осью приложения силы к образцу и при разрушении образца шарнир, связывающий датчик силы с нижним захватом, размыкается, освобождая датчик силы от динамического воздействия массы нижнего захвата, которое воспринимает корпус подвижной траверсы через демпфирующую прокладку.

Данная машина не предназначена для испытания механизмов возвратно-поступательного действия. Кроме этого, в данной испытательной машине серводвигатель используется в качестве привода червячно-винтовых передач, в отличие от предлагаемого стенда испытания механизмов возвратно-поступательного действия, в котором серводвигатель используется для создания нагружающего усилия.

Техническую задачу, которую решает предлагаемое изобретение, является создание стенда, позволяющего проводить испытания широкого ряда различных механизмов возвратно-поступательного действия согласно требованиям на испытания, задавая и контролируя при этом нормированное сопротивление перемещению рабочего органа в широком диапазоне, перемещение рабочего органа на заданную величину, а также количество циклов перемещения рабочего органа испытуемого механизма возвратно-поступательного действия.

Техническим результатом, заявляемого стенда является возможность задавать и контролировать нормированное сопротивление перемещению рабочего органа в широком диапазоне значений, перемещение рабочего органа на заданную величину, а также количество циклов перемещения рабочего органа испытуемого механизма возвратно-поступательного действия различного типа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что стенд содержит электромеханическое нагружающее устройство, позволяющее создавать необходимое сопротивление перемещению рабочего органа в широком диапазоне значений, комплекс управляющей и контрольно-измерительной аппаратуры, задающей условия испытания (значение сопротивления перемещению, ход рабочего органа, количество циклов перемещения рабочего органа) в зависимости от типа испытуемого-механизма возвратно-поступательного действия, а также средства визуализации и сохранения контролируемых параметров.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом:

ФИГ. 1 - Структурно-функциональная схема стенда испытания механизмов возвратно-поступательного действия.

Предлагаемый стенд содержит электромеханическое нагружающее устройство, предназначенное для создания нормированного сопротивления перемещению рабочего органа при испытании механизмов возвратно-поступательного действия; комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, служащий для измерения необходимых параметров и контроля за ходом испытания; комплекс аппаратуры, управляющей испытуемым механизмом возвратно-поступательного действия; комплекс аппаратуры, управляющий электромеханическим нагружающим устройством.

Комплекс контрольно-измерительной аппаратуры содержит датчик измерения усилия 1, датчик линейных перемещений 2, датчик исходного положения 3.

Электромеханическое нагружающее устройство состоит из синхронного серводвигателя 4 и редуктора 5, на выходном валу которого установлена шестерня 6, входящая в зацепление с рейкой 7, которая перемещается по жестко зафиксированной направляющей 8 и соединена с рабочим органом 19 механизма возвратно-поступательного действия 9. Корпус механизма возвратно-поступательного действия 9 соединен с датчиком измерения усилия 1, второй конец которого зафиксирован на неподвижной опоре (не показана).

Нагружающее усилие создается синхронным серводвигателем 4, питание и управление работой которого осуществляется при помощи частотного преобразователя 10, состоящего из модуля управления, карты памяти, силового модуля и дросселя (не показаны). Частотный преобразователь 10 при помощи программируемого логического контроллера 11 настраивается на определенную функцию поддержания крутящего момента в зависимости от перемещения и скорости движения рабочего органа 19 механизма возвратно-поступательного действия 9. Крутящий момент на выходном валу редуктора 5 при помощи шестерни 6 и зубчатой рейки 7 преобразуется в линейное усилие, направленное против усилия, создаваемого рабочим органом 19 механизма возвратно-поступательного действия 9. Комплекс управляющей аппаратуры 14 приводит в движение рабочий орган 19 механизма возвратно-поступательного действия 9, при этом связанная с ним рейка 7 перемещается по неподвижной направляющей 8 и вращает шестерню 6, которая через редуктор 5 вращает вал серводвигателя 4. Серводвигатель 4 работает при этом в режиме торможения (генератора). Генерируемая при этом электрическая энергия рассеивается на тормозном резисторе 12. Серводвигатель 4 может создавать нагружающее усилие как в одном, так и в обоих направлениях движения рабочего органа 19 механизма возвратно-поступательного действия 9 в зависимости от требований к испытаниям.

