Устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения силовых и кинематических характеристик механических передач трением, а также может использоваться как наглядно-демонстрационное пособие при осуществлении научно-исследовательской деятельности студентов технических старших курсов ВУЗов при изучении технических дисциплин. Сущность п.м.: устройство снабжено мультипликатором, который посредством червячного редуктора связан с электродвигателем привода, причем ведомый вал мультипликатора через фрикционный механизм и промежуточный фрикцион присоединен к установленной с возможностью вращения несущей платформе с вертикальной опорной штангой, на оголовке которой смонтированы, по меньшей мере, два горизонтальных коромысла с закрепленными по концам площадками для размещения груза, при этом горизонтальные коромысла размещены взаимно перпендикулярно. 1 з.п. ф-лы, 1 фиг. илл.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения силовых и кинематических характеристик механических передач зацеплением, а также может использоваться как наглядно-демонстрационное пособие при осуществлении научно-исследовательской деятельности студентов технических старших курсов ВУЗов при изучении технических дисциплин.
К силовым характеристикам механических передач относятся: мощность данной установки, окружная сила (тяговая сила), вращающий момент на ведущем и ведомом валах и т.д.
К кинематическим характеристикам механических передач относятся: угловая скорость (частота вращения) ведущего и ведомого валов, окружная скорость, передаточное отношение, которое является одной из важнейших характеристик механических передач, КПД механической передачи.
Известен компьютерный скоростемер, состоящий из измерительного прибора, соединительного кабеля и измерительной базы, с размещенными на ней двумя оптоэлектронными датчиками, в котором измерительным прибором является звуковая карта персонального компьютера, к звуковым каналам которой через линейный вход карты подсоединены два датчика, состоящие из ламп накаливания и фотодиодов, соединенных между собой последовательно (см, например, патент РФ на полезную модель 
47528, кл. G01Р 3/22, опубл. 27.08.2005).
Однако такое устройство имеет достаточно сложное конструктивное исполнение, высокую материалоемкость и требует в эксплуатации высококвалифицированного технического обслуживания.
Известно устройство для измерения параметров движения контролируемого объекта, содержащее источник сканирующего сигнала, контролируемый объект, блок датчиков, генератор опорной частоты, счетчик времени прохождения мерных интервалов и устройство отображения, причем сканирующий сигнал источника после его модуляции движущимся объектом поступает на вход датчика, выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом счетчика, а также аналого-цифровой преобразователь (см, например, патент РФ на полезную модель 76717, кл. G01Р 3/64, опубл. 27.09.2008).
Однако это устройство имеет невысокую точность измерений, обусловленную дискретным характером вычислений и не обеспечивает измерение вышеперечисленных силовых и кинематических параметров механических передач зацеплением.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач, содержащее электродвигатель привода, подключенный с возможностью повторно-кратковременного прямого и реверсивного включения, передачи разного крутящего момента и индивидуального исследования на различных дискретных режимах работы, и блок питания и управления (см, например, патент РФ на полезную модель 111677, кл. G01Р 3/00, опубл. 20.12.2011).
Однако по своему функциональному назначению данная конструкция имеет достаточно ограниченную сферу применения из-за использования в качестве механической передачи только лишь ременной передачи.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в расширении функционально-технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности измерения вышеперечисленных силовых и кинематических параметров механических передач трением.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач, содержащее электродвигатель привода, подключенный с возможностью повторно-кратковременного прямого и реверсивного включения, передачи разного крутящего момента и индивидуального исследования на различных дискретных режимах работы, и блок питания и управления, снабжено мультипликатором, который посредством червячного редуктора связан с электродвигателем привода, причем ведомый вал мультипликатора через фрикционную передачу и промежуточный фрикцион присоединен к установленной с возможностью вращения несущей платформе с вертикальной опорной штангой, на оголовке которой смонтированы, по меньшей мере, два горизонтальных коромысла с закрепленными по концам площадками для размещения груза, при этом горизонтальные коромысла размещены взаимно перпендикулярно.
Кроме этого, частные существенные признаки дополнительных пунктов формулы полезной модели конкретизируют конструктивные элементы предложенного устройства, в котором мультипликатор может быть выполнен в виде зубчатой передачи, несущая платформа выполнена цилиндрической, а площадки укреплены к горизонтальным коромыслам на грузовых стропах.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому результату.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники. Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами и соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели. Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже представлен общий вид заявленного устройства.
Устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач содержит закрепленный элементами крепления к опорной станине 1 электродвигатель 2 привода, подключенный с возможностью повторно-кратковременного прямого и реверсивного включения, передачи разного крутящего момента и индивидуального исследования на различных дискретных режимах работы, и блок 3 питания и управления, в состав которого входят размещенные на лицевой панели указатель подключения устройства к сети переменного тока (не обозначен), амперметр и вольтметр контроля параметров сети (не обозначены) и тумблер (не обозначен) реверса электродвигателя для обеспечения включения его прямого и реверсивного вращения на различных режимах работы.
