Экспериментальная установка "механические передачи"
Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе, при проведении лабораторных работ и практических занятий но общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях. Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении эффективности лабораторных работ путем применения универсальной установки, которая позволяет проводить комплекс исследований различных видов механических передач на едином основании путем замены базовых узлов модельных передач, а также за счет повышения точности проводимых измерений путем применения современной информационно-измерительной системы. Экспериментальная установка предназначена для проведения исследования характеристик различных видов механических передач при проведении лабораторных и практических занятий в учебном процессе по общеинженерным дисциплинам, таким как «Детали машин и основы конструирования», «Основы проектирования машин», «Динамика машин», «Экспериментальная механика». Сущность экспериментальных исследований состоит в нагружении механической передачи и измерении частоты вращения и крутящего момента на входном и выходном валах передачи. Экспериментальная установка состоит из станины, на которой расположены крепежные отверстия. На базе данной станины существует возможность монтажа различных видов механических передач: ременной (плоско-, клиноременной), цепной, фрикционной, червячной, зубчатой цилиндрической и передачи винт-гайка. Данная полезная модель позволяет повысить эффективность лабораторных работ путем применения универсальной установки, которая позволяет проводить комплекс экспериментальных исследований различных видов механических передач на едином основании, а также за счет повышения точности проводимых измерений путем применения современной информационно-измерительной системы.
Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе, при проведении лабораторных работ и практических занятий по общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях.
Известны экспериментальные установки, которые являются наиболее близкими по технической сущности к предлагаемой полезной модели [1], состоящие из станины, на которой смонтирована модельная механическая передача, и системы измерения. Недостатком данных экспериментальных установок является, то, что каждая установка представляет собой отдельный модуль с повышенными массогабаритными характеристиками (каждая установка весит около 50 кг, и требует отдельного лабораторного стола площадью 2-3 кв.м., что не всегда возможно обеспечить в условиях существующих лабораторий). Так же к недостаткам данной экспериментальной установки относится метод сбора информации, основанный на визуальном наблюдении показаний измерительного прибора, что влечет повышенную погрешность результатов измерения и не соответствует уровню развития информационно-измерительных технологий в XXI веке.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении эффективности лабораторных работ путем применения универсальной установки, которая позволяет проводить комплекс исследований различных видов механических передач на едином основании путем замены базовых узлов модельных передач, а также за счет повышения точности проводимых измерений путем применения современной информационно-измерительной системы.
Поставленная задача достигается тем, что в экспериментальной установке, существует возможность монтажа различных видов механических передач на едином основании, а также применением современной информационно-измерительной системы.
Сбор и обработка результатов измерения осуществляется автоматизировано путем съема информации с первичных преобразователей через аналого-цифровой преобразователь с выводом результатов на персональный компьютер.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг.1 изображена схема экспериментальной установки в сборке с клиноременной и червяной передачами,
на фиг.2 изображен поперечный разрез установки в сборке с цепной и зубчатой цилиндрической передачами,
на фиг.3 изображена схема экспериментальной установки в сборке с плоскоременной передачей и передачей винт - гайка,
на фиг.4 изображен поперечный разрез установки в сборке с цепной передачей и лобовым вариатором,
Монтаж деталей для сборки с клиноременной и червяной передачами (фиг.1) осуществляется на станине 1. Электродвигатель 2, промежуточный подшипниковый узел 3 с закрепленным на его валу ведущим шкивом клиноременной передачи 4 монтируются на плите 5, которая может перемещаться в направлении перпендикулярном оси вращения вала электродвигателя за счет натяжного устройства. Вал электродвигателя соединен с валом промежуточного подшипникового узла 3 глухой втулочной муфтой 6. Натяжное устройство представляет собой передачу винт-гайка, состоящую из стойки 7, закрепленной на станине 1, и стойки с резьбой 8, закрепленную на плите 5, а также тягового винта 9. После осуществления натяжения ременной передачи плита 5 жестко фиксируется относительно станины 1 винтами 10. Контроль усилия натяжения осуществляется датчиком сил 11, установленным под набегающей ветвью клинового ремня 12. Клиновой ремень 12 соединяется с ответным ведомым шкивом 13, установленном на валу второго промежуточного узла 14. Вал второго промежуточного узла 14 соединен с валом датчика крутящего момента и частоты вращения 15 зубчатой муфтой 16. Другой конец вала датчика крутящего момента и частоты вращения 15 соединен с входным валом червячного одноступенчатого редуктора 17 фланцевой упруго-пальцевой муфтой 18. Подобным образом через фланцевую упруго-пальцевую муфту 19 соединен выходной вал редуктора 17 и вал второго датчика крутящего момента и частоты вращения 20. Датчики крутящего момента и частоты вращения закрепляются относительно станины на стойках 21 и 22. Нагрузочное устройство представляет собой дисковый тормоз, состоящий из диска 23, посаженного на вал датчика крутящего момента 20 с помощью конического соединения с натягом 24, и кондуктор 25, на котором смонтировано тормозное устройство 26.
