Стенд для резонансных испытаний торсионов

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к усталостным испытаниям на кручение. Цель изобретения - снижение трудоемкости, энергозатрат и времени запуска путем автоматизации процесса запуска и осуществления резонансного режима работы стенда на участке разгона. Торсионы I и 2 связаны с механизмами 7 и 8 для их предварительного закручивания и маховиком 9. Диаметрально противоположно относительно маховика установлены индукторы 12 и 13. С маховиком связаны датчики 17 и 18 амплитуды колебаний, выходами подключенные к схеме из последовательно соединенных блока 20 преобразования угловой погрешности закрутки, блока 21 длительности и направления вращения маховика и переключателя 22, соединенного с индукторами 12 и 13 и генератором 23 переменного тока. Блок 21 соединен с блоком 24 синхронизации частоты колебаний и блоком 25 запуска, блоки 24 и 25 - с источником постоi (Л 00 4 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

J", .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: - А *; (21) 4072890/25-28 (22) 02,06.86 (46) 30,10,87. Бюл, N 40 (71) Пермский политехнический институт (72) А, Д. Коротаев, П, Н. Цылен, Е. М. Огарков, В. А. Русов и А. В. Мизев (53) 620.175,22(088.8) (56) Авторское снидетельство СССР

Ф 1100501, кл, G 01 Н 1/10, 1984 ° (54) СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ТОРСИОНОВ (57) Изобретение относится к испитательной технике, в частности к усталостным испытаниям на кручение ° Цель изобретения — снижение трудоемкости, энергозатрат и времени запуска путем автоматизации процесса запуска и осу„„SU 1348713 A 1 ществления резонансного режима работы стенда на участке разгона, Торсионы

1 и 2 связаны с механизмами 7 и 8 для их предварительного закручивания и маховиком 9. Диаметрально противоположно относительно маховика установлены индукторы 12 и 13. С маховиком связаны датчики )7 и 18 амплитуды колебаний, выходами подключенные к схеме из последовательно соединенных блока 20 преобразования угловой погрешности закрутки, блока 21 длительности и направления вращения махоника и переключателя 22, соединенного с индукторами 12 и 13 и генератором

23 переменного тока, Блок 21 соединен с блоком 24 синхронизации частоты колебаний и блоком 25 запуска, блоки 24 и 25 — с источником посто1348713

20 янного напряжения ° Блок 24 соединен с датчиками 17 и 18, а блок 15 — с блоком 24, После механической закрутки торсионов на угол, равный половине заданного, включаются блоки 24 и 25, Команда с блока 25 идет на блок

21, который включает индукторы. Образующееся магнитное поле поворачивает маховик 9. При некотором угле закрутки маховик 9 начинает вращаться в противоположную сторону. Такой

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к усталостным испытаниям на кручение °

Цель изобретения — снижение трудоемкости, энергозатрат и времени 5 запуска путем автоматизации процесса з апуcK;1 и осуществления ре зонансного режима работы стенда на участке разгона °

На фиг, 1 представлена блок-схема

10 стенда; на фиг ° 2 — один иэ вариантов конструктивного выполнения блока синхронизации частоты колебаний, Стенд содержит захваты (не пока15 заны) торсионов 1 и 2, связанные посредством муфт 3-6 с механизмом 7 и

8 для предварительного закручивания соответствующих торсионов, ферромагнитный маховик 9, предназначенный для соединения с другими концами торсионов и вращающийся в подшипниках 1О и 11, расположенные диаметрально противоположно относительно маховика 9 два дуговых трехфаэных

25 индуктора 12 и 13, на поверхности которых, обращенных к маховику, уложены трехфаэные обмотки 14 и 15. Воздушный зазор между индукторами и маховиком выставляется по воэможности минимальным, На маховике 9 неподвижно закреплена злектропроводящая пластина-флажок 16, изготовленная из немагнитного материала и являющаяся подвижной частью датчиков 17 и 18 амплитуды 35 колебаний маховика 9, Датчики 17 и

18 закреплены на траверсе 19, имеющей продольные прорези (не показацикл работы повторяется при непрерывно возрастающем угле закрутки торсионов ° При достижении угла закрутки, равного углу срабатывания датчиков

17 и 18, блок 24 выводится иэ работы.

Таким образом, блоки 24 и 25 обеспечивают резонансный режим работы стенда на участке запуска, После включения датчиков 17 и 18 осуществляется автоматический режим поддержания заданного угла закрутки, 2 ил °

2 ны) для установки различных величин технологически заданного угла закрутки торсионов 1 и 2. Выходы датчиков

17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 подключены к измерительной схеме, состоящей из последовательно сосоединенных с датчиками 17 и 18 блока 20 преобразования угловой погрешности закрутки торсионов, блока 21 длительности и направления вращения маховика и переключателя 22, выходом соединенного с обмотками 14 и

15 индукторов 12 и 13. Переключатель

22 имеет второй выход, который подключен к генератору 23 переменного тока, Второй и третий входы блока 2 1 длительности и направления вращения маховика подключены соответственно на один из выходов блока 24 синхронизации частоты колебаниИ и выход блока 25 запуска, Блок 24 синхронизации частоты колебаний и блок 25 запуска имеют по два входа, по одному иэ которых подключены к источнику постоянного напряжения (не показан).

