Стенд с замкнутым силовым контуром для испытаний ведущих мостов транспортных средств

 

Стенд содержит основание, технологический ведущий мост, входной вал которого установлен соосно с входным валом испытываемого моста и кинематически соединен с ним через нагружатель с соединительным валом, приводной электродвигатель, замыкающие передачи, связанные с боковыми полуосями мостов, и измеритель крутящего момента. Нагружатель выполнен в виде эластичной шкивоременной передачи, жесткого соединительного карданного вала и регулируемого фрикционного ограничителя крутящего момента. Шкивы упомянутой ременной передачи жестко связаны с входным валом испытываемого моста и с карданным валом. В результате повышается точность воспроизведения эксплуатационных режимов нагружения испытываемых мостов. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для ресурсных испытаний и обкатки ведущих мостов транспортных средств.

Известны стенды для обкатки и испытания ведущих мостов транспортных средств, включающие технологический ведущий мост, испытуемый мост, силовой привод (например, электродвигатель), нагружающее устройство для создания регулируемой нагрузки на силовую передачу моста, а также кинематические связи, объединяющие в единую замкнутую силовую цепь силовой привод, испытуемый мост и нагружающее устройство [1] .

Таков стенд [2] , выполненный по вышеописанной схеме и включающий электродвигатель, соединительные механические муфты, испытуемый мост, технологический мост, замыкающие передачи - шкивы на двух сторонах испытуемого моста, шкивы на двух сторонах технологического моста, кинематическую передачу между испытуемым и технологическим мостом, устройство для создания нагрузки на внутренние силовые элементы моста и измеритель крутящего момента.

Принцип действия такого стенда следующий. Электродвигатель создает тяговый момент и обеспечивает вращение входного вала испытуемого моста через одну из соединительных муфт. С помощью шкивов кинематической передачи вращение передается на технологический мост и через его внутренние силовые элементы и выходной вал с помощью соединительной муфты на устройство для создания нагрузки (гидравлический или электродинамический тормоз).

Нагрузка, устанавливаемая средствами управления - устройством нагружения, оценивается при помощи измерителя крутящего момента.

Основным недостатком данного стенда является наличие дорогостоящего сложного устройства нагружения, которое в свою очередь требует подвода энергии большой мощности для рассеивания энергии испытательной нагрузки на мост.

Известен стенд [3] , взятый в качестве прототипа, исключающий недостаток вышеописанного стенда. Стенд включает приводной электродвигатель, измеритель крутящего момента, замыкающие передачи: кинематическую связь - радукторы зубчатые нагружателя и боковые соединительные муфты, муфту создания нагрузки, соединительный упругий вал, испытуемый и технологический мосты, включенные в замкнутый силовой контур.

Стенд работает следующим образом. Электродвигатель приводит во вращение через измеритель крутящего момента входной вал редуктора нагружателя. Два выходных вала этого редуктора через муфты и гибкий вал приводят во вращение испытуемый и технологический мосты, которые через упомянутые выходные валы и соединительные муфты связаны кинематически без скольжения относительного прокручивания валов мостов посредством боковых зубчатых редукторов. Испытуемая нагрузка в виде крутящего момента создается посредством углового закручивания упругого вала через муфту создания нагрузки.

В таком стенде отсутствует дорогостоящее устройство нагружения, требующее подвода энергии большой мощности. Недостатком описанного стенда является наличие зубчатых редукторов и гибкого вала, без которых невозможно создать крутящий момент нагрузки на внутреннюю передачу испытуемого моста.

Зубчатые редукторы являются механическими элементами, которые провоцируют появление вибрационных и шумовых помех, создаваемых при передаче момента через зубчатые пары. Вследствие этого, стенд с подобной кинематической схемой затруднительно или невозможно использовать для исследования акустических и вибрационных характеристик мостов. Данные характеристики определяют объективное качество изготовления моста как агрегата автомобиля.

Недостатки приведенных выше испытательных стендов, а именно необходимость использования дорогостоящих нагружателей момента, требование подвода энергии большой испытательной мощности, появление дополнительных акустических и вибрационных помех, можно исключить, если в стенде, выполненном по замкнутой схеме нагружения, редукторы жестких кинематических связей заменить на эластичные ременные передачи с небольшим скольжением (конструкционным проскальзыванием), устройство нагружения в виде поворотной муфты и упругого вала заменить на регулируемый фрикционный ограничитель крутящего момента с небольшой скоростью скольжения и малой энергией скольжения, а воспроизведение испытательной нагрузки обеспечить за счет разных диаметров шкивов на входных валах испытываемого и технологического мостов.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности воспроизведения эксплуатационных режимов нагружения за счет исключения вибрационных и акустических помех кинематической структуры стенда, а также удешевление испытаний за счет исключения требований большого подвода испытательной мощности.

