Стенд для резонансных испытаний торсионов

ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 90142 51)4 001 Н ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ инсти П.Н.Цыл сов и Л Сидельниьство СССР /10, 1986,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНТОРСИОНОВ(57) Изобретение относится к машистроению, в частности к стендам дпрезонансных испытаний торсионов,может быть использовано для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда, повышение его производительности и увеличение достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионов, Для этого известный стенд снабжен устройством измерения и регистрации жесткости торсионных валов в процессе их испытаний на усталость, содержащим логическую схему И 27 двоично-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель 30 режима работы, логическую схему ИЛИ 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 33. Я 1 ил,1427183 Изобретение относится к машиностроению, а именно к стендам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов используемых в подвесЭ5ках транспортных машин различногоназ нач ения .Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей, повышение производительности и увеличениедостоверности о допустимом количествециклов нагружения торсионов путемопределения величины жесткости в процессе их испытаний,На чертеже представлена блок-схема стенда.Испытуемые торсионные валы (торсионы) 1 и 2 соединяются посредствоммуфт-адаптеров 3-6 с механизмами 7 и8 предварительного закручивания и 20концами вала ферромагнитного маховика 9, установленного в подшипниках 1 Ои 11, В направлении,:диаметральнопротивоположном механизмам 7 и 8 предварительного закручивания относительно маховика 9, с минимальным по величине воздушнымизазорами установленытрехфаэные дуговые индукторы 12 и 13,несущие на поверхностяхобращенныхк маховику 9, трехфаэные обмотки 14 30и 15, На маховике 9 неподвижно закре-плена электропроводящая пластина-флажок 16, изготовленная из немагнитногоматериала и являющаяся подвижнойчастью датчиков 17 и 18 амплитудыколебаний маховика 9Датчики 17 и 18крепятся на траверсе 19, имеющей продольные прорези для установки раэлич"ных величин техйологически заданногоугла закрутки торсионных валов 1 и 2, 40Система автоматизации процессаиспытаний функционально представляет собой совокупность трех устройств.Первое устройство предназначенодпя автоматизации процесса запуска иосуществления резонансного режима работы на участке разгона др технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Конструктивно оновыполнено в виде последовательно соединенных источника 20 постоянного на Опряжения, блока 21 синхронизации частоты колебаний, блока 22 запуска,блока 23 длительности и направлениявращения маховика 9, переключателя24, второй вход которого соединен с55генератором 25 переменного тока, авыход- с обмотками 14 и 15 трехфаэныхдуговых иидукторов 12 и 13, Блок 21 2синхронизации частоты колебаний имеет второй вход, соединенный с выходамн датчиков 17 и 18, а второй выход, соединенный с вторым входом блока 23 длительности и направления вращения маховика 9. Блок 22 запуска также имеет второй вход, соединенный через кнопку "Запуск стенда 1 с первым входом блока 21 синхронизации частоты колебаний.Второе устройство осуществляет резонансный режим работы и поддержание с заданной точностью технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их ус" талостных испытаний. Это устройство наряду с блоком 23 длительности и направлений вращения маховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и обмоток 14 и 15 трехфазных дуговых индукторов 12 и 13 содержит блок 26 преобразования угловой погрешности, вход которого соединен с выходами датчиков 17 и 18 амплитуды колебаний, а выход с третьим входом блока 23 длительности и на" правления вращения маховика 9.Третье устройство производит измерения и регистрацию величины жесткости торсионных валов 1 и 2 в процессе их испытания. Оно включает последовательно соединенные с датчиком 17 амплитуды колебаний маховика 9 логическую схему И 27, двоичн-десятичный счетчик 28, решающее устройство 29, переключатель ЗО режима работы, логическую схему КПИ 31, таймер 32 и логическую схему НЕ 33, соединенную выходом с вторым входом решающего устройства 29, на второй выход которого подключено печатающее устройство 34. Логическая схема И 27, двоично-десятичный счетчик 28 и логический элемент ИЛИ 31 имеют вторые входы, соединенные соответственно с выходом таймера 32, выходом логического элемента ИЛИ 31 и через кнопку "Пуск цикла" с источником 35 питания, Таймер 32 также имеет второй вход, через который устанавливается время длительности цикла измерения жесткости торсионов 1 и 2.