Величина тока, вырабатываемая серводвигателем 4, стабилизируется преобразователем частоты 10 на таком уровне, при котором создаваемый тормозной крутящий момент на валу серводвигателя равен заданной величине в данный момент времени. В серводвигателе 4 установлен датчик угловой скорости (энкодер), а частотный преобразователь 10 содержит шунты для измерения силы тока. Частотный преобразователь 10 получает данные о текущей скорости вращения вала серводвигателя 4 и текущем токе нагрузки, анализирует и вносит необходимую корректировку в параметры электрической энергии, рассеиваемой на тормозном резисторе 12, для поддержания заданного в данный момент времени нагружающего крутящего момента на валу серводвигателя 4 и, соответственно, нагружающего усилия на рабочем органе 19 механизма возвратно-поступательного действия 9.

При достижении необходимого хода механизма возвратно-поступательного действия 9, отслеживаемого при помощи датчика линейных перемещений 2, центральный процессор 13 при помощи комплекса управляющей аппаратуры 14 останавливает движение рабочего органа 19 механизма возвратно-поступательного действия 9, а затем возвращает его в исходное положение. При испытании механизмов одностороннего действия во время остановки рабочего органа 19 на валу серводвигателя 4 исчезает внешний крутящий момент, после чего серводвигатель 4 переключается в режим привода и самостоятельно возвращает рабочий орган 19 механизма возвратно-поступательного действия 9 в начальное положение. В начальном положении срабатывает датчик исходного положения 3, который через модуль ввода/вывода дискретных сигналов 15 передает информацию о завершении одного цикла испытания в центральный процессор 13. Датчик измерения усилия 1 и датчик линейных перемещений 2 передают измеряемые значения центральному процессору через преобразователи сигналов 16 и модуль ввода аналоговых сигналов 17.

Логическое управление стендом выполняет программируемый логический контроллер 11 состоящий из процессора центрального 13, модуля ввода аналоговых сигналов 17, модуля ввода/вывода дискретных сигналов 15 и панели оператора 18.

Процесс испытания происходит в автоматическом режиме в соответствии с программным обеспечением. На панели оператора 18 выбирается программа, соответствующая типу механизма возвратно-поступательного действия 9, которая определяет необходимый режим и порядок испытания (задает требуемое нагружающее усилие, ход рабочего органа 19, количество циклов (повторений), а также функциональную зависимость нагружающего усилия от перемещения рабочего органа 19 механизма возвратно-поступательного действия 9). Также на панели оператора 18 отображаются измеряемые параметры, кнопки управления, необходимые индикаторы, график изменения нагрузки от перемещения и прочие необходимые для испытания параметры и инструменты. Функциональный набор панели управления 18 при помощи программного обеспечения может быть изменен или дополнен в зависимости от типа испытуемого механизма возвратно-поступательного действия, требований к испытанию и пожеланий заказчика (пользователя).

Порядок проведения испытаний на предлагаемом стенде:

Необходимо установить и закрепить на стенде механизм возвратно-поступательного действия 9, соединив его рабочий орган 19 с рейкой 7. Подключить к механизму возвратно-поступательного действия 9 комплекс управляющей аппаратуры 14, с помощью которой будет осуществляться рабочий ход механизма возвратно-поступательного действия 9. Далее необходимо на панели оператора 18 выбрать программу, соответствующую типу испытуемого механизма возвратно-поступательного действия, и запустить процесс испытания. На экране панели оператора 18 будут отображаться необходимые измеряемые и контролируемые параметры (текущее перемещение и скорость перемещения рабочего органа 19 механизма возвратно-поступательного действия 9, нагружающее усилие механизма возвратно-поступательного действия 9, количество циклов испытания и т.д.). Если контролируемые параметры находятся в допуске, то на панели оператора загорятся сигнальные лампы, соответствующие успешному прохождению одного цикла испытания. Дальнейшие циклы будут повторяться в автоматическом режиме, пока их число не станет равным числу, указанному в требованиях на испытание механизма возвратно-поступательного действия 9. Если контролируемые параметры выходят за пределы допускаемых значений, то процесс испытания останавливается, а на панели оператора 18 выводится предупреждающий сигнал.

Таким образом, предлагаемый стенд позволяет проводить испытания широкого ряда различных механизмов возвратно-поступательного действия согласно требованиям на испытания, задавая и контролируя при этом нормированное сопротивление перемещению рабочего органа в широком диапазоне, перемещение рабочего органа на заданную величину, а также количество циклов перемещения рабочего органа испытуемого механизма возвратно-поступательного действия.

