Полуавтомат для контроля и регистрации момента пружинного двигателя

 

368582

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социелистицеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13.Х.1970 (Xo 1483915/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 27.111.1973

М. Кл. G 04d 7/02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681,11.059.8:681. .112.12 (088.8) Авторы изобретения

3. М. Аксельрод, В. И. Беляевский, Н. А. Ананьев и В. И. Федоров

Ленинградский институт точной механики и оптики

Заявитель

ПОЛУАВТОМАТ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ

МОМЕНТА ПРУЖИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полуавтомат предназначен для использования при разработке, исследовании и изготовлении,пружинных двигателей. .Пружинный двигатель как аккумулятор механической энергии широко применяется в приборах точной механики. Параметры и качество пружинных двигателей очень часто определяют качество и надежность работы прибора. Так, например, продолжительность хода механических часов между двумя очеред|ными заводами, а также точность хода часов существенно зависят от характера изменения вращающего момента пружинного двигателя при раскручивании заводной пружины.

Совершенно очевидно, что высокое качество пружинных двигателей может быть получено только отри наличии аппаратуры, позволяющей определять оптимальные параметры двигателя,при его разработке и макетировании, а также осуществлять высокопроизводительный контроль пружинных двигателей в условиях массового .производства.

Известен прибор для контроля и регистрации момента пружинного двигателя, содержащий установочное приспособление, чувствительный элемент, регистрирующее устройство и электродвигатель привода.

Чувствительным элементом является эталонная пружина, один конец которой закреплен неподвижно, а другой, свободный, соедпнен с барабаном пружинного двигателя гибкой связью. С эталонной пружиной связано также перо регистрирующего устройства. Момент пружинного двигателя регистрируется

5 только при раскручивании заводной пружины, осуществляемом электродвигателем, который кинематпчески связан с заводным валиком пружинного двигателя.

Несмотря на высокую производительность, 10 этот прибор имеет ряд существенных недостатков.

Применение эталонной .пружины, деформация которой равна ширине ленты регистрирующего устройства, приводит к методиче15 ской .погрешности регистрации, вследствие того, что перемещение носителя регистрации не соответствует истинному углу закручивания заводной пружины, поскольку одновременно с поворотом заводного валика приводится в

20 движение и барабан пружинного двигателя, воздействующий на эталонную пружину и регистрирующий орган.

Непосредственная регистрация деформации эталонной пружины резко ограничивает

25 масштабы записи и чувствительность прибора.

Регистрация момента пружинного двигателя только прп спуске заводной пружины исключает возможность определения такого

30 важного параметра, пружинного двпгагеля, 368582

65 как к. п. д. Для определения к. п. д. пружинного двигателя необходимо регистрировать диаграмму работы заводной пружины как при ее заводе, так и при спуске.

Этот прибор недостаточно универсален и удобен в работе. Так, например, изменение диапазонов измерения производится заменой эталонной пружины. Чтобы барабан пружинного дигателя установить в измерительную позицию, его необходимо запрессовать в переходный диск, который штифтами фиксируется на,приборе.

В приборе отсутствуют устройства для высокопроизводительного контроля момента пружинных двигателей в условиях массового производства.

Целью изобретения является создание высокопроизводительного и универсального полуавтомата, ооеспечивающего высокую точность регистрации момента заводной пружины при ее заводе .и спуске и автоматичес кой контроль момента пружин ного двигателя во время спуска заводной пружины при заданных углах ее закручивания.

Цель достигается за счет того, что полуавтомат снабжен устройством автоматического контроля момента пружинного двигателя и упругой предохранительной муфтой, ведущий вал которой через редуктор связан с реверсивным электродвигателем привода, а ведомый — с установоч ным приспособлением.

Чувствительный элемент выполнен в виде связанного шарнирной тягой с установочным приспособлением и расположенного в упругом подвесе сердечника индуктивного датчика, вторичная обмотка которого через усилитель подключена к диаго нали измерительного моста, связанного через электродвигатель с регистрирующим устройством и через систему подвижных контактов с устройством автоматического контроля.

Упругая предохранительная муфта выполнена в виде многовитковой спиральной пружины, один конец которой закреплен на ведущем валу,а другой — на храповом колесе.

Последнее свободно насажено на ведомом валу и связано с пим храповой собачкой, закрепленной на диске. Диск жестко связан .с ведомым валом и несет контактную систему, взаимодействующую с толкателем, за прессованным в водило, жестко закрепленное на ведущем валу и взаимодействующее со стенкой .паза, имеющегося в диске.