Посредством механизмов 7 и 8 предварительного закручивания проиэводится закрутка торсионных валов 1 и 2 на одинаковые по величине, но различные по знаку углы, равные половине технологически заданного, Маховик 91427при этом остается неподвижным, а пластина-флажок 16 занимает по отношению к датчикам 17 и 18 амплитуды среднее полажение.5Включается источник постоянного напряжения 20, Кнопкой "Запуск стенда" на вход Б блока 22 подается сигнал, который переводит блок 22 из состояния "0" в состояние "1"; Логическая единица при поступлении на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 преобразуется в этом блоке в команду, обусловливающую включение переключателя 24,для питания 15 трехфазный обмоток 14 и 15. от генератора 25 переменного тока с прямой последовательностью фаз. В воздушном зазоре отделяющем маховик 9 от дуго- вых индукторов 12 и 13, возбуждается 20 бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 поворачивается, например, в направлении часовой стрел. ки. При этом блоком 21 синхронизации частоты вырабатывается сигнал, кото рый поступает на вход В блока 22 запуска и возвращает его в состояние "0". Дальнейшее управление процессом запуска стенда до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 осуществляется блоком 21 синхронизации частоты беэ участия блока 22 запуска.При некотором угле закрутки торсионных валов 1 и 2 маховик 9, следуя в направлении часовой стрелки, останавливается, а затем под действием упругих сил торсионных валов 1 и 2 начинается его движение в обратном направлении, т.е. против часовой г 40 стрелки. На выходе блока 21 синхронизации частоты при этом появляется сигнал, который поступает на вход блока 23 длительности и направлениявращения маховика 9 и преобразуется 45 в этом блоке в команду, обусловливакщую подключение переключателем 24 трехфазнь 1 х обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока с обратной последовательностью фаз. Направление50 бегущего магнитного поля дуговых индукторов 12 и 13 изменяется на утротивоположное, что вызывает изменение направления действия электромагнитного момента, приложенного к маховику9, и его движение против часовой55стрелки. При определенном угле закрутки торсионных валов 1 и 2, большемпредыдущего, маховик 9 останавливает 83ся, а затем под действием упругих сил торсионных валов 1 и 2 начинается его движение по часовой стрелке, На выходе блока 2 синхронизации частотыпри этом появляется сигнал, которыйпри поступлении на вход блока 23 длительности и направления вращения маховика 9 преобразуется в команду, обусловливающую подключение переключателем 24 трехфазных обмоток 14 и 15к генератору 25 с прямой последовательностью фаз, Дальнейшая работастенда на участке запуска до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 осуществляетсяпо аналогии с описанным выше цикломработы с тем лишь отличием, что уголзакрутки торсионных валов 1 и 2 иамплитуда колебаний маховика 9 непрерывно возрастают,В некоторый момент времени уголзакрутки торсионных валов 1 и 2 и амплитуда колебаний маховика 9 непрерывно возрастают. При этом на выходедатчиков 17 и 18 появляется сигнал,который поступает на второй вход блока 21 синхронизации частоты и отключает его от источника постоянного напряжения 20, Таким образом, блок 21синхронизации частоты, осуществив совместно с блоком 22 запуска, блоком 23длительности и направления вращениямаховика 9, переключателем 24, генератором 25 переменного тока и дуговьгми индукторами 2 и 13 запуск стенда в резонансном режиме до технологически заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2, автоматически выводится из работы,После вступления в работу датчиков 17 и 18 в стенде осуществляетсяавтоматический режим поддержания заданного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 в процессе их усталостныхиспытаний, В реализации данного режима наряду с датчиками 17 и 18, участвуют блок 26 преобразования угловойпогрешности, блок 23 длительности инаправления вращения маховика 9, переключатель 24, генератор 25 переменного тока, дуговые индукторы 12 и13 и маховик 9, При этом стенд работает следующим образом.Датчики 17 и 18 амплитуды колебаний маховика 9 вырабатывают импульсы, длительность которых определяется временем нахождения пластиньгфлажка 16 в их зазоре, т.е. раз1427183 ностью между действительным угломзакрутки торсионных валов 1 и 2 итехнологически заданным его значением, Блок 26 преобразования угловойпогрешности при поступлении на еговход сигнала с датчика 17 или 1 8усиливает и преобразует этот сигнапв импульс постоянной величины, а затем в напряжение пилообразной формы 10с линейной зависимостью от временина участке уменьшения и далее послесравнения с опорным напряжением и импульс определенной длительности, который передается на вход блока 23 5длительности и направления вращения.маховика 9. Этот блок на время, равноедлительности поступившего на еговход импульса, вырабатывает командуна включение переключателя 24 и подключение им трехфазных обмоток 1 4 и15 к генератору 25 переменного токас прямой или обратной последовательностью фаз. На внешней поверхностимаховика 9 при этом развивается электромагнитный вращающий момент, среднее (за половину периода колебаниязначение которого определяется временем подключения трехфазных обмоток14 и 15 к генератору 25, т.е. величиной Фактического угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Так, при уменьшении этого угла длительность импульсов датчиков 17 и 18 уменьшается,а время подключения трехфазных обмоток 14 и 15 к генератору 25 переменного тока возрастает. Это приводит кувеличению среднего значения. вращающего момента, увеличению амплитудыколебаний маховика 9 и угла закрутки 40торсионных валов 1 и 2, Наоборот,при увеличении угла закрутки торсионных валов и 2 длительность импульсов датчиков 17 и 18 возрастает, авремя подключения трехфаэных обмоток 4514 и 15 к генератору 25 и среднеезначение вращающего момента уменьша- .