Устройство для измерения силовых и кинематических параметров механических передач

Авторы патента:

G01P3 - Измерение линейной или угловой скорости; измерение разности различных линейных и угловых скоростей (G01P 5/00-G01P 11/00 имеют преимущество; счетные устройства G06M)

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. Сущность п.м.: электродвигатель устройства связан с ременной передачей через червячный редуктор, а к ведомому валу ременной передачи через последовательно связанные между собой зубчатую пару, цепную передачу и зубчатый редуктор присоединена грузовая площадка для вертикального перемещения груза, которая присоединена к зубчатому редуктору посредством тросо-блочной системы. 1 з.п. ф-лы, 1 фиг. илл.

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.

Передаточным отношением (числом) ременной передачи принято считать отношение угловых скоростей ведущего и ведомого валов с закрепленными на них шкивами ременной передачи при прямом или реверсивном вращении.

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 ременной передачи, 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 зацеплением.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения силовых и кинематических параметров механических передач, содержащем электродвигатель привода ременной передачи, 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, электродвигатель связан с ременной передачей через червячный редуктор, а к ведомому валу ременной передачи через последовательно связанные между собой зубчатую пару, цепную передачу и зубчатый редуктор присоединена грузовая площадка для вертикального перемещения груза.

Кроме того, грузовая площадка для вертикального перемещения груза присоединена к зубчатому редуктору посредством тросо-блочной системы.

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 зубчато-ременной передачи 3, подключенный с возможностью повторно-кратковременного прямого и реверсивного включения, передачи разного крутящего момента и индивидуального исследования на различных дискретных режимах работы, и блок 4 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.

Электродвигатель 2 связан с ременной передачей 3 через червячный редуктор 5, а к ведомому валу (не обозначен) ременной передачи 3 через последовательно связанные между собой зубчатую пару 6, цепную передачу 7 и зубчатый редуктор 8 присоединена грузовая площадка 9, предназначенная для вертикального перемещения размещаемого на ней груза.

Грузовая площадка 9 для вертикального перемещения груза присоединена к зубчатому редуктору 8 посредством тросо-блочной системы, один конец гибкого троса 10 которой прикреплен к грузовой площадке 9 для вертикального перемещения груза, а другой конец через грузовой ролик 11, закрепленный к упорной силовой стойке 12, прикрепленной к опорной станине 1, запасован на барабане 13 вала зубчатого редуктора 7.

Структурно устройство состоит из механической и электрической части.

Механическая часть содержит последовательно соединенные механические передачи (червячную передачу, ременную передачу, последовательно связанные между собой зубчатую пару, цепную передачу и зубчатый редуктор, образующие ступени заявленного устройства) и тросо-блочную систему.

Электрическая часть содержит электродвигатель привода ременной передачи с блоком 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 4 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 скорость подъема и опускания груза, 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 перемещаемого груза и скорости перемещения 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;

- определение частоты вращения ведущего и ведомых валов механических передач зацеплением;

- скорости подъема и опускания при вертикальном перемещении грузовой площадки 9.

Таким образом, заявленная конструкция обеспечивает расширение функционально-технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности измерения вышеперечисленных силовых и кинематических параметров механических передач зацеплением.

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 ременной передачи, 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 электродвигатель связан с ременной передачей через червячный редуктор, а к ведомому валу ременной передачи через последовательно связанные между собой зубчатую пару, цепную передачу и зубчатый редуктор присоединена грузовая площадка для вертикального перемещения груза.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что грузовая площадка для вертикального перемещения груза присоединена к зубчатому редуктору посредством тросо-блочной системы.