Нагружающий механизм стенда для испытаний тросового привода

Нагружающий механизм стенда для испытаний тросового привода относится к устройствам для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами. Механизм содержит электродвигатель с блоком управления, который задает усилие сопротивления перемещению, шарико-винтовую пару, преобразующую линейное перемещение троса во вращение вала электродвигателя, датчики усилия и углового перемещения. В механизм введена следящая система по усилию и перемещению подсоединяемого наконечника троса посредством датчиков усилия и перемещения, а также контрольной платы с программируемыми выходными параметрами и интегрированными функциями преобразования сигналов датчиков и согласования выходного сигнала и сигнала управления. В случае его применения для имитации нагрузок на тросы управления механической коробкой передач автомобиля, он состоит из двух независимых частотно-регулируемых следящих электроприводов, где один следящий привод запрограммирован для имитации нагрузок на трос выбора ряда передач, а другой - на трос включения передач. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей испытательного стенда без дополнительного монтажа и переналадки оборудования, позволяющего имитировать различные типы нагружения тросового привода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам для испытания механизмов, в частности для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами, например коробками передач, обеспечивающего изменение нагрузки в соответствии с требуемой программой.

Известна конструкция механизма нагружения при испытаниях троса привода управления с использованием штатного механизма, например коробкой передач, для которого разрабатывался испытуемый тросовый привод управления. Например конструкция с использованием штатной коробки передач реализована ф. Excel (приложение 1).

Недостатком указанной конструкции является необходимость наличия всей номенклатуры механизмов, управление которыми предполагается осуществляться тросовым приводом, при этом усилия, которые будут передаваться на трос от этих механизмов, находящихся в статичном положении, не будут соответствовать усилиям, возникающим в динамичной работе механизмов при реальной эксплуатации. В частности, при управлении статической коробкой передач на трос передается только усилие преодоления пружины, фиксирующей нейтральное положение, и сил трения перемещения подвижных элементов, при этом отсутствуют усилия, возникающие при работе синхронизаторов для вращающихся шестеренок ведущего и ведомого валов. Усилия, возникающие при работе синхронизаторов, значительно превышают остальные усилия, возникающие при переключении передач. На графике фиг. 1 представлено различие замеренных усилий, передаваемых на трос, для снятой с грузовика коробки передач и для коробки передач, установленной на работающем автомобиле.

Известна конструкция механизма нагружения при испытаниях троса привода управления с использованием механических элементов, например пружин сжатия или растяжения, противовесов с грузом и другими. Подобная конструкция нагружения реализована в испытательном стенде тросов управления сцеплением и газа мотоцикла [патент на изобретение № CN 101769822 (А), опубликован 07.07.2010], состоящем из натяжного стола, предающего усилие через двойную шарико-винтовую пару на испытуемый трос, датчика перемещения троса в виде электронной оптической линейки и датчика усилия, воспринимаемого тросом.

Недостатком указанной конструкции является ручное изменение параметров нагружения механической регулировкой или установкой дополнительных элементов сопротивления (пружин, грузов и прочего). Датчики перемещения и усилия только собирают и отображают данные испытаний, позволяя проводить лишь их запись и сохранение. Механическое нагружение имеет определенную неизменяемую зависимость усилия от перемещения, не позволяя проводить точную имитацию рабочих параметров управляемого механизма и варьировать их в процессе испытаний (см. график усилий фиг. 1).

Известна конструкция механизма нагружения троса привода управления с использованием тормозных гидравлических или пневматических цилиндров. Указанная конструкция нагружения реализована в стенде для испытаний тросового привода [патент на изобретение № CN 204116042 (U), опубликован 21.01.2015], состоящем из гидроцилиндра, с установленными на штоке датчиками усилия и перемещения, и регулируемого распределительного клапана, переключающего и дросселирующего потоки жидкости в зависимости от направления усилия, воздействующего на шток цилиндра.