Регистрирующее устройство, представляет собой реверсивный лентопротяжный механизм с двумя приемно-подающими барабанами и ведущим барабаном, связанным с приемно-подающими барабанами муфтами односгоропнего действия. На валах пр ие м но-подающих барабанов жестко закреплены храповые колеса с взаимно противоположным направлением зубьев, взаимодей ствующие с неподвижно закреплен ными хра повыми собачками.

Установочное приспособление составлено из двух, подпружиненных захватов, шарнирно закрепленных своей средней частью на корпусе, расположенном на связа нном с реверсивным электродвигателем привода валу. Внутри корпуса в подшипниках установлен центрирующий валик, через валик испытуемого пружинного двигателя связанный с осью, соединенной шарнирной тягой с чувствительным элементом.

На фиг. 1 показана функциональная схема полуавтомата; на фиг. 2 — схема измерительной части и установочного приспособления; на фиг. 3 — кинематическая схема,предохранительной муфты; на фиг. 4 — реверсный лентопротяжный механизм; на фиг. 5 — схема устройства для автоматического контроля момента.

Барабан испытуемого пружинного двигателя 1 (см..фиг. 1) закрепляется в установочном,приспособлении 2, а заводной валик кинематически связывается с сердечником индуктивного датчика 3. Электродвигатель привода Д через редуктор 4 кинематически связан с предохранительной муфтой 5, ходовым винтом б и,первым солнечным колесом диффере нциала 7. Со вторым солнечным колесом этого диф ференциала кинематически связан электродвигатель Дь предназначенный для автоматической смены кадра регистрации и выброса пружинного двитателя .по окончании испытания. На кор пусе дифференциала 7 расположено зубчатое колесо, которое приводит в движение реверсивный лентопротяжный меха низм 8.

Ходовой винт б передает движение гай ке 9, которая перемещает скользящий контакт устройства 10, предназначенного для грубого отсчета числа оборотов завода испытуемого двигателя. Точный отсчет оборотов производится устройством,11, которое кинематически связано с ведомым валом предохранительной муфты 5.

Индуктивный датчик 8 электрически связан с усилителем 12, формирующим питание в управляющей обмотке электродвигателя Дз регистрирующего устройства. В свою очередь, двигатель Дз кинематически связан с регистрирующим органом И, реохордом 14 и подвижными контактами 15 устройства 1б автоматического контроля момента пружинного двигателя.

Устройство 1б автоматического контроля содержит реле, которые управляются сигналами, поступающими через контакты 15, а также от устройств грубого 10 и точного 11 отсчета оборотов завода пружинного двигателя, Автоматический контроль. момента производится только при спуске заводной пружины. Включение устройства 1б в работу осуществляется системой автоматического управления 17. Результаты контроля фиксируются на световом табло 18.

Система автоматического управления 17 служит для обеспечения автоматического цик368582 ла контроля и регистрации момента пружинного двигателя. Эта система управляет работой двигателей Д и Д1 и сама управляется электрическими сигналами, поступающими OT предохранительной муфты 5, концевых выключателей 19а, 19б и пусковой кнопки 20.

Устаыювоч ное приопюсобление (см. фиг. 2) содержит корпус 21, свободно посаженный на вал 22 и предохраняемый от проворота относительно вала соединением типа шпоночного.

В нутри корпуса при помощи ша рикоподшипниковых на правляющих установлен центрирующий валик 28. Снаружи на корпусе прн помощи шарнирных соединений закреплены два захвата 24. Призматические наконечники захватов располагаются между зубьями венца барабана 25 испытуемого пружинного двигателя и сообщают барабану вращательное движение:при заводе и спуске заводной пружины.

Заводной валик 26 |цилиндрической цапфой устанавливается в отверстии центрирующего валика 28, а квадратной головкой сочленяется с гнездом оси 27. Эта ось установлена в миниатюрных шариковых подшипниках и при помощи шарнирной тяги 28 связана с магнитомягким сердечником 29 индуктивного датчика. В свою очередь, сердечник 29 жестко связан с упругим подвесом 80.

Первичная обмотка 81 датчика питаетсяпеременным током частотой 50 гц и напряжением 6,3 в. э. д.с., наведенная во вторичной обмотке 82, служит для питания моста, образованного реохордом 14 и потенциометром 88, и не изменяется при перемещения«сердечника 29. У правляющие катушки датчика 84 через усилитель 12 включены в диагональ»оста,,причем э.д. с., наведенная в них,,пропорциональна перемещению сердечника 29. Переключатель П и группа сопротивлений 85 обеспечивают различные измерительные диапазоны полуавтомата. Потенциометр 88 позволяет регулировать нулевое положение пера регистратора.