Задача решается стендом с замкнутым силовым контуром для испытаний ведущих мостов транспортных средств, содержащим основание, технологический ведущий мост, входной вал которого установлен соосно с входным валом испытываемого ведущего моста и кинематически соединенного с ним через нагружатель и соединительный вал, приводной электродвигатель, замыкающие передачи, соединенные с боковыми полуосями мостов, и измеритель крутящего момента, в котором, согласно изобретению, нагружатель выполнен в виде эластичной шкивоременной передачи, соединительного карданного вала и регулируемого фрикционного ограничителя крутящего момента, при этом один шкив упомянутой ременной передачи жестко связан с входным валом испытываемого моста, второй - с карданным валом, а ограничитель жестко посажен на входном валу технологического моста. В таком стенде шкивы передачи нагружателя выполнены разновеликими с диаметрами, выбранными из соотношения d/d1= 0,5-1%.

Ограничитель крутящего момента в стенде выполнен с малыми скоростью и энергией скольжения. Измеритель крутящего момента последовательно соединен с механическим фильтром вибрационных помех, выполненным в виде вязкостной муфты.

В таком стенде целесообразно замыкающие передачи выполнять также в виде эластичных шкивоременных передач.

Такое выполнение стенда позволит обеспечить точность воспроизведения эксплуатационных режимов нагружения, чередование максимальных и минимальных нагрузок на входных валах и и боковых осях мостов, повысить долговечность стенда, экономичность испытаний. Предлагаемое выполнение шкивов стенда подобрано опытным путем и является оптимальным, снижает нагруженность замыкающих передач, способствуя этим повышению надежности стенда.

Заявителю не известны аналогичные стенды, включающие совокупность предлагаемых существенных признаков, обеспечивающих конструкции положительный результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого стенда критериям "новизна" и "существенные отличия". Предлагаемый стенд поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан его общий вид; на фиг. 2 - ограничитель крутящего момента.

Стенд включает приводной электродвигатель 1, измеритель 2 крутящего момента, вязкостную муфту 3 привода, нагружатель в виде шкивоременной передачи - шкивов 4, 5 и эластичной ременной передачи 6, соединительного жесткого карданного вала 7; регулируемого фрикционного ограничителя 8 крутящего момента; замыкающие шкивоременные передачи - шкивы 9, 10, 11, 12 и эластичные ременные передачи 13, 14; испытуемый мост 15, технологический мост 16, включенные в замкнутый силовой контур.

В статическом состоянии двигатель 1 посредством соединительных элементов - валов, муфт (не обозн. ) последовательно соединен с измерителем 2 момента, вязкостной муфтой 3, шкивом 4 и входным валом (не обозн. ) моста 15, причем шкив 4 жестко связан с входным валом моста 15. Шкив 4 посредством ременной передачи 6 связан со шкивом 5 привода технологического моста 16. Шкив 5 посредством карданного вала 7 связан с ограничителем 8 крутящего момента, жестко соединенным с входным валом (не обозн. ) моста 16. Шкивы 9, 10 моста 15 посредством замыкающих эластичных ременных передач 13, 14 связаны со шкивами 11, 12 моста 16. В стенде элементы 1, 2, 3, 5, 15 и 16 удерживаются опорными силовыми соединениями (не показаны) на основании - фундаментной плите (не обозн. ) и сохраняют относительное расположение в пространстве. Шкивы 4 и 5 выполнены с разновеликими диаметрами, причем шкив 5 выбирается большим или меньшим относительно шкива 4 в зависимости от того, прикладывается ли к мосту 15 обратный тормозной либо прямой тяговый момент. Целесообразно диаметры шкивов выбирать из соотношения d/d1= 0,5-1%.

Вязкостная муфта 3 выполняет роль механического фильтра вибрационных помех, которые возникают в двигателе 1. Ременные передачи 6, 13, 14 обладают упругими и фрикционными свойствами и уменьшают вибрационные помехи, передающиеся между мостами 15 и 16.

Ограничитель 8 крутящего момента показан схематично на фиг. 2 и выполнен с малыми скоростью и энергией скольжения.

Входной вал моста 16 несет на конце фланец 17 карданной передачи, который болтами 18 скреплен с корпусом 19 ограничителя момента. К корпусу 19 с помощью подвижных штифтов 20, пружин 21 и гаек 22 притянута нажимная пластина 23. Между корпусом 19 и пластиной 23 зажат диск 24, внутренняя центральная часть которого имеет шлицы (не показано). С этими шлицами диска 24 соединен шлицевой конец карданного вала 25, другой конец которого карданным шарниром 26 соединен с валом 7 привода технологического моста 16.

Диск 24 ограничителя 8 крутящего момента благодаря нормированному сжатию корпусом 19 и пластиной 23 может проворачиваться, если момент скручивания между валом 25 и входным валом моста 16 превысит нормированный момент трения.

Стенд работает следующим образом.

Электродвигатель 1 приводит во вращение вал измерителя 2 крутящего момента и вязкостную муфту 3, второй конец которой посредством соединительной части вращает входной вал моста 15 вместе с закрепленным на нем шкивом 4.

Внутренняя зубчатая передача (силовая не обозначена) испытуемого моста 15 приводит во вращение боковые полуоси с закрепленными на них шкивами 9 и 10. Ременные передачи 13 и 14 приводят во вращение шкивы 11 и 12 технологического моста 16, которые в свою очередь через связанные с ними полуоси и зубчатую передачу моста 16 вынуждают вращаться входной вал этого моста и соединенные с ним корпус 19 и пластину 23 ограничителя 8 крутящего момента. Диск 24 ограничителя 8 через связанные с ним вал 25, карданный шарнир 26, вал 7, шкив 5 и ременную передачу 6 получает вращение от шкива 4.

Так как шкивы 4 и 5 имеют разновеличинные диаметры, валы 25 и 7 привода моста 16 и его входной вал вращаются с разной угловой скоростью. Частично разница угловых скоростей валов компенсируется за счет упругого проскальзывания ременных передач 6, 14, 13. Оставшаяся несогласованность угловых скоростей компенсируется медленным проворачиванием диска 24 относительно корпуса 19 ограничителя 8 крутящего момента.

Экспериментальным путем подобраны величины диаметров шкивов (d/d1) 4 и 5 таким образом, чтобы при максимальном заданном крутящем моменте относительная угловая скорость скольжения диска 24 относительно корпуса 19 составляла 30-60 оборотов в минуту (0,5-1 оборот в секунду). В зависимости от величины натяжения ремней ременных передач 6, 13, и 14 и скорости вращения двигателя 1 различие в диаметрах шкивов может составлять 0,5-1%.

Эффективность снижения конструкционных вибрационных и акустических помех связана с отсутствием шума вспомогательных зубчатых передач, с виброзащитными свойствами ременных передач, участвующих в кинематических связях между технологическим и испытуемым мостами, и защитными свойствами вязкостной муфты 3, блокирующей передачу структурного шума от электродвигателя на испытуемый мост.

Таким образом, достигается поставленная задача - создание стенда с низким структурным вибрационным и акустическим шумом и отсутствием дорогостоящих и требующих подвода энергии большой мощности тормозных устройств. Невысокая энергия трения в ограничителе момента обеспечивает его высокую долговечность. Низкая относительная скорость скольжения элементов ограничителя момента вносит незначительные вибрационные и акустические помехи в полосе частот, значительно отличающейся от полосы частот информационного шума испытуемого моста.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1343261, з-но 17.03.86; опубл. 07.10.87; кл. G 01 М 13/02, "Стенд с замкнутым силовым контуром для испытания ведущих мостов транспортных средств" (аналог).

2. Авторское свидетельство СССР 1633305, з-но 30.03.89; опубл. 07.03.89; опубл. 07.03.91; кл. G 01 М 13/02, "Стенд с замкнутым силовым контуром для испытания ведущих мостов транспортных средств" (аналог).

3. Фалькевич Б. С. и Диваков Н. В. Испытания автомобиля. Учебное пособие для машиностроительных вузов. - М. : Машгиз, 1952, с. 187-188, "Стенд с замкнутым силовым контуром для испытания ведущих мостов транспортных средств" (прототип).

Формула изобретения

1. Стенд с замкнутым силовым контуром для испытаний ведущих мостов транспортных средств, содержащий основание, технологический ведущий мост, входной вал которого установлен соосно с входным валом испытываемого ведущего моста и кинематически соединен с ним через нагружатель и соединительный вал, приводной электродвигатель, замыкающие передачи, связанные с боковыми полуосями мостов, и измеритель крутящего момента, отличающийся тем, что нагружатель выполнен в виде эластичной шкивоременной передачи, жесткого соединительного карданного вала и регулируемого фрикционного ограничителя крутящего момента, при этом один шкив упомянутой ременной передачи жестко связан с входным валом испытываемого моста, второй - с карданным валом, а ограничитель посажен на входном валу технологического моста.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что шкивы передачи нагружателя выполнены разновеликими с диаметрами, выбранными из соотношения d/d1= 0,5-l%.

3. Стенд по пп. 1-2, отличающийся тем, что ограничитель крутящего момента выполнен с малыми скоростью и энергией скольжения.

4. Стенд по пп. 1-3, отличающийся тем, что измеритель крутящего момента последовательно соединен с механическим фильтром вибрационных помех, который выполнен в виде вязкостной муфты.

5. Стенд по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что замыкающие передачи выполнены в виде эластичных шкивоременных передач.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 15.02.2006

Извещение опубликовано: 20.02.2007        БИ: 05/2007

---