Стенд для резонансных испытаний двух торсионных валов

 

СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВУХ ТОРСИОННЬК ВАЛОВ, содержащий ферромагнитный маховик с приводом его угловых перемещений, два ме ханизма предварительного закручивания испытуемых валов, вторыми концами связываемых с маховиком, датчики амплитуды колебаний маховика и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности поддержания заданной амплитуды колебаний, привод угловых перемещений маховика выполнен в виде двух индукторов с трехфазньми обмотками, установленных диаметрально относительно маховика, измерительная схема вьшолнена в виде последовательно соединенных с датчиками блока преобразования угловой погрешности, блока длительности и направления поля и переключателя, выходом соединенного с обмотками индукторов , а также генератора пере (Л менного тока, подключенного к второму входу переключателя, и генератора импульсов, подключенного к второму входу блока длительности.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1100501

y g G 01 Н 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ыьс . ; (21) 3426584/18-28 (22) 19.04,82 (46) 30.06.84. Бюл. И - 24 (72) А.Д. Коротаев, П.Н. Цылев, Е.М. Огарков, E.Ô. Беляев, А.Т. Ключников и В.А. Русов (71) Пермский политехнический институт (53) 620.178.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 626389, кл. G Oi N 3/32, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 107286, кл С 0 1 N ..3/34, 1956 (прототип). (54)(57) СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВУХ ТОРСИОННЫХ ВАЛОВ, содержащий ферромагнитный маховик с приво» дом его угловых перемещений, два механизма предварительного закручивания чспытуемых валов, вторыми концами связываемых с маховиком, датчики амплитуды колебаний маховика и измерительную схему, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и точности поддержания заданной амплитуды колебаний, привод угловых перемещений маховика выполнен в виде двух индукторов с трехфазными обмотками, установленных диаметрально относительно маховика, измерительная схема выполнена в виде последовательно соединенных с датчиками блока преобразования угловой погрешности, блока длительности и направления поля и переключателя, вы" ходом соединенного с обмотками индукторов, а также генератора переменного тока, подключенного к второму входу переключателя, и генератора импульсов, подключенного к второму входу блока длительности.

100501 2

50 и 17 амплитуды колебаний маховика

1 1

Изобретение относится к исполнительной технике, а именно к стендам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, собственная частота колебаний механической системы которых не превышает 3 Гц. На стендах осуществляют испытания торсионных валов, используемых в подвесках транспортных машин различного назначения.

Известен стенд для одновременного испытания двух торсионных валов на усталость от пульсирующих и знакопеременных крутящих моментов, содержащий механизм предварительной закрутки торсионных валов в виде двух редукторов, сочлененных с электродвигателями, качающееся ко,ромысло и установленные на нем инер.

5 !

О

15 — 20

25 ционный вибратор и электрический при вод, соединенные между собой гибкой передачей (1 ).

Недостатками стенда являются малая эффективность в области низких частот колебаний, трудность регулирования и поддержания величины амплитуды колебаний и низкая надежность работы электрического привода.

Наиболее близким к изобретению является стенд для резонансных испытаний двух торсионных валов, содержащий ферромагнитный маховик с приводом его угловых перемещений, два механизма предварительного закручивания испытуемых валов, вторыми концами связываемых с маковиком, датчики амплитуды колебаний махови" ка и измерительную схему (23.

Однако для известного стенда характерны низкая надежность работы и большая погрешность в поддержании технологически заданного угла закрутки торсионных валов. Первый недостаток обусловлен наличием в стенде большого числа вращающихся и движущихся по сложным траекториям звеньев, их частыми поломками и быстрым износом. Второй недостаток объясняется значительной инерционностью регулятора амплитуды колебаний.

Цель изобретения — повышение надежности и точности поддержания амплитуды колебаний торсионных валов.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для резонансных испытаний двух торсионных валов, содержащем ферромагнитный маховик с приводом его угловых перемещений, два механизма предварительного закручивания испытуемых валов, вторыми концами связываемых с маховиком, датчики амплитуды колебаний маховика и измерительную схему, привод угловых перемещений маховика выполнен в виде двух индукторов с трехфазЖми обмотками, установленных диаметрально .относительно маховика, измерительная схема выполнена в виде . последовательно соединенных с датчиками блока преобразования угловой погрешности, блока длительности и направления поля и переключателя, выходом соединенного с обмотками индукторов, а также генератора переменного тока, подключенного к второму входу переключателя, и генератора импульсов, подключенного к вто. рому входу блока длительности.