У пругая предохранительная муфта (см. фиг. 3) содержит ведущий вал 86 на котором жестко закреплены водило 87 с поводком 88 и внутренний конец спиральной пружины 89, наружный конец которой соединен со стойкой 40. Стойка запрессована в «раповсе колесо 41, которое свободно посажено на веломый вал 42. Связь между колесом 41 и валом

42 осуществляется через храповую собачку

48, вращающуюся вокруг оси, запрессованной в диск 44. Этот диск жестко связан с ведомым валом 42.

Предварительно закрученная спиральная пружина стремится развернуть ведомый 42 и ведущий 86 валы один относительно лругого.

Этому пре пятствует поводок 88, на который опирается диск 44. На диске закреплена контактная система 45 лля выработки элeктрического импульса, вызывающего реверс электродвигателя Д . (см. фиг. 1 и 2). Контактная система приводится в действие тол5

65 кателем 46. Электрическое питание на муфту подается при помощи скользящих контактов

47, 48.

Ведущий барабан 49 лентопротяжного механизма 8 (см. фиг. 4) жестко связан с валом 50, приводимым в движение (рис. 1) через шестерню 51 от дифференциала, солнечные колеса которого кинематически связаны с электродвигателями Д1 и Д .

Вал 50 через конические зубчатые колеса передает движение полумуфтам 52 односторонних муфт обгона. Передаточное отношение зубчатых колес, подобрано таким образом, что угловая скорость вращения полумуфт 52 и вала 50 одинакова. Полумуфты 5) свободно посажены на оси 58 и 54 приемно-подающих барабанов 55, 56, на которы«жестко закреплены внутренние полумуфты 57 и 58 муфт обгона таким образом, что муфты вращаются во взаимно противоположны«направлениях. Кроме того, на оси 58 и 54 свободно без вращения посажены храповые колеса 59 и 60. Зубья «раповы«колес имеют взаимно противоположное направление. Оси храповых собачек 61 и 62, взаимодействующих соответственно с «раповыми колесами

59 и 60, закреплены на корпусе,прибора. Храповые колеса 59 и 60 поджаты к свободно посаженным на валы 58 и 54 приемно-подающим барабанам 55 и 56 пружинами 68, 64.

Устройство 16 лля автоматического контроля момента пружинного двигателя (см. фиг. 5) предназначено для контроля момента только в одной точке на диаграмме спуска и содержит три группы последовательно включенны«контактов, которые коммутируют цепь электропитания реле 65 и 66, и сигнальные лампочки. При необ«олпмости осуществить контроль момента пружинного двигателя в песко Iüêè«позиция«завода .пружиIIû полуавтомат должен быть снабжен соответствующим количеством однотипны«контрольных устройств. Контакты устройства 10 грубого отсчета числа оборотов (см. фиг. 1) и контакт, являющийся составной частью устройства II точного отсчета числа оборотов, в сочетании с переключателем П служит лля установки заданного»òëà завода заводной пружины, при котором необ«олимо осуществить контроль момента пружинного двигателя. Подвижный контакт 67 устройства грубого отсчета числа оборотов приводится в движение «аловой гайкой 9 (см. также фпг. 1).

Непосредственно контроль момента осуществляется группой контактов 68, 69 и 70.

Подвижный контакт 68 связан с гиокой нитью 71, которая приволится в движение нкивом 72. Этот шкив кинематическн связан с электродвигателем Д;, регистрирующего устройства. На гибкой нити закреплен также регистрирующий орган 18.

Контакты 69 и 70 прелставляют сооой два отрезкa Гибкoi ленты, сосд)п!енные между собой изоляционной пластиной 78. Ширина изоляционного промежутка 1 определяет до368582

7 пустимое поле рассеивания значений момента пружинного двигателя в точке контроля.

Блок контактов 69 и 70 закреплен на валике 74, который связан с осью червячного колеса 75 и электрически изолирован от этой оси. Свободный конец контакта 69 удержлвается цилиндрической пружиной 76, которая изолирована от прибора.

Регистрирующий орган 18 («перо») и .подвижный контакт 68 изображены на фиг. 5 в,положении, соответствующем значению контролируемого момента, равному нулю. При помощи рукоятки 77 изоляционная пластина

78 может быть смещена относительно подвижного контакта 68 на некоторую величину Н, пропорциональную номинальному значению контролируемого момента.