Заявленное устройство снабжено мультипликатором 4, который посредством червячного редуктора 5 связан с электродвигателем 2 привода, причем ведомый вал (не обозначен) мультипликатора 4 через фрикционный механизм 6 и промежуточный силовой фрикцион 7 присоединен к установленной с возможностью вращения несущей платформе 8 с закрепленной в ее геометрическом центре вертикальной опорной штангой 9, на оголовке 10 которой смонтированы, по меньшей мере, два горизонтальных коромысла 11 с закрепленными по концам площадками 12 для размещения груза, при этом для обеспечения балансировки горизонтальные коромысла 11 размещены взаимно перпендикулярно. Фрикционный механизм 6 имеет стандартный тяговый фрикционный элемент, выполненный в виде фрикционного троса (фрикциона) 13, огибающего натяжной фрикционный ролик (условно не показан), на валу которого закреплен приводной фрикционный шкив (не обозначен), предназначенный через промежуточный фрикцион 6 для передачи крутящего момента и вращения несущей платформы 8.
Кроме этого, мультипликатор 4 выполнен в виде понижающей зубчатой передачи, несущая платформа 8 выполнена цилиндрической, а площадки 12 укреплены к горизонтальным коромыслам на грузовых стропах 14.
Структурно устройство состоит из механической и электрической части.
Механическая часть содержит последовательно присоединенные к электродвигателю привода механические передачи (червячную передачу, зубчатую передачу, фрикционную передачу, промежуточный фрикцион для передачи силового крутящего момента и вращения несущей платформе с вертикальной опорной штангой), образующие связанные между собой ступени заявленного устройства.
Электрическая часть содержит электродвигатель 2 привода с блоком 3 питания и управления, подключенный с возможностью независимого повторно-кратковременного включения и индивидуального исследования при прямом и реверсивном вращении.
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом. Для реализации основного назначения установки - проведение экспериментальных исследований и измерения силовых или кинематических характеристик механических передач зацеплением устройство включают с помощью блока 3 питания и управления, в зависимости от условий эксперимента устанавливается заданный режим работы всех механизмов устройства, т.е. всех механических передач, при этом включается указатель «Вкл./Выкл.» подключения устройства к сети переменного тока с возможностью визуального контроля параметров сети по амперметру и вольтметру, а также предусмотрена возможность независимого повторно-кратковременного включения электродвигателя и индивидуального исследования при его прямом и реверсивном вращении после переключения реверса при помощи тумблера реверса электродвигателя на различных дискретных режимах работы. При этом определяются частота вращения несущей платформы 8, масса груза и другие необходимые кинематические параметры при различных значениях силы тока и напряжения. После выполнения всех этапов измерений, определяемых условиями эксперимента, необходимо выполнить определенные вычисления и произвести анализ полученных данных.
Заявленное устройство многофункционально и может выполнять следующие основные задачи: определение потребляемой мощности электродвигателя по показаниям амперметра и вольтметра и фактической мощности в любой точке устройства; определение зависимости режима работы электродвигателя от массы вращающегося груза и частоты вращения груза от режимов работы электродвигателя; определение КПД каждой ступени передачи; определение передаточного отношения каждой ступени передачи; определение мощности в любой точке установки; определение вращающего момента.
Таким образом, заявленная конструкция обеспечивает расширение функционально-технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности измерения вышеперечисленных силовых и кинематических параметров механических передач трением.
Предложенное устройство является современной экспериментальной базой, позволяющей проводить исследовательскую и научно-методическую работу, а также достаточно наглядно и эффективно помогает усвоению учебного материала студентами ВУЗов, изучающими технические дисциплины.
1. Устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач, содержащее электродвигатель привода, подключенный с возможностью повторно-кратковременного прямого и реверсивного включения, передачи разного крутящего момента и индивидуального исследования на различных дискретных режимах работы, и блок питания и управления, отличающееся тем, что оно снабжено мультипликатором, который посредством червячного редуктора связан с электродвигателем привода, причем ведомый вал мультипликатора через фрикционный механизм и промежуточный фрикцион присоединен к установленной с возможностью вращения несущей платформе с вертикальной опорной штангой, на оголовке которой смонтированы, по меньшей мере, два горизонтальных коромысла с закрепленными по концам площадками для размещения груза, при этом горизонтальные коромысла размещены взаимно перпендикулярно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мультипликатор выполнен в виде зубчатой передачи.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что несущая платформа выполнена цилиндрической.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадки укреплены к горизонтальным коромыслам на грузовых стропах.