Недостатком указанной конструкции является невозможность менять усилия в соответствии с заданной программой или регулировать его без перенастройки клапана, а также необходимость подключения к гидравлической сети или системе подготовки воздуха. На графике фиг. 1 представлено различие замеренных усилий, передаваемых на трос, для системы с тормозным гидроцилиндром, управляемым распределительным клапаном с обратной связью по направлению воздействующего усилия, и для коробки передач, установленной на работающем автомобиле. Из графика видно, что гидравлический тормоз не обеспечивает необходимое различие усилий при включении и выключении передачи для равных скоростей перемещения штока, подсоединенного к наконечнику троса.

В уровне техники известна конструкция механизма нагружения различных приводов электродвигателем, работающим в режиме торможения (http://works.doklad.ru/view/0f68CC3QPzw/3.html), например электромеханических грузоподъемных механизмов при удержании и опускании груза (http://drives.ru/celevye-auditorii/po-otraslyam/krany/, http://www.driveka.ru/resheniya/793.html). Реализация данной конструкции для нагружения тросового привода подразумевает управление электродвигателем переменного тока с помощью частотного преобразователя, задающего требуемый момент сопротивления на валу, и редуктора, преобразующего линейное перемещение наконечника троса в угловое перемещение вала электродвигателя, например шарико-винтовая пара или зубчатая шестерня с рейкой (данная конструкция была выбрана в качестве прототипа).

Недостатком указанной конструкции является невозможность создания точной характеристики нагружения троса в зависимости от типа имитируемого механизма. На графике фиг. 1 показано различие замеренных усилий, передаваемых на трос, для асинхронного электродвигателя, имитирующего работу коробки передач, и для коробки передач, установленной на работающем автомобиле.

Задача заявляемого изобретения состоит в создании универсального нагружающего механизма для испытательного стенда тросовых приводов, позволяющего изменять усилия и характер нагружения в зависимости от требуемых задач.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей испытательного стенда без дополнительного монтажа и переналадки оборудования, позволяющего имитировать различные типы нагружения тросового привода, что позволяет снизить затраты на изготовление и эксплуатацию стенда.

Технический результат достигается механизмом, содержащим асинхронный электродвигатель с электронным блоком управления, который задает усилие сопротивления перемещению, шарико-винтовую пару, преобразующую линейное перемещение троса во вращение вала электродвигателя, датчики усилия и углового перемещения.

Новое заключается в использовании в конструкции нагружающего механизма для стенда испытаний тросового привода частотно-регулируемого следящего электропривода с изменяемыми программируемыми выходными параметрами по моменту сопротивления вращению вала электродвигателя нагружающего механизма (который посредством шарико-винтовой пары преобразуется в усилие сопротивления перемещению троса) взамен стандартной схемы с использованием частотно-регулируемого электропривода (исключающего возможность изменения момента сопротивления вала в процессе работы).

Из существующего уровня техники известен частотно-регулируемый следящий электропривод с программируемыми выходными параметрами (http://mehatronika.narod.ru/stat4.htm), который обеспечивает с заданной точностью тормозящий момент на валу в соответствии с произвольно изменяющимся сигналом управления, где исполнительным механизмом является асинхронный электродвигатель, а в качестве управляющих параметров используется частота и напряжение на статорной обмотке электродвигателя, задаваемых частотным преобразователем (инвертором). Управление частотным преобразователем осуществляется микроконтроллером. Управляющий сигнал микроконтроллера формируется непрерывным согласованием заложенной рабочей программы и выходных сигналов, получаемых обработкой значений с датчиков усилия и перемещения. Применение подобной следящей системы в конструкции механизма нагружения тросового привода, разработанного на основе частотно-регулируемого электропривода, позволяет отслеживать перемещение троса, меняя усилие сопротивления перемещению троса в зависимости от текущего местоположения и направления движения наконечника троса, тем самым позволяя имитировать работу любого механизма, управление которым осуществляется тросовым приводом, по программе, максимально соответствующей требуемым рабочим режимам. Также отличительной особенностью представленной следящей системы для нагружающего механизма испытательного стенда тросового привода является возможность в ходе выполнения заданной программы автоматически переключать электродвигатель из режима торможения в двигательный режим при внезапном неучтенном внешнем воздействии, например при подклинивании шарико-винтовой пары или направляющей, для преодоления данного воздействия при сохранении усилия сопротивления на тросе по требуемой величине и направлению, и автоматический возврат в тормозящий режим при прекращении внешнего воздействия. Таким образом наконечник подсоединенного троса беспрепятственно совершает разнонаправленное движение по установленному алгоритму, но при этом в каждый момент движения преодолевает строго установленную нагрузку, соответствующую рабочим режимам имитируемого нагрузочного механизма, строго отслеживаемую по координате положения, направлению движения, величине и направлению прикладываемой нагрузки сопротивления и корректируемую подтормаживанием или подкручиванием вала электродвигателя, и тем самым позволяя стенду работать в автономном режиме без участия оператора в течение продолжительного отрезка времени, в значительной степени исключив возможность аварийной остановки стенда по перегрузке.