Полуавтомат работает следующим образом.

После того как пружинный д вигатель установлен в измерительную позицию (см. фиг. 2), нажимают пусковую кнопку 20 (фиг. 1) полуавтомата. ,При этом включается электродвигатель

Д, который, вращая барабан 25 пружинного двигателя (фиг. 2), заводит заводную пру>кину. Одновременно приводятся в действие реверсивный лентопротяжный механизм 8 (фиг. 4) и устройства 10, 11 грубого и точного отсчета числа оборотов (фиг, 1 и 5).

Вращающий момент, развиваемый заводной пружиной при заводе, передается оси 27 (фиг. 2) и при помощи шарнирной тягл 28 преобразуется в осевое усилие, вызывающее деформацию упругого подвеса 80 сердечника

29 индуктивного датчика. Максимальное линейное перемещение сердечника 29 не превышает 0,5 мм. В пределах малых де формаций упругого подвеса перемещение сердечника прямо пропор цио нально значению измеряемого момента.

При перемещении сердечника 29 на управляющих катушках 84 датчика вырабатывается электрический сигнал, вызывающий разбалансировку моста, образованного реохордом

14 и потенциометром 88 При этом, как только величина сигнала превысит поpor чувствительности усилителя 12, на управляющую обмотку электродвигателя Д подается синусоидальная э. д. с. частой 50 гц. Значение управляющей э. д. с. остается практически .постоянным при различных величинах сигналов, поступающих с управляющих катушек 84, при условии, что эти сигналы превышают порог чувствительности усилителя.

Вращение электродвигателя Д„. передается регистрирующему органу 18 (фиг. 5), подвижному контакту 68 и движку реохорда 14 (рис. 2). Направление вращения электродвигателя Дз выбирается таким образом, чтобы перемещение движка реохорда устраняло разбалансировку моста, т. е. компенсировало управляющий .сигнал, поступающий от индуктивного датчика. Таким образом, отработка управляющего сигнала вызывает перемеще5

65 ние регистрирующего органа, .прямо пропорциональное величине измеряемого момента.

Рассмотрим работу реверсивного лентопротяжного механизма 8 (фиг. 4). При заводе заводной пружины вал 50 ведущего барабана

49 вращается в направлении, указанном стрелкой С. От вала 50 приводятся во вращение,полумуфты 52 муфт обгона одностороннего действия. Эти полумуфты вращаются в направлении, совпадающем с направлением вращения вала 50 ведущего барабана.

При этом левая полумуфта свободно проворачивается относительно внутренней полумуфты 57, и вал 58, застопоренный храповым колесом 59 и собачкой 61, остается неподвижным.

Правая полумуфта увлекает за собой внутрен нюю полумуфту 58, которая передает движение валу 54. Этот вал вращает храповое колесо 60, фрикционно связанное с барабаном 56,,при этом на барабан 56 наматывается ленты. Разрыв ленты при увеличении радиуса намотки предотвращается наличием фрикционной связи между барабаном 56 и тор цовой поверхностью храпового колеса 60.

Постоянный натяг ленты обеспечивается за счет фрикционной связи барабана 55 с торцовой поверхностью неподвижного храпового колеса 59.

При изменении направления вращения ведущего барабана 49 (при спуске заводной пружины) роль приемного барабана выполняет барабан 55, а подающего — барабан 56.

Реверс электродвигателя привода g> происходит при полном заводе пружинного двигателя. При этом момент сопротивления на ведомом валу 42 предохранительной муфты (фиг. 3) оказывается равным или несколько превышает момент, развиваемый пружиной

89. Ведущий вал 86 начнет разворачиваться относительно ведомого, и толкатель 46 замыкает контактную систему 45 муфты.

Электричес иий сипнал от предохранительной муфты поступает в систему автоматического управления 17 (фиг. 1), которая осуществляет реверс электродвигателя Д2 и одновременно включает в работу устройство автоматического контроля момента пружинного двигателя (контакт 78, фиг. 5).

Если при заданном угле закручивания заводной пружины во время ее спуска подвижный контакт 68 окажется в пределах изоляционного промежутка 1 (фиг. 5), то электрическое питание на реле 65 и 66 не поступает, и на световом табло 18 (фиг. 1 и 5) горит лампочка Л, что означает: испытуемый двигатель годен.