Второй вход блока 24 синхронизации частоты подключен к датчикам 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9, а второй вход блока 25 первоначального запуска соединен с вторым выходом блока 24 синхронизации частоты колебаний, Блок 24 синхронизации частоты колебаний прикреплен неподвижно к траверсе 19 (см. фиг. 2) и конструктивно выполнен в виде электромагнита 26 постоянного тока, стальной упругой пластины 27 с фрикционной накз 13487 ладкой 28, рычага 29, соединяющего пластину 27 с якорем 30 электромагнита 26, пружины 31, ограничителей 32 и и 33 и замыкающихся контактов 34 и 35. 5

Блок 25 запуска представляет собой RS-триггер с раздельными входами.

Стенд работает следующим образом.

Посредством механизмов 7 и 8 пред- 10 варительного закручивания осуществляется закрутка торсионов 1 и 2 на одинаковые по величине, но противоположные по знаку углы, равные половине технологически заданного. Маховик 9 при этом остается неподвижным и занимает по отношению к датчику 17 и 18 амплитуды колебаний среднее положение, Катушка электромагнита 26 блока

24 синхронизации частоты колебаний подключается к источнику постоянного напряжения. Якорь 30 электромагнита

26, преодолевая сопротивление пружины 31, притягивается, При этом фрикционная накладка 28 посредством рычага 29 и пластины 27 прижимается к боковой поверхности маховика 9.

Одновременно с подключением катушки электромагнита 26 к источнику З0 постоянного напряжения на вход S триггера блока 25 запуска подается сигнал, который переводит триггер из состояния "0" в состояние "1". Логическая единица при поступлении на вход блока 21 длительности и направ— ления вращения маховика преобразуется в этом блоке в команду, обуславливающую включение переключателя 22 для питания трехфазных обмоток 14 и 15 индукторов 12 и 13 от генератора 23 переменного тока с прямой последовательностью фаз, В воздушном зазоре

1 отделяющем маховик 9 от индукторов

l2 и 13, возбуждается бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 поворачивается, например, в направлении часовой стрелки, Вместе с маховиком 9 в направлении часовой стрелки приходит в движение фрикционная накладка 28, При этом стальная пластина 27 изгибается и замыкает контакт 35, Величина изгиба пластины 27 и ход фрикционной накладки 28 определяются ограничителем 33 °

В момент замыкания контакта 35 блок 24 синхронизации частоты колебаний вырабатывает сигнал, котооый

l3 поступает на вход R триггера блока

25 запуска и возвращает его в состояние "0". Дальнейшее управление процессом запуска стенда до технологически заданного угла закрутки торсионов 1 и 2 осуществляется блоком 24 синхронизации частоты колебаний.

При движении маховика 9 в направлении часовой стрелки контакт 35 остается все время замкнутым. При не-. котором угле закрутки торсионов 1 и

2 маховик 9 останавливается, а затем под действием упругих сил торсионов

1 и начинается его движение в обратном направлении, т ° е. против часовой стрелки. Вместе с маховиком 9 против часовой стрелки перемещается фрикционная накладка 28, что обуславливает сначала размыкание ограничителя 33> а затем эамь1кание контакта

34, Движение фрикционной накладки 28 и величина изгиба пластины 27 при этом определяются ограничителем 32.

Размыкание ограничителя 33 приводит к появлению на выходе блока 24 синхронизации частоты колебаний сигнала, который поступает на вход блока 21 длительности и направления вращения маховика и преобразуется в команду, обуславливающую подключение переключателем 22 трехфаэных обмоток 14 и

15 индукторов 12 и 13 к генератору

23 переменного тока с обратной последовательностью фаэ. Направление бегущего магнитного поля индукторов

12 и 13 при этом меняется на противоположное, что вызывает изменение направления действия электромагнитного момента, действующего на маховик- 9, и его движение против часовой стрелки. При определенном угле закрутки торсионов 1 и 2, большем предыдущего, маховик 9 останавливается, а затем под действием упругих сил торсионов 1 и 2 начинается его движение по часовой стрелке. Ограничитель 32 размыкается, а ограничитель 33 замыкается, При этом на выходе блока 24 синхронизации частоты колебаний появляется сигнал, который при поступлении на вход блока 21 длительности и направления вращения маховика преобразуется в команду,. обуславливающую подключение переключателем 22 трехфаэных обмоток 14 и

15 индукторов 12 и 13 к генератору

23 переменного тока с прямой последовательностью фаэ, Дальнейшая рабо1348713 тя стенда ня участке запуска до технологически заданного угла закрутки торсионон 1 и 2 осуществляется по аналогии с оп»»санным вь»»»»е с тем отличием, что угол закрутки торсионон

1 и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 непрер »нно возрастают.

В некоторый момент времени угол закрутки торсионон l и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 достигают величины, равной углу срабатывания датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний.

При этом на выходе последних появляется сигнал, отключающий катушку электромагнита 26 от источника постоянного напряжения, Якорь 30, рычаг

29 и пластина 27 под действием пружины 31 возвращаются в исходное состояние, при котором фрикционная наклад20 ка 28 отделена воздушным зазором от боковой поверхности маховика 9. Блок

24 синхронизации частоты колебаний, выполнив свои функции, автоматически выводится из работы, 5

Тяк»»»» обр зом, блок 25 запуска и блок 24 синхронизации частоты колебаний обеспечивают на участке зяпуска стенда до технологически заданного угля закрутки торсионов 1 и 2 пере»»»»юче»»»»е трехфязных обмоток 14 и 15 дуговых инд гкторо»з 12 и 13 на питание от генератора 23 переменного тока поочередно с прямой и обратной последо»зательностьKl фаз с частотой, равнои собстненнои частоте колебаний механической системы маховик 9 — торсионы 1 и 2. При этом возникает резонянсньп! режим работы, Посзе »»ступ.»ения датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 в работу осуц»ес тнляется автоматический режим поддержя»»ия заданного угла закрутки торсионов и 2, в реализации которого наряду с датчиками 17 и 18 участвуют блок 20 преобразования угловой погрешности закрутки, блок 21 длительности и направляющая вращения маховика, переключатель 22, генератор 23 переменного тока, индукторы 12 и 13 с трехфаэными обмотками

14 и 15 и маховик 9, В этом режиме стенд работает следующим образом.

Датчики 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 вырабатывают импульсы, длительность которых определяется временем нахождения пластины-флажка 16 в их зазоре, т.е. разностью между действ»»тель»»ым углом закрутки

4!>

50 торсионов 1 и 2 и технологически заданным его значением. Блок 20 преобразован»»я угловой погрешности закрутки при поступлении на его вход сигнала с датчика 17 или 18 усиливает и преобразует этот сигнал в импульс строго постоянной величины, затем напряжение пилообразной формы со строго линейной зависимостью от времени ня участке уменьшения и далее, после сравнения с опорным напряжением, преобразует н импульс определенной длительности, который передается на вход блока 21 длитель»»ости и направления вращения маховика, Этот блок на время, равное длительности поступившего на его вход импульса, вырабатывает команду на включение переключателя 22 и подключе»и»е им трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 23 переменного тока с прямой или обратной последовательностью фаз ° На внешней поверхности маховика 9 при это.» развивается злектромягни-ный вращающий момент, среднее (3B половину периода колеба»»ия) значение которого определяется временем подключения трехфязных обмоток 14 и 15 к генератору 23 т,е ° величиной фактического угла закрутки торсионов 1 и 2, Так, при уменьшении этого угла длительность импульсон датчиков 17 и 18 уменьшается, а время подключения трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 23 переменного тока возрастает, Это приводит к увеличению среднего значения вращающего момента, увеличению амплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки торсионон 1 и 2 ° Наоборот, при увеличении угла закрутки торсионон и 2 длительность

»»»»пуль».он датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 возрастает, а время подключения трехфазных обмоток

14 и 15 к генератору 23 переменного тока и среднее знячение вращающего момента уменьшаются ° Это обуславлинает уменьшение амплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки торсионов

) и 2 °

Ф о р м у л я и з о б р е т е н и я

Стенд для резонансных испытаний торсионов, содержащий генератор переменного тока, ферромагнитный маховик, предназначенный для соединения с концами торсионов, расположенные диаметрально протиноположно относительно

1348713

Риг с

Составитель B. Лазарева

Редактор И, Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор Л, Пилипенко

Заказ 5182/42 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 маховика механизмы для предварительного закручивания соответствующих торсионов и дуговые трехфазные индукторы, датчики амплитуды колебаний

5 маховика и связанную с выходами датчиков измерительную схему в виде последовательно соединенных блока преобразования угловой погрешности закрутки торсионов, блока длительности и направления вращения маховика и переключателя, второй вход которого соединен с генератором переменного тока, а выход — с индукторами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це-. лью снижения трудоемкости, энергозатрат и времени запуска путем автоматизации процесса запуска и осуществления резонансного режима работы стенда на участке разгона, он снабжен последовательно соединенными источником постоянного напряжения, блоком синхронизации частоты колебаний и блоком запуска, выходы датчиков амплитуды колебаний соединены с вторым входом блока синхронизации частоты, второй выход которого соединен с вторым вхо-. дом блока длительности и направления вращения маховика, третий вход которого соединен с блоком запуска, второй вход которого соединен с первым входом блока синхронизации частоты колебаний.