На рисунке фиг. 1 представлен сравнительный график замеров усилий включения/выключения передач для механической коробки передач, установленной на грузовом автомобиле с работающим двигателем, и для различных механизмов, имитирующих работу коробки передач в условиях стендовых испытаний.

На рисунке фиг. 2 представлен сдвоенный механизм нагружения, позволяющий проводить одновременное нагружение двух тросов, например троса выбора и троса переключения передач, по собственным независимым друг от друга программам.

Механизм нагружения стенда для испытаний тросового привода состоит из монтажной плиты 1 с установленными на ней асинхронными электродвигателями 2. Электродвигатели через муфту 3 соединяются с винтами шарико-винтовой пары 4, которые установлены на плите 1 с помощью подшипниковых опор 5 и 6. Соосно винтам установлены датчики углового перемещения (энкодеры) 7. В кронштейны крепления тросов 8 устанавливаются тросы 9 и 10, которые соединяются через кронштейн 11, датчик усилия 12 и пластину 13 с гайкой шарико-винтовой пары 4. Гайка шарико-винтовой пары через пластину 13 дополнительно опирается на подвижную каретку 14 с рельсовой направляющей 15. Управление асинхронными двигателями 2 осуществляется электронным блоком 16 с частотным преобразователем, и контрольной платой, которая обрабатывает и преобразовывает сигналы с энкодеров 7 и датчиков усилия 12, а также согласовывает полученный сигнал с задающей программой и вносит соответствующие корректировки в управление частотным преобразователем электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от типа подсоединяемых тросов на монтажную плиту 1 устанавливают соответствующие кронштейны крепления тросов 8. К кронштейнам 8 крепят тросы 9 и 10, а наконечники тросов подсоединяют к кронштейнам 11. В электронный блок управления загружается требуемая программа, задающая характеристики работы конкретного имитируемого механизма. Положение и направление перемещения наконечников тросов отслеживается энкодерами 7. Сигнал о значении углового перемещения и направлении вращения энкодера передается на контрольную плату блока управления, которая по известной формуле для применяемой шарико-винтовой пары пересчитывает значение углового перемещения в линейное перемещение наконечников тросов 8. После обработки данных контрольная плата, в соответствии с заданной программой значений усилий от перемещения, подает команду на частотный преобразователь асинхронного электродвигателя 2 для создания соответствующего момента сопротивления вращению на валу электродвигателя (и соответственно винта шарико-винтовой пары). Для контроля и корректировки усилия сопротивления перемещению троса используются датчики усилий 12, значения которых непрерывно передаются на контрольную плату блока управления, где по формуле пересчитывается и сравнивается с задаваемым моментом на валу электродвигателя, что позволяет корректировать момент сопротивления вращению, для исключения меняющихся динамических сил трения в шарико-винтовой паре 4, а также, при необходимости, переключаться в двигательный режим для преодоления неучтенных внешних воздействий.

При использовании сдвоенного механизма нагружения реализуется схема имитации механической коробки переключения передач, где трос выбора ряда передач и трос включения передач работают каждый по собственным различным алгоритмам перемещения и воспринимают различные нагрузки. Таким образом механизм нагружения троса включения передач работает по программе, имитирующей нагрузки, возникающие при работе синхронизаторов, а механизм нагружения троса выбора ряда передач работает по программе, имитирующей работу пружин по возврату штока рычага коробки передач в нейтраль, усилия переключения диапазонов демультипликатора и усилия выбора ряда заднего хода.

