Стенд для резонансных испытаний торсионов

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к стендам для резонансных иснытаний торсионов, и может быть использовано дпя усталостных испытаний на кручение торсионных валов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда, повышение его производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружеиия торсионов . Для этого известный стенд снабжен устройством измерения И регистрации жесткости торсионных валов в процессе их испытаний на усталость, содержащим логическую схему И 2 7 двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель 30 режима работы, логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 53. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 0 01 Н 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4213951/31-27 (22) 24,03,87 (46) 30.09.88. Бюл. У 36 (71) Пермский политехнический институт (72) А,Д,Коротаев, П.Н.11ылев, Е.М.Огарков, В.А,Русов и Л.Г.Сидельников (53) 658.562.012.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1348713, кл. О 01 Н 1/10, 1986. (54) СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ТОРСИОНОВ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам дпя резонансных испытаний торсионов, и

„„SU„„1427183 А1 может быть использовано для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда, повышение его производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов, Для этого известный стенд снабжен устройством измерения и регистрации жесткости торсионных валов в процессе их испытаний на усталость, содержащим логическую схему И 27 двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель 30 режима работы, логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 33. ж

1 ил.

14271 83

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стендам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов используемых в подвесЭ

5 ках транспортных машин различного наз нач ения .

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей, повышение производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов путем определения величины жесткости в процессе их испытаний, На чертеже представлена блок-схема стенда.

Испытуемые торсионные валы (торсионы) 1 и 2 соединяются посредством муфт-адаптеров 3-6 с механизмами 7 и

8 предварительного закручивания и 20 концами вала ферромагнитного маховика 9, установленного в подшипниках 10 и 11, В направлении,:диаметрально противоположном механизмам 7 и 8 предварительного закручивания относитель- 25 но маховика 9, с минимальным по величине воздушными зазорами установлены трехфаэные дуговые индукторы 12 и 13, несущие на поверхностях,,обращенных к маховику 9, трехфаэные обмотки 14 3р и 15, На маховике 9 неподвижно закре- плена электропроводящая пластина-флажок 16, изготовленная из немагнитного материала и являющаяся подвижной частью датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 ° Датчики 17 и 18 крепятся на траверсе 19, имеющей продольные прорези для установки различных величин техйологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2. 40

Система автоматизации процесса испытаний функционально представляет собой совокупность трех устройств.

Первое устройство предназначено дпя автоматизации процесса запуска и осуществления резонансного режима работы на участке разгона др технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Конструктивно оно выполнено в виде последовательно соединенных источника 20 постоянного напряжения, блока 21 синхронизации частоты колебаний, блока 22 запуска, блока 23 длительности и направления вращения маховика 9, переключателя

24, второй вход которого соединен с

55 генератором 25 переменного тока, а выход- с обмотками 14 и 15 трехфаэных дуговых иидукторов 12 и 13, Блок 21

2 синхронизации частоты колебаний имеет второй вход, соединенный с выходамн датчиков 17 и 18, а второй выход, соединенный с вторым входом блока 23 длительности и направления вращения маховика 9, Блок 22 запуска также имеет второй вход, соединенный через кнопку "Запуск стенда с первым входом блока 21 синхронизации частоты колебаний.

Второе устройство осуществляет резонансный режим работы и поддержание с заданной точностью технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостных испытаний. Это устройство наряду с блоком 23 длительности и направлений вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и обмоток 14 и 15 трехфазных дуговых индукторов 12 и 13 содержит блок 26 преобразования угловой погрешности, вход которого соединен с выходами датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний, а выход с третьим входом блока 23 длительности и на" правления вращения маховика 9.

Третье устройство производит измерения и регистрацию величины жесткости торсионных валов 1 и 2 в процессе их испытания. Оно включает последовательно соединенные с датчиком

17 амплитуды колебаний маховика 9 логическую схему И 27, двоичн -десятичный счетчик 28, решающее устройство

29, переключатель 30 режима работы, логическую схему HJIH 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 33, соединенную выходом с вторым входом решающего устройства 29, на второй выход которого подключено печатающее устройство 34.

Логическая схема И 27, двоично-десятичный счетчик 28 и логический элемент

ИЛИ 31 имеют вторые входы, соединенные соответственно с выходом таймера

32, выходом логического элемента ИЛИ

31 и через кнопку "Пуск цикла" с источником 35 питания, Таймер 32 также имеет второй вход, через который устанавливается время длительности цикла измерения жесткости торсионов 1 и 2.

Посредством механизмов 7 и 8 предварительного закручивания проиэводится закрутка торсионных валов 1 и 2 на одинаковые по величине, но различные по знаку углы, равные половине технологически заданного. Маховик 9

1427 1 при этом остается неподвижным, а пластина-флажок 16 занимает по отношению к датчикам 17 и 18 амплитуды среднее полажение.