Принцип измерения основан на одновременном измерении частоты вращения и крутящего момента на входе и выходе передачи. При проведении исследований ременной передачи частота вращения и крутящий момент на входном валу передачи измеряется по косвенным параметрам - ток и напряжение в цепях частотного преобразователя, на выходном валу - датчиком крутящего момента и частоты вращения 15. При проведении исследований червячной передачи частота вращения и крутящий момент на входе регистрируются датчиком крутящего момента и частоты вращения 15, а на выходе датчиком крутящего момента 20.
Монтаж деталей для сборки с цепной и зубчатой цилиндрической передачами (фиг.2) осуществляется на странице 1. Электродвигатель 2, промежуточный подшипниковый узел 3 с закрепленным на его валу ведущей звездочкой цепной передачи 27. Натяжение цепи 28 осуществляется путем перемещения плиты 5 с помощью натяжного устройства 7, 8, 9, датчик усилий 11 при этом не ставится. После осуществления натяжения цепи 28 плита 5 жестко фиксируется относительно станины 1 винтами 10. Цепь 28 соединяется с ответной ведомой звездочкой 29, установленной на валу второго промежуточного узла 14. Вал второго промежуточного узла 14 соединен с валом датчика крутящего момента и частоты вращения 15 зубчатой муфтой 16. Другой конец вала датчика крутящего момента и частоты вращения 15 соединен с входным валом цилиндрического зубчатого двухступенчатого соосного редуктора 30 фланцевой упруго-пальцевой муфтой 31. Подобным образом через фланцевую упруго-пальцевую муфту 32 соединен выходной вал редуктора 30 и вал второго датчика крутящего момента и частоты вращения 20. Датчики крутящего момента и частоты вращения закрепляются относительно станины на двух стойках 21. Нагрузочное устройство представляет собой дисковый тормоз, состоящий из диска 23, посаженного на вал датчика крутящего момента 20 с помощью конического соединения с натягом 24, и кондуктор 25, на котором смонтировано тормозное устройство 26.
Принцип измерения основан на одновременном измерении частоты вращения и крутящего момента на входе и выходе передачи. При проведении исследований цепной передачи частота вращения и крутящий момент на входном валу передачи измеряется по косвенным параметрам - ток и напряжение в цепях частотного преобразователя, на выходном валу - датчиком крутящего момента и частоты вращения 15. При проведении исследований цилиндрической зубчатой передачи частота вращения и крутящий момент на входе регистрируются датчиком крутящего момента и частоты вращения 15, а на выходе датчиком крутящего момента 20.
Монтаж деталей для сборки с плоскоременной передачей и передачей винт - гайка (фиг.3) осуществляется на станине 1. Электродвигатель 2, промежуточный подшипниковый узел 3 с закрепленным на его валу ведущим шкивом плоскоременной передачи 33. Натяжение ремня 34 осуществляется путем перемещения плиты 5 с помощью натяжного устройства 7, 8, 9. После осуществления натяжения ременной передачи плита 5 жестко фиксируется относительно станины 1 винтами 10. Контроль усилия натяжения осуществляется датчиком сил 11, установленным под набегающей ветвью клинового ремня 12. Ремень 34 соединяется с ответным ведомым шкивом звездочкой 35, установленным на валу второго промежуточного узла 14. Вал второго промежуточного узла 14 соединен с валом датчика крутящего момента и частоты вращения 15 зубчатой муфтой 16. Другой конец вала датчика крутящего момента и частоты вращения 15 соединен с ходовым винтом 36 фланцевой упруго-пальцевой муфтой 37. Винт 36 установлен в опорных узлах 38. На винте 36 перемещается гайка 39 с размещенным в ней нагрузочным устройством 40. Гайка 39 перемещается по направляющим 41 для предотвращения ее проворота. В стойках 42 располагаются концевые выключатели (на рисунке не показаны).
Принцип измерения для плоскоременной передачи основан на одновременном измерении частоты вращения и крутящего момента на входе и выходе передачи, при этом частота вращения и крутящий момент на входном валу передачи измеряется по косвенным параметрам - ток и напряжение в цепях частотного преобразователя, на выходном валу - датчиком крутящего момента и частоты вращения 15. Принцип измерения для передачи винт - гайка основан на измерении усилия в нагрузочном устройстве гайки 39 и фиксировании частоты вращения и крутящего момента на входе передачи датчиком крутящего момента и частоты вращения 15.
На фиг.4 представлена схема экспериментальной установки в сборке с цепной передачей и лобовым вариатором. Схема сборки цепной передачи аналогична представленной на фиг.2. Вал датчика крутящего момента и частоты вращения 15 соединен с ведущим валом лобового вариатора 43 фланцевой упруго-пальцевой муфтой 44. Вал 43 установлен в опорных узлах 38. На валу закреплен ведущий диск вариатора 45 с помощью конического соединения с натягом. Передача движения с ведущего диска 45 идет на ведомый диск 46, который установлен на валу промежуточного опорного узла 47, причем ведомый диск имеет возможность создания прижимного усилия за счет гайки 48 и набора тарельчатых пружин 49. Другой концевой участок вала промежуточного опорного узла 47 соединяется с датчиком крутящего момента и частоты вращения 20 через фланцевую упруго-пальцевую муфту 50. Датчики крутящего момента и частоты вращения 15, 20 закрепляются относительно станины на двух стойках 21. Нагрузочное устройство представляет собой дисковый тормоз, состоящий из диска 23, посаженного на вал датчика крутящего момента 20 с помощью конического соединения с натягом 24, и кондуктор 25, на котором смонтировано тормозное устройство 26. При всех вариантах сборки экспериментальной установки для предотвращения контакта с вращающимися деталями ее закрывают кожухом (на фигурах не показан), при этом провода от датчиков пропускаются в специальный вырез на задней стенке кожуха, а рукоятка тормоза 26 выводится наружу в соответствующие отверстия на крышке кожуха.
Конструкция экспериментальной установки позволяет исследовать следующие виды механических передач:
1. Ременная (плоско-, клиноременная).
2. Цепная.
3. Червячная.
4. Зубчатая цилиндрическая.
5. Винт-гайка.
6. Фрикционная.
Экспериментальная установка работает следующим образом.
После монтажа требуемой механической передачи на основании, вал электродвигателя 1 через муфту 6 передает крутящий момент на ведущий шкив, силовое нагружение исследуемой передачи производится при помощи дискового тормоза.
Список использованных источников
1. Александров, Л.И. Детали машин. Лабораторные работы / Л.И.Александров, Н.П.Артеменко, Л.М.Фельдман. - Харьков: Изд-во ХГУ, 1966. - 184 с.
Экспериментальная установка, состоящая из станины с размещенными на ней узлами модельных передач, отличающаяся тем, что станина имеет набор крепежных отверстий, которые позволяют собирать электромеханический привод ременной (плоско-, клиноременная) или цепной передачей, с цилиндрическим или червячным редуктором, с передачей винт-гайка или лобовым вариатором, при этом сбор и обработка результатов измерения осуществляется автоматизированно путем съема информации с первичных преобразователей через аналого-цифровой преобразователь с выводом результатов на персональный компьютер.