1. Нагружающий механизм стенда для испытаний тросового привода, состоящий из монтажной плиты 1 с асинхронным электродвигателем 2, управляемым частотным преобразователем, задающим момент сопротивления вращению, и редуктора на основе шарико-винтовой пары 4, преобразующий момент сопротивления вала двигателя в линейное усилие сопротивления перемещению троса, отличающийся тем, что в него введена следящая система по усилию и перемещению подсоединяемого наконечника троса посредством датчиков усилия 12 и перемещения 7, а также контрольной платы с программируемыми выходными параметрами и интегрированными функциями преобразования сигналов датчиков и согласования выходного сигнала и сигнала управления.

2. Нагружающий механизм стенда для испытаний тросового привода по п. 1, отличающийся тем, что в случае его применения для имитации рабочих нагрузок на тросы управления механической коробкой передач автомобиля он состоит из двух независимых частотно-регулируемых следящих электроприводов, где один следящий привод запрограммирован для имитации нагрузок на трос выбора ряда передач, а другой - на трос включения передач.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к устройствам для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов при наземных испытаниях.

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам для испытания механизмов, в частности для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами, например коробками передач.

Изобретение относится к способу вибрационной акустической диагностики и может быть использовано для диагностики в эксплуатационных условиях дефектов, зарождающихся в зубьях шестерен.
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.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследованиях работы реальных зубчатых колес механических передач, работающих со смазыванием.

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

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследованиях работы реальных зубчатых колес механических передач, работающих со смазыванием.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения натяжения тросов. Устройство состоит из металлического корпуса в форме параллелепипеда с механической конструкцией для экстензометра, от которого с одной стороны или с обеих сторон отходят опорные и фиксирующие элементы, снабженные проточками по периметру.

Изобретение относится к датчику для измерения механического напряжения, который адаптируется под тросы разных калибров. Датчик для измерения механического напряжения состоит из корпуса, имеющего полученные механической обработкой штыри, распределенные по передней стороне корпуса, расположенные в верхней части, нижней части и в центральной части корпуса, которые выполняют функцию опор для измеряемого троса.

Измеритель осевых сил относится к измерительной технике, в частности к измерениям осевых сил в цельностальной или канатно-пучковой арматуре защитных оболочек реакторных отделений АЭС, мостов, плотин, высотных зданий и сооружений, и может быть использована для измерений усилий нагружения различных конструкций и определения их массы.

Изобретение относится к области судостроения, а именно - прочности конструкции корпусов судов ледового плавания, и касается вопросов обеспечения и повышения эксплуатационного ресурса судов арктического плавания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах общепромышленных механизмов и транспортных средств. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и точности работы.

Техническое решение относится к измерительной технике, в частности к измерениям осевых сил в канатно-пучковой арматуре защитных оболочек ВВЭР АЭС, и может быть использовано для измерения усилий нагружения различных конструкций и определения их массы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения натяжения троса. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля усилия натяжения приводных ремней, и может быть использовано в области машиностроения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нагрузки для подъемников и подобных механизмов. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения характеристик передачи с гибкой связью для определения натяжения гибкого ремня в зависимости от угла обхвата шкива.

Нагружающий механизм стенда для испытаний тросового привода относится к устройствам для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами. Механизм содержит электродвигатель с блоком управления, который задает усилие сопротивления перемещению, шарико-винтовую пару, преобразующую линейное перемещение троса во вращение вала электродвигателя, датчики усилия и углового перемещения. В механизм введена следящая система по усилию и перемещению подсоединяемого наконечника троса посредством датчиков усилия и перемещения, а также контрольной платы с программируемыми выходными параметрами и интегрированными функциями преобразования сигналов датчиков и согласования выходного сигнала и сигнала управления. В случае его применения для имитации нагрузок на тросы управления механической коробкой передач автомобиля, он состоит из двух независимых частотно-регулируемых следящих электроприводов, где один следящий привод запрограммирован для имитации нагрузок на трос выбора ряда передач, а другой - на трос включения передач. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей испытательного стенда без дополнительного монтажа и переналадки оборудования, позволяющего имитировать различные типы нагружения тросового привода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх