Стенд для испытаний передач винт-гайка качения

Авторы патента:

Морозов Валентин Васильевич (RU)

Штых Дмитрий Владимирович (RU)

Жданов Алексей Валерьевич (RU)

G01M13/02 - испытание передаточных механизмов (определение КПД G01L)

Владельцы патента RU 2624412:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к области точного машиностроения и предназначено для проведения испытаний передач винт-гайка качения с целью определения их технических характеристик. На основании стенда установлен интегрированный шаговый сервопривод, бесконтактный датчик вращающего момента, задняя бабка, цанговые зажимы для центрирования и закрепления вала передачи, линейные направляющие с установленным на них суппортом для закрепления гайки, двух датчиков линейных перемещений, гидроцилиндров для создания рабочей нагрузки, датчиков виброускорений. Задняя бабка имеет возможность перемещаться, что позволяет испытывать передачи разного типоразмера. Винт испытуемого механизма устанавливается в цанговых зажимах для уменьшения погрешности базирования, гайка закрепляется на суппорте. Режимы испытаний зависят от параметров, которые необходимо получить и могут быть статическими и динамическими. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда, а также повышении точности измерений параметров и вычисления технических характеристик передачи. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Стенд для испытаний передач винт-гайка качения относится к области точного машиностроения и предназначен для проведения испытаний передач винт-гайка качения с целью определения их технических характеристик.

Известен стенд для испытаний передач винт-гайка качения RU 2116640 C1, содержащий основание, привод осевого перемещения гайки, устройства для измерения осевой силы, создаваемой указанным приводом, и перемещения гайки, и узел для предотвращения поворота гайки. Стенд представляет собой рычажно-шарнирную систему, в которой корпус, привод осевого перемещения гайки и другие узлы и устройство шарнирно закреплены на основании или шарнирно связаны друг с другом. Данная конструкция имеет ограниченные функциональные возможности вследствие невозможности измерения таких динамических характеристик передачи, как виброактивность, шумность и плавность хода. Также снижена точность измерений по следующим причинам:

- большое количество подвижных шарнирных соединений между узлами стенда обуславливает наличие люфта при проведении испытаний с знакопеременной нагрузкой;

- применение устройства для измерения крутящего момента с упругим элементом искажает информацию о реальном угле поворота винта;

- применение динамометров для измерения величины осевой нагрузки на гайку передачи обуславливает дополнительное смещение гайки под нагрузкой.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому стенду является стенд для испытаний передач винт-гайка качения SU 416587 A, содержащий станину с расположенными на ней передней неподвижной бабкой, подвижным суппортом с задней бабкой, имеющими опоры для испытуемого винтового механизма, реверсивным приводом передачи вращения испытуемому механизму, гидроцилиндром нагрузки винтового механизма, связанным с подвижным суппортом. Однако данный стенд имеет следующие недостатки, ограничивающие его функциональность и точность:

- винт закрепляется только за один конец, что позволяет испытывать только передачи со свободным концом;

- гайка закрепляется в подвижной опоре с целью самоцентрирования, что не соответствует большинству вариантов установки гайки на оборудовании, таким образом вносится дополнительная погрешность в измерения;

- внецентренное приложение нагрузки приводит к возникновению изгибающего момента на винте, а также перекосу гайки относительно винта и, как следствие, неравномерности распределения нагрузки между витками в сопряжениях.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей стенда, а также повышение точности измерений параметров и вычисления технических характеристик передачи.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что стенд снабжен станиной с расположенными на ней интегрированным шаговым приводом с встроенным датчиком положения выходного вала, задней бабкой, имеющей возможность перемещения вдоль направляющих и закрепления с возможностью установки передач разного типоразмера, цанговыми зажимами, обеспечивающими базирование по конструкторским базам, что уменьшает погрешность базирования, датчика момента, соединенного с приводом и передним цанговым зажимом посредством сильфонных муфт, что позволяет компенсировать радиальные и осевые биения выходного вала привода, суппорта для крепления гайки, установленного на линейных направляющих качения, к которому присоединены подвижные головки датчиков линейных перемещений, двух гидроцилиндров для создания осевой нагрузки, штоки которых обеспечивают осесимметричное приложения силы, датчиков виброускорений для измерения виброактивности, шумности и плавности движения выходного звена передачи.

Кроме того, стенд оборудован гидросистемой, позволяющей создавать рабочую нагрузку по заданной программе, что расширяет функциональные возможности стенда, а также линиями связи и системой регистрации сигналов с датчиков, обработки и вывода вычисленных эксплуатационных параметров передачи.