Стенд для испытания механизмов возвратно-поступательного действия, содержащий связанные системой электроавтоматики комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, включающий датчик измерения усилия, датчик линейных перемещений, датчик исходного положения, нагружающее устройство электромеханического типа, комплекс аппаратуры, управляющей испытуемым механизмом возвратно-поступательного действия, и комплекс аппаратуры, управляющий электромеханическим нагружающим устройством, отличающийся тем, что электромеханическое нагружающее устройство включает в себя синхронный серводвигатель и редуктор, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с рейкой, которая перемещается по жестко зафиксированной направляющей и соединена с рабочим органом механизма возвратно-поступательного действия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технической диагностики энергетического оборудования. Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений заключается в проведении тепловизионного контроля (ТВК) и регистрации ультразвуковых сигналов в контрольных точках диагностируемого оборудования и заведомо исправного оборудования того же типа, функционирующего в том же режиме.

Изобретение относится к ракетно-космической области, в частности к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) с насосной подачей компонентов топлива, и предназначено для использования при их экспериментальной доводке, эксплуатации и модернизации. На стационарном режиме работы двигателя, учитывая постоянство значений плотности компонента топлива, а также объемного, гидравлического и механического кпд конкретного насоса, сохранение подобия подтверждается постоянством текущих значений следующих характеристик насоса: где - объемный расход компонента топлива; ρвх, ρвых - давления на входе и выходе насоса, соответственно; n - обороты вала насоса.

Изобретение относится к способам испытаний турбореактивного двигателя для определения основных параметров при настройках ограничителей, не превышающих максимально допустимых значений. При реализации способа предварительно для данного типа двигателей со штатной программой поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления, а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением относительно исходной, затем проводят испытания репрезентативного количества двигателей данного типа, при которых на максимальном режиме выполняют измерение тяги и частот вращения роторов низкого и высокого давления, затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение тяги.

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение в системах диагностики технического состояния газотурбинного двигателя (ГТД), в частности для диагностирования его предпомпажного состояния. Техническим результатом изобретения является повышение надежности диагностирования предпомпажного состояния газотурбинного двигателя, исключение возможности поломок деталей компрессора при проведении испытаний и снижение трудоемкости способа.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ автоматизированной локализации негерметичных клапанов газораспределительного механизма (ГРМ) 4-тактного автомобильного бензинового или дизельного 3÷12-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рядного, или V-образного, или оппозитного типов, продольного или поперечного расположения в моторном отсеке автомобиля, любой конструктивной нумерации цилиндров и любого порядка работы цилиндров включает пневмодымовую диагностику камеры сгорания тестируемого цилиндра, поршень которого установлен в верхнюю мертвую точку конца такта сжатия, и контроль за выходом дыма из контрольных цилиндров, по номерам которых определяют негерметичность впускного и выпускного клапанов ГРМ тестируемого цилиндра.

Изобретение относится к способу комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных авиационных и наземных газотурбинных двигателей (ГТД) методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении. Предлагаемый способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников ГТД может быть реализован с помощью устройства, изображенного на фигуре 1, где обозначено: 1 - беспроводной виброакустический датчик типа VWV001; 2 - резиновая присоска; 3 - удлинительная штанга; 4 - окно осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления; 5 - полка рабочей лопатки турбины высокого давления.

Изобретение относится к области летных испытаний авиационных газотурбинных двигателей, а также может быть использовано в практике измерений деформаций, температур, вибраций и т.п. в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве при исследовании прочности узлов вращающихся конструкций в условиях высокого уровня мешающих факторов.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям лопаточных машин для газотурбинных установок, и может найти применение при проведении исследовательских работ и испытаний турбокомпрессоров в общем и энергетическом машиностроении. Устройство для газодинамических испытаний лопаточных машин газотурбинной установки содержит испытательную камеру, в которой установлена испытуемая лопаточная машина с образованием кольцевого проточного канала, источник сжатого воздуха с регулятором расхода воздуха, подключенный к входу проточного канала испытательной камеры, съемный интерцептор, расположенный в проточном канале перед испытуемой лопаточной машиной.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния агрегатов трансмиссии и деталей двигателя без инициализации рабочего процесса. Разработка настоящего изобретения направлена на расширение числа диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечение комплексности контроля технического состояния двигателя и агрегатов трансмиссии автомобиля, снижение трудоемкости и повышение безопасности при проведении работ по диагностированию, исключение из процесса диагностирования пуска и работы двигателя.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных установок. На ряде исправных газотурбинных установок, содержащих газогенератор и силовую турбину, фиксируют в заданном диапазоне частот вращения роторов зависимости изменения частоты вращения и амплитуд вибраций корпусов газогенератора и силовой турбины от времени на выбеге роторов при останове газотурбинной установки.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-07-08 2023-03-09T09:00:27
Наверх