Стенд для испытания фрикционных муфт
ОП HCAHHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
Опубликовано 07.10.82.Бюллетень № 37 Дата опубликования описания 07.10. 82 Р1 М К з G 01 М 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (5З!УДК 621.825. .54(088.8) (72) Авторы изобретения Л.Г. Красневский, Б.Е. Митин, В.Д. Жук, В.И. Кочергин,"В.H. Басалаев, В.Н. Шаколин и В.Е. Шопов Институт проблем надежности и долговечности мамин АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для испытаний муфт. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд для испытаний фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной электродвигатели, расположенные между ними узел крепления испытуемой муфты и нагружатель, включающий гидравлически: связанные между собой силовое устройство и управляющий цилиндр. Силовое устройство имеет один цилиндр расположенный по оси муфты (1). Недостатком стенда является узкий диапазон эксплуатационных возможнос, тей, так как один цилиндр силового устройства не позволяет расширить диапазон осевых нагрузок. 20 Целью изОбретения является расширение эксплуатационных возможностей путем расширения диапазона осевых усилий нагружателя. Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания фрикционных муфт, содержащий приводной и Rîðìîçíîé электродвигатели, расположенные между ними узел. крепления испытуемой муфты и нагружатель муф.ты осевым усилием, включающий гидравлически связанные между собой силовое устройство и управлякщий цилиндр, снабжен балансирным рычагом, шарнирно связанным с узлом крепления испытуемой муфты, а силовое устройство выполнено в виде двух цилиндров, связанных с концами рычага и сообщенных между собой. Нагружатель снабжен дополнительным управляющим цилиндром с ручным приводом, нормально открытым двухходовым клапаном и гидробаком, соединенными между собой и с цилиндрами силового устройства. На чертеже изображена схема устройства, Стенд состоит из приводного электродвигателя 1, балансирно подвешенного на основании 2, связанного с инверционной массой 3 и узлом кРепления 4 испытуемой фрикционной муфты 5, тормозного электродвигателя..6, корпус которого жестко соедийен с основанием, а выходной вал связан с инерционной массой 7 и выходным валом испытуемой фрикционной муфты 5, и нагружателя 8. Корпус приводного электродвигателя 1 соединен с упругим элементом 9; йа котором 964513 закреплен тензоэлемент 10 для измерения крутящего момента. Нагружатель 8 содержит задающий электромагнит 11, привод ручного управления 12, состоящий из поворотного кулачка 1.3, связанного с рукояткой 14, толкателя 15 и пружины 16. Нагружатель 8 включает управляющий цилиндр 17, взаимодействующий с задающим электромагнитом 11, и допол нительный управляющий цилиндр 18, взаимодействующий с толкателем 15 ручного привода 12. Силовое устройство нагружателя содержит два цилиндра 19 и 20, взаимодействующих с противоположными 15 плечами балансирного рычага 21, шар= ° нирно связанного с нажимным подшипником 22, установленным на ступице 23 нажимного диска испытываемой муфты 5. Для обеспечения одновременной работы цилиндров 19 и 20 шарнирная связь балансирного рычага 21 со ступицей 23 должна иметь две степени свободы, что достигается, например, применением сферического подшипника 22, как.показано на чертеже, либо сочетанием радиального подшипника с дополнительным шарниром между его обоймой и рычагом 21. Для отвода ступицы 23 в исходное положение после снятия нажимного усилия имеются возвратные пружины 24 и 25. Шток управляющего цилиндра 17 взаимодействует с нормально открытым двухходовым клапаном 26, вход которого сообщен с гидробаком 27, а выход подключен к гидролинии, соединяющей рабочие полости цилиндров 17 — 20 в единый гидравлический контур. Гидробак 27 расположен. выше уровня остальных элементов гидросистемы. К гидравлическому . 4О контуру подключен клапан 28 для сообщения с внешним источником 29 давления жидкости или газа. Управление стендом осуществляет ся с помощью блока управления 30, 45 имеюшего вход командооператора, условно изображенный в виде стрелки 31, и выходы 32, 33 и 34 для регулирования электродвигателей 1 и 6 и запуска блока 35 управления электромагнитом 11. К бло- 5О ку 35 управления подключены также выходы датчиков 36 и 37 угловой скорости элементов, связанных с электродвигателями 1 и 6. Для электропитания блоков 30 и 35 имеется блок 55 питания 38. В качестве блока управления 35, в зависимости от вида и:.