Экспериментальная установка "роторно-опорные узлы"
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. Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в увеличении глубины экспериментальных исследований путем расширения уровней вариабельности управляющих факторов эксперимента и повышения точности проводимых измерений. Экспериментальная установка предназначена для проведения экспериментальных характеристик роторно-опорных узлов 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», «Автоматизированные системы управления». Сущность экспериментальных исследований состоит в разгоне вала в дорезонансную или зарезонансную зону и одновременное измерение деформаций вала в нескольких сечениях в двух взаимоперпендикулярных направлениях, а также частоты вращения. Знание данных параметров позволяет получать амплитудно-частотные характеристики роторно- опорного узла, траектории движения вала в подшипниках, кривые разгона и выбега вала, по которым можно судить о работоспособности роторно-опорного узла. Экспериментальная установка, состоящая из станины, электродвигателя и двух опорных узлов, в которых установлен исследуемый вал с нагрузочным диском. Конструкция установки позволяет изменять жесткость вала путем изменения межопорного расстояния за счет перемещения одного из опорных узлов и установки вала другой длины; использовать компоновочную схему с консольным расположением нагрузочного диска; использовать в качестве опорных узлов гидродинамические подшипники скольжения с масляной смазкой или подшипники качения различных типоразмеров; автоматизировано осуществлять сбор и обработку результатов измерения путем съема информации с первичных преобразователей через аналогово-цифровой преобразователь с выводом результатов на персональный компьютер.
Данная полезная модель позволяет повысить уровень и глубину знаний студентов при обучении общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях.
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.
Известна экспериментальная установка, которая является наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели [1], состоящая из станины, электродвигателя и двух опорных узлов, в которых установлен исследуемый вал с нагрузочным диском. Для создания внешней нагрузки на валу установлен диск, массу которого можно изменять путем навинчивания (свинчивания) 2-х нагрузочных колец. Недостатком данной экспериментальной установки является малая вариабельность управляющих факторов эксперимента, таких как: жесткость вала, межопорное расстояние, схемы компоновки роторно-опорного узла, использование в качестве опорного узла вала только подшипников качения одного типоразмера. Это обуславливает некоторую ограниченность изучения объекта и предмета исследования и меньший методологический эффект закрепления теоретического материала, что проявляется в возможности выполнения одной лабораторной работы. Так же к недостаткам данной экспериментальной установки относится метод сбора информации, основанный на визуальном наблюдении, 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 увеличении глубины экспериментальных исследований путем расширения уровней вариабельности управляющих факторов эксперимента и повышения точности проводимых измерений.
Поставленная задача достигается тем, что в экспериментальной установке, состоящей из станины, электродвигателя и двух опорных узлов, в которых установлен исследуемый вал с нагрузочным диском, в отличие от прототипа, существует возможность изменения межопорного расстояния с одновременной заменой вала другой длины, что позволяет изменять жесткость вала. Наличие сменных валов позволяет моделировать симметричную, нессиметричную и консольную схемы компоновки роторно-опорного узла. Также путем изменения конструкции опорного узла помимо подшипника качения, в качестве опор вала, можно использовать гидродинамические подшипники скольжения с масляной смазкой. Особенности конструкции корпусов опорных узлов позволяют монтировать подшипники качения различных типоразмеров.
Сбор и обработка результатов измерения осуществляется автоматизировано путем съема информации с первичных преобразователей через аналогово-цифровой преобразователь с выводом результатов на персональный компьютер. Информация о виброперемещениях вала осуществляется датчиками перемещений в нескольких сечениях в двух взаимоперпендикулярных направлениях.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена схема экспериментальной установки в общем виде,
на фиг.2 изображен продольный разрез опорного узла с подшипником качения,
на фиг.3 изображен продольный разрез опорного узла с подшипником скольжения,
на фиг.4 изображены схемы валов различной длины,
на фиг.5 изображены схемы моделирования различных схем компоновки роторно-опорного узла.
Экспериментальная установка состоит из станины 1, которая закреплена на опорах 2. Опоры имеют возможность регулирования для выбора оптимального горизонтального положения. Электродвигатель 3 соединяется с валом 4 через муфту 5 и ответную полумуфту 6. Вал 4 закреплен в опорных узлах, расположенных в корпусах 7 и 8. Опорный узел с подшипником качения (фиг.2) представляет собой корпус 7(8), в котором размещена промежуточная втулка-корпус 16 с подшипником качения 17, причем могут использоваться различные типы радиально-упорных подшипников качения: шариковые, роликовые, сферические и т.д. За счет применения втулок-корпусов 16 различных размеров можно устанавливать подшипники качения различных серий по ширине и диаметру. Осевое крепление подшипника относительно корпуса осуществляется с помощью закладных крышек 18 и 19, а относительно вала упором в ступень и стопорным кольцом 20. При проведении экспериментов с подшипниками скольжения используется компоновка опорного узла, представленная на фиг.3. Гидродинамический подшипник скольжения конструируется втулкой из антифрикционного материала 21, закрепленную в корпусе 7(8) крышками 18, 19 и втулкой 22, закрепленной на валу упором в ступень и стопорным кольцом 20, которая играет роль цапфы валы. Смазочный материал, заливается через отверстие в крышке корпуса 7'(8'). Для предотвращения разбрызгивания масла отверстие закрывается винтом 23. Перемещение правой опоры по станине осуществляется по направляющей пластине 9. Корпус подвижного узла 8 в нижней части имеет проточку для перемещения по направляющей пластине. На валу с помощью цангового соединения закреплен нагрузочный диск 10. По длине вала на станине располагаются стойки 11 с датчиками перемещений 12. Для безопасности во время проведения испытаний установка снабжена защитным кожухом, который поделен на две части - закрытую (со стороны электродвигателя) 13, и открывающуюся (со стороны роторно-опорного узла) 14. Визуальное наблюдение за ходом эксперимента осуществляется через смотровое окно 15, закрепленное в кожухе. Экспериментальная установка работает следующим образом. После монтажа требуемой схемы роторно-опорного узла, вал электродвигателя 3 через муфту 5 и ответную полумуфту 6 передает крутящий момент на вал 4. Вал 4 разгоняется до требуемой рабочей частоты и двигатель 3 выключается. После полной остановки двигателя эксперимент считается законченным. Одновременно датчиками перемещения 12 фиксируется деформация вала в нескольких сечениях в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
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, электродвигателя и двух опорных узлов, в которых установлен исследуемый вал с нагрузочным диском, отличающаяся тем, что позволяет изменять жесткость вала путем изменения межопорного расстояния за счет перемещения одного из опорных узлов и установки вала другой длины, позволяет использовать компоновочную схему роторно-опорного узла с консольным расположением нагрузочного диска, позволяет использовать в качестве опорных узлов гидродинамические подшипники скольжения с масляной смазкой или подшипники качения различных типоразмеров, позволяет автоматизировано осуществлять сбор и обработку результатов измерения путем съема информации с первичных преобразователей через аналогово-цифровой преобразователь с выводом результатов на персональный компьютер.
