Стенд для кинематического и динамического исследования компенсирующих муфт

Авторы патента:

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для экспериментальных исследований компенсирующих муфт.

В ведущей части стенда установлен электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения, в ведомой части - генератор также постоянного тока с независимым возбуждением, в обеих частях стенда имеются сменные диски, моделирующие момент инерции маховых масс реальной машины; упругие муфты переменной жесткости, позволяющие без демонтажа стенда настраивать необходимую жесткость связи; токосъемники; усилители.

Для исследования динамики компенсирующих муфт в установившемся режиме работы период реального нагружения подразделяют на n частей, число которых зависит от требуемой точности воспроизведения внешней нагрузки. На каждом i-м участке кривой нагружения находят среднее значение нагрузки и по этому значению настраивают сопротивление R_i. Частоту изменения нагрузки моделируют частотой вращения двигателя в диапазоне 0-50 с^-1.

Известен стенд для ресурсных испытаний упругих муфт, содержащий расположенный на станине электродвигатель, соединенный с приводным валом, исполнительный карданный шарнир с полой крестовиной для закрепления технологического карданного шарнира, нагружатель статического момента, подвижную раму, соединенную со станиной тягой переменной длины и установленную в опорах с осью, проходящей через центр вращения крестовины [патент РФ 2367922, МПК G01M 13/02].

Наиболее близким к заявленному устройству является стенд для кинематического и динамического исследования компенсирующих муфт состоящий из ведущей и ведомой частей и исследуемой муфты [Сергеев С.А. Цепные муфты: анализ и синтез / монография. - Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2010. С.235].

Технической задачей является кинематическое и динамическое исследование компенсирующих муфт.

Поставленная задача решается тем что, стенд для кинематического и динамического исследования компенсирующих муфт, состоящий из ведущей и ведомой частей и исследуемой муфты, имеет в ведущей части стенда электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения, в ведомой части - генератор также постоянного тока с независимым возбуждением, в обеих частях стенда имеются сменные диски, моделирующие момент инерции маховых масс реальной машины; упругие муфты переменной жесткости, позволяющие без демонтажа стенда настраивать необходимую жесткость связи; токосъемники; усилители.

На фиг.1 показан стенд для кинематического и динамического исследования компенсирующих муфт; на фиг.2 - принципиальная схема нагрузочного устройства стенда.

Для проведения исследований может быть использован стенд (фиг.1), состоящий из ведущей I и ведомой II частей и муфты 6. В ведущей части стенда установлен электродвигатель 1 постоянного тока мощностью 3,2 кВт с частотой вращения, регулируемой в пределах 0-3000 мин^-1; в ведомой части - генератор 8 также постоянного тока с независимым возбуждением, мощностью 2,2 кВт, с частотой вращения 0-3000 мин^-1. В обеих частях стенда имеются сменные диски 2, моделирующие момент инерции маховых масс реальной машины; упругие муфты 3 переменной жесткости, позволяющие без демонтажа стенда настраивать необходимую жесткость связи; токосъемники 4; усилители 5. Частоту вращения измеряют тахометром 7.

Поскольку нагружение муфт определяется амплитудой, частотой и формой момента, для оценки динамических свойств муфт их нагружают переменным вращающим моментом, колебания которого осуществляются в широком диапазоне амплитуд и частот, для чего используют соответствующее нагрузочное устройство. Одной из дискретных масс в таком устройстве является якорь генератора 9, электромагнитный момент которого

М₂=С_МФI_Я

где С_М - постоянный коэффициент; Ф - магнитный поток обмотки возбуждения; I_Я - ток якоря.

Для обеспечения линейной зависимости между М₂ и I_Я необходимо, чтобы ток обмотки возбуждения не достигал предельного значения, равного i_Bmax=0,8i_ном . При этом машина ненасыщенна и реакция якоря практически не влияет на магнитный поток. Тогда моделирование реальных периодических законов нагружения муфты можно осуществить за счет изменения силы тока в цепи якоря генератора: при изменении I_Я по определенному закону нагружающий муфту момент будет меняться по этому же закону. Например, питание к якорю генератора подводят через блок регулируемых сопротивлений R₁, R₂R_n, одни концы которых подключают через регулируемое сопротивление R₀ (с помощью этого сопротивления устанавливают постоянную составляющую нагружающего момента) к первому выходу цепи якоря генератора 9, а вторые - к ламелям 1, 2,n (фиг.2). Ламели выполняют в виде секторов колец и размещают концентрично на неподвижном диске из диэлектрика, на котором также монтируют контактное кольцо 10, подключаемое ко второму выходу цепи якоря генератора 9.

Автоматическая коммутация цепи якоря генератора 9 осуществляется двигателем 11 постоянного тока посредством контактной щетки 12, размещенной в поводке 13, закрепляемом на его валу. Изменение частоты нагружающего муфту момента осуществляют регулированием частоты вращения двигателя коммутирующего устройства за счет изменения напряжения в цепи якоря двигателя с помощью трансформатора 14. Выпрямление тока после трансформатора обеспечивается мостом 15, сглаживание пульсации напряжения - конденсатором 16.

Таким образом, для исследования динамики компенсирующих муфт в установившемся режиме работы период реального нагружения подразделяют на n частей, число которых зависит от требуемой точности воспроизведения внешней нагрузки. На каждом i-м участке кривой нагружения находят среднее значение нагрузки и по этому значению настраивают сопротивление R_i. Частоту изменения нагрузки моделируют частотой вращения двигателя 11 в диапазоне 0-50 с^-1.

Стенд для кинематического и динамического исследования компенсирующих муфт, состоящий из ведущей и ведомой частей и исследуемой муфты, отличающийся тем, что в ведущей части стенда установлен электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения, в ведомой части - генератор также постоянного тока с независимым возбуждением, в обеих частях стенда имеются сменные диски, моделирующие момент инерции маховых масс реальной машины; упругие муфты переменной жесткости, позволяющие без демонтажа стенда настраивать необходимую жесткость связи; токосъемники; усилители.