Включается источник постоянного напряжения 20, Кнопкой "Запуск стенда" на вход S блока 22 подается сигнал, который переводит блок 22 из состояния "0" в состояние "1"; Логическая единица при поступлении на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 преобразуется в этом блоке в команду, обусловливающую включение переключателя 24,для питания 15 трехфазный обмоток 14 и 15. от генератора 25 переменного тока с прямой последовательностью фаз. В воздушном зазоре, отделяющем маховик 9 от дуго вых индукторов 12 и 13, возбуждается 20 бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 поворачивается, например, в направлении часовой стрелки. При этом блоком 21 синхронизации частоты вырабатывается сигнал, кото- 25 рый поступает на вход В блока 22 запуска и возвращает его в состояние

"0". Дальнейшее управление процессом запуска стенда до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 осуществляется блоком 21 синхронизации частоты беэ участия блока 22 запуска.

При некотором угле закрутки торсионных валов 1 и 2 маховик 9, следуя в направлении часовой стрелки, останавливается, а затем под действием упругих сил торсионных валов 1 и

2 начинается его движение в обратном направлении, т.е. против часовой г 40 стрелки. На выходе блока 21 синхронизации частоты при этом появляется сигнал, который поступает на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 и преобразуется 45 в этом блоке в команду, обусловливакщую подключение переключателем 24 трехфазнь1х обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока с обратной последовательностью фаз. Направление

50 бегущего магнитного поля дуговых индукторов 12 и 13 изменяется на утротивоположное, что вызывает изменение направления действия электромагнитного момента, приложенного к маховику

9, и его движение против часовой

55 стрелки. При определенном угле закрутки торсионных валов 1 и 2, большем предыдущего, маховик 9 останавливает83

4 ся, а затем под действием упругих сил торсионных валов l и 2 начинается его движение по часовой стрелке, На выходе блока 21 синхронизации частоты при этом появляется сигнал, который при поступлении на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 преобразуется в команду, обусловливающую подключение переключателем 24 трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 с прямой последовательностью фаз. Дальнейшая работа стенда на участке запуска до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 осуществляется по аналогии с описанным выше циклом работы с тем лишь отличием, что угол закрутки торсионных валов 1 и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 непрерывно возрастают.

В некоторый момент времени угол закрутки торсионных валов 1 и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 непрерывно возрастают. При этом на выходе датчиков 17 и 18 появляется сигнал, который поступает на второй вход блока 21 синхронизации частоты и отключает его от источника постоянного напряжения 20, Таким образом, блок 21 синхронизации частоты, осуществив совместно с блоком 22 запуска, блоком 23 длительности и направления вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и дуговьг ми индукторами !2 и 13 запуск стенда в резонансном режиме до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2, автоматически выводится из работы, После вступления в работу датчиков !7 и 18 в стенде осуществляется автоматический режим поддержания заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостных испытаний, В реализации данного режима наряду с датчиками 17 и 18, участвуют блок 26 преобразования угловой погрешности, блок 23 длительности и направления вращения маховика 9, переключатель 24, генератор 25 переменного тока, дуговые индукторы 12 и

13 и маховик 9. При этом стенд работает следующим образом.

Датчики 17 и !8 амплитуды колебаний маховика 9 вырабатывают импульсы, длительность которых определяется временем нахождения пластиньг флажка 16 в их зазоре, т.е. раз1427183 ностью между действительным углом закрутки торсионных валов 1 и 2 и технологически заданным его значением, Блок 26 преобразования угловой погрешности при поступлении на его вход сигнала с датчика 17 или 18 усиливает и преобразует этот сигнап в импульс постоянной величины, а затем в напряжение пилообразной формы 10 с линейной зависимостью от времени на участке уменьшения и далее после сравнения с опорным напряжением и импульс определенной длительности, который передается на вход блока 23 !5 длительности и направления вращения. маховика 9. Этот блок на время, равное длительности поступившего на его вход импульса, вырабатывает команду на включение переключателя 24 и под- 20 ключение им трехфазных обмоток 1 4 и

15 к генератору 25 переменного тока с прямой или обратной последовательностью фаз. На внешней поверхности маховика 9 при этом развивается элек- 25 тромагнитный вращающий момент, среднее (за половину периода колебания значение которого определяется временем подключения трехфазных обмоток

14 и 15 к. генератору 25, т.е. величи- 30 ной фактического угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Так, при уменьшении этого угла длительность импульсов датчиков 17 и 18 уменьшается, а время подключения трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока возрастает. Это приводит к увеличению среднего значения: вращаницего момента, увеличению амплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки 40 торсионных валов 1 и 2. Наоборот, при увеличении угла закрутки торсионных валов 1 и 2 длительность импуль. сов датчиков 17 и 18 возрастает, а время подключения трехфаэных обмоток 45

14 и 15 к генератору 25 и среднее значение вращающего момента уменьша- . ются. Это обусловливает уменьшение амплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки торсионных валов 1 и 2.

Измерение и регистрация жесткости испытуемых торсионных валов 1 и 2 может производиться в одиночном или циклическом режимах.