целей модели-.: рования режима работы муфты 5, могут использоваться электронные мо- 6@ дели реальных, например гидравлических или пневматических, устройств управления фрикционными муфтами, реальные электрические устройства электрогидравлических систем управле- 65 ния, либо устройства, создаваемые специально для воспроизведения желаемых программ нагруження. Устройство работает следующим образом. Подготовка устройства к работе. Подачей команды на вход 31 запускают приводной электродвигатель 1 и разгоняют его до начальной скорости испытаний фрикционной муфты. Электродвигатель 6 переводят в тормозной режим. Тормозной момент электродвигателя 6 в зависимости от его угловой сокрости формируется блоком 30 управления любым из известных методов. При этом электромагнит 11 выключен, рукоятка 14 привода ручного управления отведена до отказа влево (по чертежу), между штоком якоря электромагнита 11 и штоком управляющего цилиндра 17 имеется зазор Ф,, а между кулачком 13 и толкателем 15 зазор d . Ступица 23 нажимного диска отведена в правое (по чертежу) положение, соответствующее разомкнутому состоянию. муфты 5, возвратными пружинами 24 и 25, воздействующими на балансирный рычаг 21. Балансирный рычаг 21 под действием пружин 24 и 25 удерживает штоки цилиндров 19 и 20 в правом (по чертежу) положении. Клапан 26, управляемый штоком .управляющего цилиндра 17, находится в открытом состоянии. Жидкость из гидробака 27 самотеком поступает через открытый клапан 26 в гидролинию и далее - в рабочие полости цилиндров 17 - 20, из которых при первом заполнении жидкостью удаляют воздух. Муфта 5 разомкнута, ее ведущие диски вращаются со скоростью вала электродвигателя 1, а ведомые неподвижны. Работа устройства при ручном включении муфты 5. Рукояткой 14 поворачивают кулачок 13 по часовой стрелке. Кулачок 13 выбирает зазор У1 и далее перемещает вправо толкатель 15, который сжимает пружину 16. Под действием пружины 16,: рабочий орган дополнительного управляющего цилиндра 18 перемещается вправо, выталкивая рабочую жидкость из своей полости через открытый клапан 26 в гидробак 27. При определенном: перемещении указанного рабочего органа, являющегося его свободным ходом, закрывается клапан 26. При дальнейшем перемещении рабочего органа под действием пружины 16 жидкость из рабочей полости управляющего цилиндра 17 поступает в рабочие по-.1 лости цилиндра 19 и 20, рабочие органы которых перемещаются влево и, воздействуя своими штоками на балансирный рычаг 21, также перемещают его влево. Рычаг 21 через нажимной подшипник 22 воздействует на ступиl 964513 35 реальных устройств управления фрикционными муфтами, выполненную, например, на стандартных элементах аналоговых модулирующих устройств. Для отключения фрикционной муфты 5 выключают электромагнит 11, при этом возвратные пружины 24 и 25 .отводят элементы нагружателя в ис6S:õîäíîå положение как описано выае. цу 23 нажимного диска, который сжимает диски муфты 5. Усилие сжатия дисков определяется деформацией пружины 16 и может регулироваться поворотом кулачка 13. При сжатии дисков муфты 5 в последней возникает момент трения, под действием которого ее ведомые элементы вместе с инерционной массой 7 и ротором электродвигателя 6 начинают разгоняться, преодолевая тормозной момент, создаваемый электродвигателем б.. В зависимости от вида и целей испытаний параметры процесса буксования муфты 5, в том числе длительность буксования, угловая скорость ведомых элементов и закономерность ее изменения, задаются оператором путем воздействия на рукоятку 14. В предельном случае усилие сжатия дисков муфты 5 увеличивается до величины, соответствующей ее замыканию, в результате чего скорости ведущих и ведомых элементов выравниваются, причем их величина определяется равенством крутящих моментов электродвигателей 1 и 6 в соответствии с их характеристиками. Во время. описанных операций электромагнит 11 по-прежнему остается выключенным и между его штоком и штоком управляющего цилиндра 17 остается зазор < „. В отдельных случаях для уменьшения рабочего объема гидросистемы в описанном процессе возможно включение электромагнита 11, в резуль тате чего рабочий орган управляющего цилиндра 17 перемещается в правое положение. в Для выключения муфты 5 кулачок 13 устанавливают рукояткой 14 в исходное положение, при этом возвратные пружины 24 и 25 отводят балансирный рычаг 21 вправо, рычаг 21 отводит в выключенное положение ступицу 23 и .перемещает рабочие органы цилиндров 19 и 20 вправо, а жидкость из рабочих полостей последних выталкивается в рабочие полости цилиндров 17 и 18. В результате поршни цилиндров 17 и 18 перемещаются влево до тех пор, пока шток цилиндра 17 не откроет клапан 26, после чего гидросистема сообщается с гидробаком 27. В этом состоянии муфта 5 вновь выключена, а между толкателем 15 и кулачком 13 и между штоком управляющего цилиндра 17 и штоком электромагнита 11 вновь устанавливаются исходные зазоры б „ и с 1 соответственно, гарантирующие полное выключение муфты. Описанный режим ручного управления муфтой 5 используется для проверки элементов гидравлической части устройства ° и самой муфты 5, а также для осуществления пробных включений, на! пример при подборе режимов работы I ,электродвигателей 1 и б. Работа устройства при управлении муфтой с помощью блока управ.leHHH При использовании блока 35 для управления муфтой 5 необходимо предварительно с помощью рукоятки 14 установить кулачок 13 в положение, при котором клапан 26 закрыт .