Конструкция стенда поясняется чертежами (фиг. 1:7).

Стенд состоит из станины 1, расположенной на раме 17. На станине установлена задняя бабка 2 с возможностью продольного перемещения и закрепления. Для этого на станине выполнены продольные направляющие Б, а на задней бабке ответные пазы В. Также в задней бабке размещается подшипниковый узел 3 с цанговым зажимом 4 для закрепления и центрирования конца вала 18 передачи, размер цанги выбирается исходя из диаметра шейки вала. Аналогичный подшипниковый узел 5 размещается в передней бабке, цанговый зажим 6 которого связан с приводом 20 через датчик момента 7 посредством сильфонных муфт 8. На станине также размещены линейные направляющие качения 9, на которых установлен суппорт 10 с отверстием Г для крепления гайки 19 передачи. На боковых щеках суппорта закреплены подвижные головки датчиков линейных перемещений 11. Оптические линейки датчиков крепятся на боковых поверхностях станины. На корпусе стенда размещены гидроцилиндры 12, штоки которых соединены с суппортом. Гидроцилиндры соединены с гидросистемой 13, состоящей из гидростанции и совокупности клапанов и редукторов для переключения и регулирования давления в напорной магистрали. Система сбора информации стенда включает в себя датчик момента 7, датчики линейных перемещений 11, датчик положения выходного вала интегрированного привода, датчик давления в магистрали гидросистемы 14, датчики виброускорений 15. По соответствующим линиям связи полученная информация поступает в центральный компьютер 16, который согласно программе управляет движением привода и величиной нагрузки посредством соответствующих контроллеров. Также центральный компьютер 16 осуществляет обработку полученной информации по заданным алгоритмам для визуализации и определения численных значений необходимых характеристик передачи.

Стенд работает следующим образом. Задняя бабка 2 отводится для размещения в цанговых зажимах 4 и 6 винта передачи, базирование происходит по конструкторским базам (шейкам вала), что уменьшает погрешности базирования и установки. Задняя бабка 2 закрепляется на станине 1, а вал 18 зажимается в цангах зажимов. Гайка 19 передачи крепится к суппорту посредством комплекта болтов. Минимальное количество манипуляций при установке передачи в стенд уменьшает погрешность установки повышая тем самым точность измерений. Дальнейшая работа стенда происходит по выбранной программе.

Для определения статических параметров передачи (жесткость, осевой зазор) привод 20 переключается в режим удержания, гидросистема 13 осуществляет подачу давления в напорную магистраль с реверсированием направления. По полученной информации о смещении гайки и величине нагрузки величину осевого зазора и строится график осевой жесткости передачи. При необходимости замер производят в нескольких положениях гайки на винте.

Кинематические параметры передачи (передаточная функция, размах колебаний передаточной функции) определяются в движении. В этом случае двигатель вращает винт 18 передачи, перемещение гайки 19 фиксируется датчиками линейных перемещений 11. При испытаниях может присутствовать осевая нагрузка как постоянная, так и переменная. Разность показаний двух датчиков линейных перемещений определяет величину торцевого биения гайки. Вычисляется среднее значение передаточной функции и размах ее колебаний, а также плавность хода гайки.

Силовые параметры передачи включают в себя КПД, момент холостого хода как прямого хода, так и обратного хода. Коммутируя направление и регулируя величину осевой нагрузки, а также направление вращения вала передачи, фиксируют величину вращающего момента. По полученным данным вычисляют необходимые силовые показатели.

К динамическим параметрам передачи относят виброактивность, шумность и плавность хода передачи. Для их определения фиксируют показания вибродатчиков 15 по разным осям при разных скоростях перемещения гайки с нагрузкой и без нее. После соответствующей математической обработки полученной информации определяют амплитуды вибраций, виброскорости, виброускорения, собственные частоты передачи, собственные формы передачи.

Регулирование усилия предварительного натяга в передаче, имеющей возможность выборки зазоров посредством поворота либо смещения двух полугаек, осуществляется по заданной величине момента холостого хода путем изменения угла относительного поворота полугаек, либо подбором толщины дистанционного кольца между ними.

Заявляемый стенд имеет следующие преимущества перед прототипом:

- винт передачи может закрепляться как за один, так и за два конца, что расширяет номенклатуру испытываемых передач;

- применение цанговых зажимов позволяет повысить точность установки винта, тем самым уменьшить погрешности базирования и установки;

- закрепление гайки на суппорте осуществляется по схеме установки ее в реальном оборудовании, что повышает точность измерений;

- прямое крепление штоков гидроцилиндров к суппорту позволяет нагружать испытываемую передачу переменной и реверсивной нагрузкой по заданной программе;

- наличие двух датчиков линейных перемещений позволяет определять торцевое биение гайки, а также повысить точность определения положения гайки;

- наличие датчиков виброускорений позволяет расширить функциональные возможности стенда;

- использование ЭВМ в качестве управляющего, регистрирующего и вычислительного устройства позволяет повысить точность измерений и достоверность определяемых параметров передачи.

1. Стенд для испытания механических передач винт-гайка качения, содержащий станину, интегрированный шаговый сервопривод, включающий в себя шаговый двигатель, датчик положения вала и контроллер управления, и подшипниковый узел с цанговым зажимом, а также линейные направляющие качения с установленным на них подвижным суппортом, и заднюю бабку, снабженную подшипниковым узлом с цанговым зажимом и устройством фиксации, и двумя гидроцилиндрами для создания рабочей нагрузки, штоки которых крепятся на суппорте, обеспечивая соосное приложение силы, и датчики линейных перемещений, головки которых установлены на боковых щеках суппорта, и датчик момента, входной и выходной валы которого соединены с соответствующими валами привода и цангового зажима посредством сильфонных муфт, и датчики виброускорений для расширения функциональных возможностей стенда, гидросистему, позволяющую изменять рабочую нагрузку по заданной программе и замерять ее величину, и центрального компьютера, осуществляющего управление приводом и гидросистемой, регистрацию информации от датчиков и обработку полученных данных по заданным алгоритмам.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на станине размещается подвижная задняя бабка с подшипниковым узлом и цанговым зажимом.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что закрепление винта передачи осуществляется посредством цанговых зажимов.

4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что штоки нагрузочных гидроцилиндров закреплены непосредственно на подвижном суппорте.

5. Стенд по п. 1, отличающийся наличием датчиков виброускорений для расширения функциональных возможностей.

6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что стенд снабжен центральным компьютером, осуществляющим управление нагрузкой и вращением вала, регистрацию информации от датчиков, обработку полученных данных по заданным алгоритмам.

Похожие патенты:

Роликовый образец // 2623179

Стенд для вытяжки ремней двух передач по схеме замкнутого контура // 2620759

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытательным стендам для ременных передач. Стенд содержит основание, установленные на тихоходном валу через карданный вал два разновеликих шкива, электродвигатель с регулируемыми оборотами вращения, шарнирно закрепленный кронштейн с ответными шкивами.

Нагружающее устройство // 2615913

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для создания тянущих и толкающих усилий в силовых цепях испытательных стендов, для тарировки датчиков силы, испытания материалов на прочность, в качестве приводов исполнительных механизмов, в качестве домкратов и прессов.

Нагружающее устройство // 2615719

Изобретение относится к испытательной технике. Нагружающее устройство содержит привод, корпус с крышкой, выполненной с полым валом, установленный в крышке шестеренчатый редуктор, малая шестерня которого установлена на валу привода, а большая - на полом валу крышки, винтовую передачу, установленную в полом валу крышки, волновой редуктор, жесткое колесо которого скреплено с корпусом, а гибкое колесо - с винтом винтовой передачи, и генератор волн деформаций, соединенный с большой шестерней шестеренчатого редуктора, причем гайка винтовой передачи в виде пиноли связана с крышкой посредством шпоночного соединения, и упорный подшипник.

Стенд для испытаний конического редуктора по схеме замкнутого контура // 2610940

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытательным стендам конических редукторов со встроенными муфтами. Устройство содержит электродвигатель, планетарный и червячный редукторы, у которых коронная шестерня связана с шестерней испытуемого редуктора, водило через торсион и многозвенный карданный вал - с его колесом, а солнечная шестерня связана с колесом червячного редуктора, в котором червяк выполнен подвижным в осевом направлении и через подшипниковый узел и шайбу взаимодействует поочередно с двумя штоками датчиков давления, регистрирующих значения крутящего момента закрутки валов в контуре, которая проводится вращением червяка от ручного привода или от второго электродвигателя.

Стенд для испытания двух одинаковых червячных редукторов по схеме замкнутого контура // 2610881

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытаний червячных редукторов. Стенд содержит основание с установленным на нем электродвигателем с ременной передачей, два одинаковых конических редуктора, связанных между собой торсионом с датчиком момента его закрутки, вторые шестерни конических редукторов связаны валами с червячными колесами двух одинаковых испытуемых червячных редукторов, червяки которых зубчатыми муфтами блокируются с солнечными шестернями двух одинаковых планетарных редукторов, у которых водила жестко связаны между собой валом с установленным на нем ведомым шкивом ременной передачи.

Стенд для акустических испытаний электромеханического усилителя рулевого управления транспортного средства // 2610846

Изобретение относится к контрольно-диагностическому оборудованию - устройствам для измерений и испытаний, в частности к испытательным стендам, применяемым при проведении виброакустических стендовых испытаний электромеханического усилителя рулевого управления транспортного средства (ЭУРУТС) в условиях акустической безэховой камеры.

Способ бесконтактного определения технического состояния зубчатых колес и устройство для его реализации // 2602488

Изобретение предназначено для контроля технического состояния зубчатых колес и может быть использовано для диагностики рабочего состояния редукторных систем в процессе их эксплуатации.

Стенд для испытания электромеханических приводов систем уборки-выпуска закрылков // 2602008

Изобретение относится к области испытания узлов летательных аппаратов, в частности к стендам для испытания электромеханических приводов системы уборки-выпуска закрылков.

Универсальный стенд для определения характеристик электроприводов и движителей действующих моделей бпла // 2594048

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам для проведения испытаний приводов и движителей летательных аппаратов. Стенд для определения характеристик электроприводов и движителей беспилотных летательных аппаратов содержит корпус стенда, основание с кронштейнами крепления электропривода и датчика крутящего момента.

Роликовый образец // 2624590

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследованиях работы реальных зубчатых колес механических передач, работающих со смазыванием. Роликовый образец содержит центральный диск, выполненный с рабочей поверхностью в виде чередующихся выступов и впадин, два крайних диска диаметром, равным диаметру окружности выступов центрального диска, и размещенные между центральным и крайними дисками промежуточные диски диаметром, равным диаметру окружности впадин центрального диска. На боковой поверхности промежуточных дисков - на границах перехода выступов во впадины и, наоборот, на рабочей поверхности центрального диска - расположены перемычки, соединяющие собой крайние и центральный диски, и высота которых равна высоте превышения выступов над впадинами центрального диска. Причем выступы и впадины центрального диска и прилегающие к ним перемычки расположены под углом к оси роликового образца; а этот угол задается равным углу расположения зубьев моделируемого реального косозубого зубчатого колеса. Технический результат заключается в возможности моделирования работы реальных зубчатых колес с косыми зубьями. 5 ил.

Способ оценки технического состояния трансмиссии мотоцикла // 2625220

Изобретение относится к способу диагностики технического состояния мотоцикла. Способ заключается в том, что мотоцикл с выключенным двигателем устанавливают на расстоянии 0,5 м от неподвижного объекта. Далее на коробке передач устанавливают первую передачу, включают муфту сцепления и откатывают мотоцикл назад к неподвижному объекту до ощущения затормаживания. Далее, не изменяя его положения, измеряют расстояние между базой и выбранной точкой на элементе мотоцикла. Затем откатывают его по ходу вперед до ощущения затормаживания и, не изменяя его положение, измеряют изменившееся расстояние между базой и прежней выбранной точкой на элементе мотоцикла и вычисляют пройденный путь. После этого оценивают опосредованно техническое состояние трансмиссии мотоцикла по сравнению с ранее известной информацией такого же характера, того же типа нового мотоцикла. Достигается упрощение проверки технического состояния мотоцикла.

Способ диагностики зубьев шестерён зубчатых передач // 2631493

Изобретение относится к способу вибрационной акустической диагностики и может быть использовано для диагностики в эксплуатационных условиях дефектов, зарождающихся в зубьях шестерен. Способ заключается в съемке с корпуса редуктора вибрационного акустического сигнала, сравнивают экстремальные значения функции линейной деформации каждого из зубьев в фазовой области вибрационного акустического сигнала с учетом сигнала зубцовой частоты и сравнивают с допустимым параметром деформации зубьев по ранее установленным результатам типовых испытаний зубчатой передачи. Технический результат заключается в повышении надежности выделения в вибрационном акустическом сигнале, снимаемом с корпуса редуктора двигателя, характеристик отклонений зубьев шестерен от штатного состояния. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Стенд для испытаний тросового привода // 2632631