Если в момент одновременного замыкания контактов устройств 10 и 11 подвижный контакт 68 окажется на одном из контактов 69 или 70, то срабатывает соответствующее реле

65 или 66, лампочка Л гаснет, а на световом табло зажигается лампочка Л или Л . Эти лампочки сигнализируют о том, что момент .пружинного двигателя больше или меньше

368582

10 до пустимого значения. Так как реле 65 и 66 имеют контакты самоблокировки, результат контроля фиксируется на световом табло до начала следующего цикла испытания.

Описанный полуавтомат позволяет проконтролировать момент пружинного двигателя в двух точках на диаграмме спуска заводной пружины.

После того как пружина двигателя полностью раскрутится, ходовая гайка 9 (фиг. 1) воздействует на концевой выключатель 19 а, и вырабатываемый при этом электрический сигнал, поступает на систему автоматического управления 17. Эта система отключает двигатель Дг и включает электродвигатель Дь который протягивает ленту, подготавливая ее для следующего испытания. Роль оператора при работе на полуавтомате сводится к установке испытуемого двигателя и пуску полуавтомата.

Полуавтомат снабжен органами управления, позволяющими изменять режимы его работы и осуществлять:

1. Контроль пружинных двигателей с одновременной регистрацией момента и автоматической протяжкой ленты по окончании цикла испытания. Производительность 900 — 1000 двигателей в смену.

2. Только контроль пружинных двигателей.

Производительность 2000 — 2200 пружинны.; двигателей в смену.

3. Только регистрацию момента пружинных двигателей. Производительность до 2000 двигателей в смену.

Внешний вид описанного полуавтомата гоказан на фиг. 6. Здесь 79 — рукоятка регул;lровки усиления; 80 — лента регистрирующего устройства; Пг —,переключатель диапазонов измерения; Пг — переключатели для установки заданного числа оборотов завода пружинного двигателя, .при котором необходимо,произвести контроль момента; 81 — рукоятка для измерения скорости протяжки диаграммной ленты; 82 — клавиша для отключения регистрирующего устройства.

Предмет изобретения

1. Полуавтомат для контроля и регистрации момента пружинного двигателя, содержащий установочное приспособление, чувствительный элемент, регистрирующее устройство и электродвигатель привода, отличаюигий5

50 ся тем, что, с целью повышения точности и производительности процесса контроля и регистрации, он снабжен устройством автоматического контроля момента пружинного двигателя и упругой предохранительной муфтой, ведущий вал которой через редуктор связан с реверсивным электродвигателем привода, а ведомый — с установочным приспособлением, при этом чувствительный элемент выполнен в виде связанного шарнирной тягой с установочным приспособлением и .расположенного в уп ругом подвесе сердечника индуктивного датчика, вторичная обмотка которого через усилитель подключена к диагонали измерительного моста, связанного через электродвигатель с регистрирующим устройством и через систему подвижных контактов с устройством автоматического контроля.

2. Полуавтомат по п. 1, отличаюигггйся тем, что упругая предохранительная муфта выполнена в виде многовптковой спиральной пружины, один конец которой закреплен на ведущем валу, а другой — на храповом колесе, свободно насаженном на ведомом валу и связанном с ним храповой собачкой, закреп. ленной на диске, жестко связанном с ведомым валом и несущем контактную систему, взаимодействующую с толкателем, запрессованным в водило, жестко закрепленное на ведущем валу и взаимодействующее со стенкой паза, выполненного в диске.

3. Полуавтомат по п. 1, отличпюигийся тем, что регистрирующее устройство выполнено в виде реверсивного лентопротяжного механизма с двумя приемно-подающими барабанами и ведущим барабаном, связанным с приемноподающими барабанами муфтами одностороннего действия, при этом на валах .приемно-подающих барабанов жестко закреплены храповые колеса с взаимно противоположным направлением зубьев, взаимодействующие с неподвижно закрепленными храповыми собачками.

4. Полуавтомат lIQ п. 1, отгичпюигийся тем, что установочное приспособление выполнено в .виде двух подпружиненных захватов, шарнирно закрепленных своей средней частью на корпусе, расположенном на связанном с регерсивным электродвигателем привода валу, при этом внутри корпуса в подшипниках установлен центрирующий валик, через валик испытуемого:пружинного двигателя связанный с осью, соединенной шарнирной тягой с чувствительным элементом.

36858.2

Уиг 5

Редактор Т. Орловская

Заказ 651/11 Изд Я 161 Тираж 496 Подписное

LIHHHIIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель 3. Гиндин

Техред Л. Грачева

Корректоры: Е. Миронова и А. Степанова