Устройство измерения и регистрации жесткости торсионов 1 и 2 в одиночном режиме работает следующим образом.

Через второй вход, таймера 32 устанавливается время длительности цикла С . В оперативную память решающего устройства 29 заносится величина коз ффщие нт а

k=4« y/t„, где у — момент инерции, Переключатель 30 режима работы переводится в положение Отключено", Нажимается кнопка "Пуск цикпа . При этом " 1" с выхода источника 35 питания через логическую схему ИЛИ 31. поступает на вход таймера 32, который начинает отсчитывать время цикла t .

Одновременно с началом отсчета времени с выхода таймера 32 на второй вход логической схемы И 27 поступает "1".

Двоично-десятичный счетчик 28 при этом начинает считать количество импульсов N поступающих на первый вход логической схемы И 27 с выхода датчика 12 амплитуды колебаний маховика

9. По окончании времени цикла Сц на второй вход логической схемы И 27 с выхода таймера 32 подается "О" и процесс заполнения двоично-десятичного счетчика 28 прекращается. Сосчитанное количество импульсов N в двоично-десятичном коде поступает на первый вход решающего устройства 29 и заносится в его память. Одновременно логической схемой HE ЗЗ на второй вход решающего устройства 29 подается сигнал, который запускает решающее устройство 29 для вычисления жесткости торсионных валов 1 и 2 по формуле:

C=kN

Рассчитанная величина жесткости торсионных валов 1 и 2 выдается на индикацию решающего устройства 29 или с его второго выхода на внешнее печатающее устройство 34.

При работе устройства измерения и регистрации жесткости торсионов 1 и 2 в циклическом режиме переключатель 30 переводится в положение "Включено", Далее цикл измерения жесткости торсионов 1 и 2 производится аналогично циклу одиночного режима. По окончании цикла с выхода решающего устройства 29 через переключатель режима работы 30 на вход логической схемы

ИЛИ 31 йоступает "I которая передает ся на вход т ай ме р а 32 . Ци кл и эмерения rioвторяется и т,д.

Формула изобретения

Составитель В,Пучинский

Редактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук

Корректор В. Романенко

Подписное

Заказ 4842/36 Тираж 524.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

7 1 427

В качестве решающего устройства

29 может быть использован микрокалькулятор "Электроника МК-46".

Таким образом, в стенде осущест5 вляется измерение и регистрация жесткости торсионных валов в процессе их испытания на усталость, что расширяет

его функциональные возможности, По . изменению величины жесткости торсионов определяется начальный момент появления трещин усталости и окончание процесса испытаний. При этом отпадает необходимость в проведении испытаний до полного разрушения торсионов, в результате чего сокращается время испытаний и повышается производительность стенда. Существенно возрастает достоверность о допустимом количестве нагружения.торсионов. 20

Стенд для резонансных испытаний торсионов, содержащий ферромагнитный 25 маховик, предназначенный для соединения с концами торсионов, расположенные диаметрально противоположно относительно маховика механизмы для предварительного закручивания соответствующих торсионов и дуговые трехфазные индукторы, датчики амплитуды колебаний маховика и устройство для автоматизации процесса запуска и поддержания технологически заданного угла закрутки торсионов в виде последовательно соединенных источника постоянного напряжения, блока синхронизации частоты колебаний, блока запуска, блока длительности и направления Вращения 40 маховика и переключателя, а также генератора переменного тока и блока преобразования угловой погрешности закрутки торсионов, в котором блок синхронизации частоты колебаний имеет вто- 45 .рой вход, соединенный с выходами дат-

183 8 чиков амплитуды, и второй выход, соединенный с вторым входом блока длительности и направления вращения маховика, блок запуска имеет второй вход, соединенный через кнопку "Запуск стенда с первым входом блока синхронизации частоты колебаний, переключатель содержит второй вход, соединенный с генератором переменного тока и выход, соединенный с дуговыми трехфазными индукторами, а блок преобразования угловой погрешности входом соединен с выходами датчиков ам" плитуды, а выходом — с третьим входом блока-.длительности и направления вращения маховика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, повышения производительности и увеличения достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов эа счет определения величины жесткости в процессе из испытаний, он снабжен последовательно соединенными с выходом одного иэ датчиков амплитуды колебаний маховика логической схемой

И, двоично-десятичным счетчиком, решающим устройством, переключателем режима работы, логической схемой ИЛИ, таймером и логической схемой НЕ, а также кнопкой "Пуск цикла", источни" ком -питания и печатающим устройством, при этом логическая схема И и двоично-десятичный счетчик вторыми входами соединены соответственно с выходом таймера и выходом логической схемы

ИЛИ, которая вторым входом соединена через кнопку "Пуск цикла" с источником питания, логическая схем НЕ выходом соединена с вторым входом решающего устройства, к второму выходу которого подключено печатающее устройство, а задание длительности цикла измерения жесткости торсионов производится через второй вход таймера.