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам для испытания механизмов, в частности для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами, например коробками передач. Стенд состоит из рамы с механизмом, задающим перемещение, рамы с нагружающими механизмами, рамы крепления тросов и электронных блоков управления. Механизм перемещения состоит из двух независимых механически не связанных между собой электромеханических приводов, закрепленных на съемных плитах, позволяющих устанавливать каждый привод на различную высоту. Рама крепления тросов сборная и состоит из набора универсальных переносных секций. Рама с нагружающими механизмами в виде электродвигателей и электронным блоком управления нагружающими механизмами выполнена в виде независимого подвижного модуля. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда с помощью использования универсальных модулей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Стенд для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата // 2633089

Изобретение относится к устройствам для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов при наземных испытаниях. Стенд для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов содержит основание, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимися элементами, оснащенными нагружающим приводом. Привод раскрытия выполнен в виде раскрывающего гидроцилиндра, взаимодействующего с динамометром через толкатель, приводящий в движение механизм раскрытия, задающий движение раскрывающимся элементам. Нагружающий привод выполнен в виде пневмоцилиндров, установленных в аэродинамическом центре каждого из раскрывающихся элементов, штоки которых снабжены колесными опорами, опирающимися на основание, и задающих постоянное усилие по всей траектории движения раскрывающихся элементов. Изобретение направлено на повышение точности моделирования воздействия аэродинамической нагрузки за счет приложения нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного действием аэродинамической нагрузки. 3 ил.

Автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок // 2640667

Изобретение относится к стендовым испытаниям узлов транспортных средств. Предложена автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок, в которой устройство имитации колеса содержит блок модели привода, который в реальном автомобиле связывает вал испытываемого силового агрегата энергоустановки с колесами, и интегрирующее звено, постоянная времени которого равна моменту инерции имитируемого колеса и коэффициент усиления равен радиусу имитируемого колеса. Первым выходным сигналом блока модели шины является сумма ее продольной реакции и силы сопротивления качения, вторым сигналом - вектор составляющих ее касательной реакции. Выходным сигналом блока модели движения автомобиля является вектор составляющих проскальзывания шины и ее нормальная реакция. Повышается точность воспроизведения нагрузочных режимов энергоустановки в широком диапазоне воспроизводимых системой режимов движения автомобиля. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ вибрационной диагностики шестерён редуктора газотурбинного двигателя // 2643696

Изобретение относится, в частности, к диагностике газотурбинных двигателей, имеющих в конструкции шестерни редуктора. При реализации способа оценивают изменение парциальных вибраций редуктора в фазовой области вибрационного акустического сигнала двигателя, которые определяют как разность между известными допустимыми значениями амплитуды вибраций шестерни, определенными в результате приемочных испытаний двигателя, и экстремальными значениями функции амплитуды вибрации, вычисляемыми на частоте зацепления зубьев и на интервале времени, кратном периоду диагностируемой шестерни. Техническим результатом изобретения является выделение вибрационных составляющих на частоте зацепления зубьев шестерен редуктора в общем вибрационном сигнале двигателя, находящегося под эксплуатационной нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для механических испытаний малой шестерни между внутренним зубчатым венцом и внешним зубчатым венцом и(или) между двумя внешними зубчатыми венцами при регулируемом угле // 2645426

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания зубчатых передач с замкнутым контуром. Устройство содержит внутреннее зубчатое колесо c внутренними зубьями, сконфигурированное для зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней, причем ось внутреннего зубчатого колеса зафиксирована относительно оси подлежащей испытанию малой шестерни, опору, на которой установлено внутреннее зубчатое колесо, центральный элемент передачи движения, выполненный с возможностью вращательного движения относительно неподвижной оси, фиксированной относительно оси внутреннего зубчатого колеса, обеспеченной внутренними зубьями, малую шестерню, чтобы приводить в движение внутреннее зубчатое колесо, сконфигурированную для зацепления с внутренними зубьями внутреннего зубчатого колеса, подвижную опору, на которой закреплена малая шестерня, приводящая внутреннее зубчатое колесо, опору для подлежащей испытанию малой шестерни, фиксированную относительно опоры внутреннего зубчатого колеса, средство для запуска во вращение подвижной опоры относительно оси внутреннего зубчатого колеса, когда запущена во вращение сборка, составленная из подлежащей испытанию малой шестерни, внутреннего зубчатого колеса со своими внутренними зубьями, центрального элемента передачи движения и малой шестерни, приводящей внутреннее зубчатое колесо. Технический результат заключается в возможности создания высокого крутящего момента, прикладываемого к испытываемой шестерне, и возможности запуска системы без приложения крутящего момента к опоре элемента передачи движения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.