На фиг. 1 представлена блок-схема стенда; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу стенда.

В стенде два испытуемых торсионных вала 1 и 2 соединены посредством муфт-адаптеров 3-6 с механизмами

7 и 8 предварительного закручивания и валом массивного маховика 9, выполненного из ферромагнитного материала и вращающегося в подшипниках

10 (второй на чертеже не показан).

С противоположных сторон маховика

9, диаметрально охватывая часть его внешней окружности, установлены два дуговых индуктора 11 и 12, на поверхности которых, обращенной к маховику 9, уложены трехфазные обмотки 13 и 14. Воздушный зазор между индукторами 11 и 12. и маховиком 9 минимален. На маховике 9 неподвижно закреплена электропроводящая пластина-флажок 15, изготовленная из немагнитного металла. На траверсе (на чертеже не показана) выполняются прорези для возможности установки различных значений технологически заданного угла g закрутки торсион3 ных валов 1 и крепятся датчики 16

9, подключенные к измерительной схеме состоящей из последовательно соединенных с датчиками 16 и 17 блока 18 преобразования угловой погрешности, 5 блока 19 длительности и направления поля и переключателя 20, выходом соединенного с обмотками 13 и 14 индукторов 11 и 12, ко второму входу

00501

3 11 переключателя 20 подключен генератор

21 переменного тока, а ко второму входу блока 19 длительности — генератор 22 импульсов .

Стенд работает следующим образом °

Посредством механизмов 7 и 8 предварительного закручивания осуществляется закрутка торсионных валов 1 и 2 на равные по величине, нопротивоположные по знаку углы oL /2, Маховик 9 при этом остается неподвижным и занимает по отношению к датчикам 16 и 17 амплитуды среднее положение.

Включается генератор 21 импульсов, частота следования которых задается равной собственной частоте колебаний механической системы маховик 9 торсионные валы 1 и 2. При этом на вход блока 19 длительности и направления поля индукторов 11 и 12 поступает сигнал, преобразующийся в команду, обуславливающую включение переключатели 20 для питания трехфазных обмоток 13 и 14 индукторов 11 и l2 с прямой последовательностью фаз питающей сети переменного тока.

В воздушном зазоре, отделяющем маховик 9 от индукторов 11 и 12, возбуждается бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 ло30

55 ворачивается, например, в направлении часовой стрелки. По прошествии некоторого времени с выхода генера1 тора 22 импульсов на вход блока 19 длительности поступает второй импульс. Блок 19 длительности при этом выдает команду на включение переключателя 20 с обратной последовательностью фаз питающей сети переменного тока. Возникающий при этом электромагнитный момент изменяют направление своего действия, и маховик 9 начинает движение против часовой стрелки.

Таким образом, на валу маховика

9 действует знакопеременный электромагнитный момент, изменяющий направ ление действия с частотой, равной собственной частоте колебаний механической системы маховик 9 — торсионные валы 1 и 2. В результате амплитуда колебаний маховика 9 и,угол с закрутки торсионных валов 1 и 2 возрастают и,в некоторый момент времени достигают величины cL сраба4 тывания датчиков 16 и 17, значение которой должно выбираться несколько

25 меньшим технологически заданного угла pL . При этом вступают в действие датчики 16 и 17 амплитуды и блок 18 преобразования угловой погрешности, при этом генератор 22 отключается.

Положительным значением угла о (фиг. 2а) соответствует движение маховика 9 против часовой стрелки, отрицательным — в направлении часовой стрелки, пунктирными и сплошными горизонтальными линиями показаны значения заданного угла о(, за3 крутки и угла с срабатывания датчиков 16 и 17 амплитуды. Пластинафлажок 15 в момент времени 1„ входит в зазор датчика 16, а в момент времени 1 — выходит из зазора. На выходе датчика !6, при этом появляется импульс, длительность которого (4> — +„) определяется временем нахождения пластины-флажка 15 в зазоре, т.е. разностью значений (с(-oL2). Данный импульс поступает на вход блока 18 преобразованяя (фиг. 26- ъ) .

