Стенд для испытаний шаровых шарниров

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шаровых шарниров или рулевых тяг автомобилей на долговечность с имитацией эксплуатационных нагрузок и движений. Стенд содержит силовую раму с опорными элементами для закрепления пальца шарнира, два силовых привода для создания динамического воздействия на шаровые шарниры в продольном и поперечном направлениях относительно оси пальца, два привода создания рабочих движений - поворота пальца и качания корпуса шарнира. В стенде применены пневматические цилиндры двустороннего действия с регулируемыми усилиями, механизм качания корпусов шарниров выполнен в виде траверсы с посадочными местами для корпусов двух шаровых шарниров и с установленным посередине траверсы подшипниковым узлом развязки усилий для исключения взаимного влияния силового воздействия на шаровые шарниры в продольном и поперечном направлениях. При этом опорами качания траверсы служат сферы испытываемых шарниров, а центры сфер шарниров находятся на одной линии с осью узла развязки. Технический результат - упрощение конструкции стенда, максимальное приближение условий испытаний к эксплуатационным путем создания одновременно циклической осевой нагрузки на вырыв и вдавливание пальца, циклической боковой нагрузки на корпус шарнира, поворота шарового пальца вокруг оси и качания корпуса шарнира на сфере пальца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шаровых шарниров или рулевых тяг автомобилей на долговечность с имитацией эксплуатационных нагрузок и движений.

В автомобильной промышленности широко используются различного рода стенды, предназначенные для испытаний элементов подвески (амортизаторов, пружин, тормозных систем, упругих муфт и т.п.) или для испытаний подвески в целом (см. патент Российской Федерации №2043615 с приоритетом от 16.06.92, патент №2033600 с приоритетом от 05.08.91, патент 2129710 с приоритетом от 21.02.96).

Из заявки ФРГ №4208014, опубликованной 18.02.93, известен стенд для испытаний подвески передней оси автомобиля. В заявке указывается, что при проведении испытаний передних подвесок легковых автомобилей, имеющих нелинейные демпфирующие элементы, большое значение имеет точный учет всех действующих в реальных условиях движения силовых факторов, в том числе и тормозных моментов и сил. В этих целях предложен испытательный стенд, дающий в отличие от известных такую возможность. Вместо переднего колеса монтируется примерно соответствующий массе колеса измерительный комплект, состоящий из диска, тормозного устройства, системы рычагов, датчиков, с соответствующей коммутационной аппаратурой, и приводного двигателя, создающего при помощи процессора необходимый тормозной момент и соответствующие усилия, учет которых повышает точность измерений.

Известен также стенд для экспериментальных исследований упругих муфт, содержащий смонтированные на основании опоры, размещенные в опорах соосные вал и ось для крепления полумуфт испытуемой муфты, при этом ось установлена в опоре с возможностью осевого перемещения, нагружающее устройство, соединенное с валом, отличающийся тем, что он снабжен аксиальным нагружателем, связанным с осью, второй опорой для размещения вала, который установлен на антифрикционных втулках в сухарях с возможностью перемещения в направляющих с упорами, центрирующими вал относительно оси, между опорами вала расположено нагружающее устройство, выполненное в виде коромысла, связанного по концам шарнирно со штоками поршней приводных цилиндров двухстороннего действия, установленных шарнирно в стойках (см. патент РФ №2172938 с приоритетом от 01.08.2000).

Недостатком указанного стенда является его возможность нагружения испытуемого узла усилием только в осевом направлении без учета перекосов муфты, что не отражает реальной картины нагружения узла в условиях эксплуатации.

Из патента США №3580059, опубликованного 25.05.71 г., известен прибор для испытания шаровых опор, который создает вращательно-колебательное движение внутреннего кольца шаровой опоры относительно ее наружного кольца. Вращение осуществляется вокруг продольной оси вала. Кроме того, создается относительное движение между нагруженным и внутренним кольцами, которое осуществляется вокруг оси, перпендикулярной продольной оси вала, при этом на опоре создается давление, стремящееся переместить наружное кольцо относительно внутреннего. Это происходит в результате действия силы, перпендикулярной как к продольной оси вала, так и к оси, вокруг которой наружное кольцо колеблется относительно внутреннего.

Недостатком указанного прибора для испытания шаровых опор являются его ограниченные возможности имитации эксплуатационных нагрузок - этот прибор создает только два движения: вращательно-колебательное движение вокруг оси и перемещение перпендикулярно оси.

Известен имитационный стенд фирмы MTS, предназначенный для испытаний шаровых шарниров на долговечность, который содержит основание, посадочные места для установки двух испытываемых шарниров, пневматические и гидравлические приводы для создания силового воздействия на шаровые шарниры в продольном и поперечном направлениях и для осуществления рабочих движений - поворота и качания шарниров, систему управления процессом испытаний. Передача усилий на шаровые шарниры и их движение осуществляется посредством системы рычагов и цапф (см. сайт http://www.mts.com и сайт http://www.scan.ru /MTS/vehicles, him "Испытания шаровых шарниров" Ball Joint Testing).

Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции стенда, большое количество силоопределяющих элементов (тяг, рычагов, цапф) и подвижных связей приводит к образованию люфтов в соединениях и затрудняет доступ к зоне закрепления шаровых шарниров, наличие двух видов приводов (пневматических и гидравлических) усложняет систему управления стендом.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции стенда, максимальное приближение условий испытаний к эксплуатационным путем создания одновременно циклической осевой нагрузки на вырыв и вдавливание пальца, циклической боковой нагрузки на корпус шарнира, поворота шарового пальца вокруг оси и качания корпуса шарнира на сфере пальца.

В соответствии с предложенным техническим решением в рамках настоящей заявки на изобретение поставленная задача решается новой конструкцией стенда, новой схемой соединения силовых приводов, обеспечивающей независимость продольной и поперечной нагрузок, а также применением скоростного привода, состоящего из тандема двух пневмоцилиндров двухстороннего хода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана форменная конструкция стенда, на фиг.2 - кинематическая схема соединения приводов с исполнительными механизмами, контактирующими с шаровыми шарнирами.

Стенд содержит силовую раму 1, посадочные фланцы 2 с конусными отверстиями для установки пальцев испытываемых шаровых шарниров 3, поворотные опоры 4, качающуюся траверсу 5 с узлом развязки усилий 6, силовые приводы продольного 7 и поперечного 8 воздействия, два привода 9 поворота шарового пальца и привод 10 качания траверсы 5, который для увеличения быстродействия состоит из двух соединенных последовательно пневматических цилиндров. Для проверки герметичности защитных чехлов 11 шаровых шарниров 3 в процессе испытаний на посадочных фланцах 2 установлены ванны 12, куда периодически подается вода или водогрязевая смесь. Стенд для испытания шаровых шарниров имеет пневматический пульт управления с измерительными приборами, редукторами давления и электропневмоклапанами и электронный блок управления с соединительными кабелями (не показаны). Силовые приводы продольного 7 и поперечного 8 воздействия обеспечивают создание регулируемой циклической нагрузки в диапазоне +900...-900 кГс (в расчете на одно испытываемое изделие) с регулируемой частотой в диапазоне 1-20 мин^-1. Приводы 9 поворота шаровых пальцев имеют регулируемый диапазон ±45° с частотой 1-20 мин^-1, привод 10 качания траверсы - ±35° с частотой 1-60 мин^-1. Электронный блок управления стендом оснащен устройством для подсчета числа циклов испытаний шаровых шарниров с емкостью до 10 млн циклов и устройством остановки испытаний по заданному количеству циклов. Устройство смачивания испытываемых шарниров в виде ванны 12 имитирует условия работы шаровых шарниров на мокрой дороге.

Испытания шаровых шарниров на стенде осуществляется следующим образом. Два шаровых шарнира передней подвески или два шарнира рулевых тяг автомобиля устанавливаются в посадочные фланцы 2 стенда пальцем вниз, корпусом вверх. На корпусы шарниров сверху устанавливается траверса 5, подсоединяются силовые приводы 7, 8 и приводы движения 9, 10. В пневматическом пульте управления устанавливаются требуемые значения давлений в приводах 7, 8, 9, 10, а в электронном блоке управления - количество циклов качания траверсы 5. После подключения стенда к заводской сети сжатого воздуха (5-8 атм) работа стенда происходит в автоматическом режиме.

Предложенная конструкция стенда позволяет проводить в лабораторных условиях автоматизированное испытание шаровых шарниров на долговечность с имитацией эксплуатационных нагрузок. Испытания на стенде дают ускоренную оценку работоспособности шаровых шарниров автомобилей.

1. Стенд для испытаний шаровых шарниров передней подвески легковых автомобилей, содержащий силовую раму с опорными элементами для закрепления пальцев двух шарниров, два силовых привода для создания динамического воздействия на шаровые шарниры в продольном и поперечном направлениях относительно оси пальца, два привода создания рабочих движений - поворота пальца и качания корпуса шарнира, пневматический пульт и блок управления работой стенда, отличающийся тем, что в силовых приводах и приводах рабочих движений применены пневматические цилиндры двухстороннего действия с регулируемыми усилиями, механизм качания корпусов шарниров выполнен в виде траверсы с посадочными местами для корпусов двух шаровых шарниров и с установленным посередине траверсы подшипниковым узлом развязки усилий для исключения взаимного влияния силового воздействия на шаровые шарниры в продольном и поперечном направлениях, при этом опорами качания траверсы служат сферы испытываемых шарниров, а центры сфер шарниров находятся на одной линии с осью узла развязки.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что привод качания траверсы состоит из тандема двух пневматических цилиндров.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройством смачивания испытываемых шарниров через заданное количество качаний траверсы.