и гидробак 27 отключен от гидросистеьы. Уста10 навливают исходный режим работы электродвигателей 1 и 6 как описано выше. Далее подают соответствующую команду на вход 31 блока управления для включения блока управления 35, которая поступает с выхода 34 блока 30. По этой команде блок управления 35 включает электромагнит 11 в соответствии с заложеннэй в него программой (см. выше ). При вклю20 чении электромагнита 11 его шток выбирает зазор d и воздействует на шток рабочего органа цилиндра 17 с усилием, задаваемым блоком управле,ния 35. Под действием этого усилия 25 шток цилиндра перемещается вправо и, выталкивая жидкость из рабочей полости цилиндра 17 в рабочие полости цилиндров 19 и 20, осуществляет включение муфты 5 аналогочно описанному выше для случая ручного управления. В зависимости от вида и целей испытаний могут задаваться различные закономерности срабатывания электромагнита 11, т.е. закономерности включения муфты 5. Например, возможна реализация. различных законов разгона инерционной массы 7, осуществляемая с использованием датчиков 36 и 37 в качестве элементов обратных связей. При проведении износных испытаний кольцевых фрикционных образцов, используемых в качестве дисков муфты 5, возможна реализация ее циклического срабатывания по любой прог45 рамме. B этом случае блок Управления 35 может содержать, например гене-. ратор импульсов соответствующей фор». ma и частоты. Наконец, блок управления 35 может представлять собой совокупность. элементов реальной, например, электрогидравлической или электронной системы управления фрикционными муфтами. В этом случае постоянные времени муфты и нагружателя должны соответствовать тем же параметрам реальных муфт. Влок управления 35 может представлять собой электронную модель 964513 Размыкание муфты 5 произойдет тогда когда из рабочих полостей цилиндров 19 и 20 будет вытеснено количество жидкости, равное объему рабочей полости цилиндра 17. При этом кулачок 13 может оставаться в положении, в 5 котором клапан 26 по-прежнему закрыт. Открытие клапана 26 при работе нагружателя может осуществляться лишь эпизодически с целью подпитки гидравлического контура в случае его 1О недостаточной герметичности, а также для компенсации изменения объема жидкости при колебаниях температуры. Работа устройства от внешних источников давления. Устройство может также использоваться для испытаний пневматических систем управления, например, систем на струйных элементах. В этом случае из гидросистенн нагружателя удаляется рабочая жидкость и через клапан 28, который в простейшем случае может представлять собой обратный шариковый клапан, она заполняется газообразной рабочей средой от источника 29 давлейия. Испытания устройства с источником 29 совместно с,муфтой 5 проводят при закрытом клапане 26, для чего кулачок 13 поворачивают по часовой стрелке. Электромагнит 11 при этом включен. Программы нагружения муфты 5, реализуеьые источником 29, могут быть такими же как программы блока управления 35. 35 Наконец, источник 29 может быть гидравлическим. В этом случае испытания проводят также при закрытом клапане 26, однако предварительный слив рабочей жидкости при этом не 40 обязателен. Использование внешних пневматических или гидравлических источников . целесообразно, в частности в тех случаях, когда необходимо получить значительно большее усилие сжатия дисков муфты 5, чем усилие, создаваемое вручную нажатием на кулачок 13 или электромагнитом 11. Устройство позволяет проводить 50 исследования моделей крупногабаритных фрикционных муфт, а также соизмеримых с этими моделями реальных малогабаритных муфт, например сцеплений мотоциклов, при различных режимах работы и параметрах нагружения, а также различных устройств управления фрикционными муфтами и их моделей в реальном масштабе времени. Изменение режимов и параметров нагружения, а также замена испытываемых моделей не вызывает затруднений, в связи с чем предлагаемое устройство может использоваться для оперативной проверки на моделях новых фрикционных устройств и элементов управления в том числе на стадии их проектирования, а также при исследовательских работах. Формула изобретенил 1. Стенд для испытания фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной электродвигатели, расположенные между ними узел крепления испытуемой муфты и нагружатель муфты осевым усилием, включающий гидравли . ки связанные между собой силовое устройство и управляющий цилиндр отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем расширения диапазона осевых усилий нагружателя, он снабжен балансирным рычагом, шарнирно связанным с узлом крепления испытуемой муфты, а силовое устройство выполнено в виде двух цилиндров, связанных с концами рычага и сообщенных между собой. 2. Стенд по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что нагружатель снабжен дополнительным управляющим цилиндром с ручным приводом, нормально открытым двухходовым клапаном и ,гидробаком, соединенными между собой :,и с цилиндрами силового устройства. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 521491, кл. G 01 М 13/02, 1974 (прототип). 964513 Составитель И. Яцунов Редактор Н. Гунько Техред М.Коштура Корректор K. Демчик Закаэ 7618/23 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж 35, Раушскяя наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4 .