Блок 18 преобразования при поступлении на его вход сигнала с датчика 16 усиливает и преобразует этот сигнал в импульс строго постоянной всличины (фиг. 2с), затем в напряжение пилообразной формы со строго линейной зависимостью от времени на участке уменьшения, (Фиг. 2в) и далее после сравнения с опорным напряжением U преобразуо ет в.импульс длительностью d t (фиг, 2 ), поступающий на вход блока

19 длительности, Этот блок на время, равное д, вырабатывает команду на

1У включение переключателя 20 и подключение трехфазных обмоток 13 и 14 к питающей сети переменного тока с обратной, по отношению к предыдущему подключению, последовательностью

l фаз. На внешней поверхности маховика 9 при этом развивается электромагнитный вращающий момент, обуславливающий движение его в обратном направлении, т.е., по часовой стрелке.

Двигаясь в этом направлении, махо вик 9 в момент времени (фиг. 2a) займет положение, при котором пластина-флажок 15 окажется в зоне действия датчика 17 амплитуды. В этот момент блок 19 длительности вырабатывает команду на отключение переключателя 20, что приводит к отклю1100501 чению трехфазных обмоток 13 и 14 от питающей сети переменного тока.

Вращающий момент, прикладываемой к маховику 9, при этом становится равным нулю. Однако маховик 9 продолжает двигаться по инерции, в результате чего угол закрутки о торсионных валов 1 и 2 возрастает и достигает значения, большего технологически заданного угла о (фиг.2а).

В этот момент маховик 9 останавливается, а затем под действием упругих сил начинает движение против часой стрелки. При 1 = маховик 9

5 займет положение, соответствующее выходу пластины-флажка 15 из зоны действия датчика 17. Следовательно, общее время нахождения пластиныфлажка 15 в зоне действия датчика 17 равно (t - < ) и определяется раз- .

20 ностью действительного угла 4 закрутки торсионных валов 1 и 2 и угла с д срабатывания датчика 17, т.е. величиной дс =(о -о, ). В блоке 18 преобразования импульс с выхода дат"

25 чика 17 длительностью (t<- ) преобразуется в управляющий сигнал длительностью й1 (фиг. 2г), который через блок 19 длительности включает переключатель 20. Обмотки 13 и 14 подключаются к питающей сети переменного тока с обратной, по отношению к предыдущему подключению, последовательностью фаэ. Направление бегущего магнитного поля индукторов

11 и 12 при этом изменяется на противоположное, что обуславливает изменение знака вращающего момента и реверс маховика 9. В дальнейшем работа стенда повторяется. 40

Длительность нахождения трехфаз- . ных обмоток 13. и 14 под напряжением зависит от длительности импульсов датчиков 16 и 17, т.е. от величины

I действительного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 (фиг. 2). При уменьшении этого угла длительность импульсов датчиков уменьшается, а время подключения трехфазных обмоток к питающей сети переменного тока возрастает. Это приводит к увеличению среднего (за половину периода колебаний) значения вращающего момента и увеличению угла поворота маховика 9 и торсионных валов 1 и 2.

Действительный угол о меньше заданного о (фиг. 2). При этом длительность импульса составляет (+ -+„), а время подключения обмоток 13 и 14 к сети переменного тока — 61 . При повороте маховика 9 по часовой стрелке действительный угол о превышает заданный р(. Это приводит к увеличе-нию длительности импульса до значения (Ф -4<), уменьшению времени подключения обмоток к питающей сети до величины и и снижению среднего значения .вращающего момента. В результате этого действительный угол закрутки торсионных валов 1 и 2 уменьшается и достигает значения, равного заданному углу Ы- закрутки.

I э

Использование предлагаемого стенда позволяет надежно с достаточно высокой точностью автоматически поддерживать заданный угол с закрутки торсионных валов и тем самым обеспечить высокое качество и достоверность испытаний.

1100501

Заказ 4571/33

Тираж 547 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Составитель Н. Долгова

Редактор Т. Парфенова Техред N. Кузьма Корректор А. Ильин

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4