ются. Это обусловливает уменьшениеамплитуды колебаний маховика 9 и угла закрутки торсионных валов 1 и 2. Измерение и регистрация жесткости испытуемых торсионных валов 1 и 2 может производиться в одиночном или циклическом режимах.Устройство измерения и регистрации жесткости торсионов 1 и 2 в одиночном режиме работает следующим образом. 6Через второй вход, таймера 32 устанавливается время длительности цикла С . В оперативную память решающего устройства 29 заносится величина коэфяцие нт аУСг где у - момент инерции,Переключатель 30 режима работы переводится в положение "Отключено",Нажимается кнопка "Пуск цикпа. Приэтом "1" с выхода источника 35 питания через логическую схему ИЛИ 31. поступает на вход таймера 32, которыйначинает отсчитывать время цикла Сц,Одновременно с началом отсчета времени с выхода таймера 32 на второй входлогической схемы И 27 поступает "1",Двоично-десятичный счетчик 28 приэтом начинает считать количество импульсов И поступающих на первый входлогической схемы И 27 с выхода датчика 12 амплитуды колебаний маховика9, По окончании времени цикла Сц навторой вход логической схемы И 27 свыхода таймера 32 подается "О" и процесс заполнения двоично-десятичногосчетчика 28 прекращается. Сосчитанноеколичество импульсов И в двоично-десятичном коде поступает на первыйвход решающего устройства 29 и зано"сится в его память. Одновременно логической схемой НЕ 33 на второй входрешающего устройства 29 подается сигнал, который запускает решающее устройство 29 для вычисления жесткоститорсионных валов 1 и 2 по формуле:Г=1 с Рассчитанная величина жесткости торсионных валов 1 и 2 выдается на индикацию решающего устройства 29 или с его второго выхода на внешнее печатающее устройство 34.При работе устройства измерения и регистрации жесткости торсионови 2 в циклическом режиме переключатель 30 переводится в положение "Включено". Далее цикл измерения жесткости торсионов 1 и 2 производится аналогично циклу одиночного режима, По окончании цикла с выхода решающего устройства 29 через переключатель режима работы 30 на вход логической схемы ИЛИ 31 поступает , которая передается на вход таймера 32, Цикл измерения повторяется и тд,Формула изобретения Составитель В,ПучинскийРедактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук Корректор В. Романенко Подписное Заказ 4842/36 Тираж 524.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1427В качестве решающего устройства 29 может быть использован микрокалькулятор "Электроника МК",Таким образом, в стенде осущест 5 вляется измерение и регистрация жесткости торсионных валов в процессе их испытания на усталость, что расширяет его функциональные возможности, По . изменению величины жесткости торсионов определяется начальный момент появления трещин усталости и окончание процесса испытаний. При этом отпадает необходимость в проведении испытаний до полного разрушения торсионов, в результате чего сокращается время испытаний и повышается производительность стенда. Существенно возрастает достоверность о допустимом количестве нагружения.торсионов. 20 Стенд для резонансных испытаний торсионов, содержащий ферромагнитный 2 маховик, предназначенный для соединения с концами торсионов, расположенные диаметрально противоположно относительно маховика механизмы ля предварительного закручивания соответст вующих торсионов и дуговые трехфазные индукторы, датчики амплитуды колебаний маховика и устройство для автоматизации процесса запуска и поддержания технологически заданного угла закрутки торсионов в виде последовательно соединенных источника постоянного напряжения, блока синхронизации частоты колебаний, блока запуска, блока длительности и направления вращения маховика и переключателя, а также генератора переменного тока и блока преобразования угловой погрешности закрутки торсионов, в котором блок синхронизации частоты колебаний имеет вто .рой вход, соединенный с выходами дат-183 8чиков амплитуды, и второй выход, соединенный с вторым входом блока длительности и направления вращения маховика, блок запуска имеет второйвход, соединенный через кнопку "Запуск стенда с первым входом блокасинхронизации частоты колебаний, переключатель содержит второй вход, соединенный с генератором переменноготока и выход, соединенный с дуговымитрехфазными индукторами, а блок преобразования угловой погрешности входом соединен с выходами датчиков ам"плитуды, а выходом - с третьим входомблока-.длительности и направлениявращения маховика, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей,повышения производительности и увеличения достоверности о допустимом количестве циклов нагружения торсионовэа счет определения величины жесткости в процессе из испытаний, он снабжен последовательно соединенными свыходом одного иэ датчиков амплитудыколебаний маховика логической схемойИ, двоично-десятичным счетчиком, решающим устройством, переключателемрежима работы, логической схемой ИЛИ,таймером и логической схемой НЕ, атакже кнопкой "Пуск цикла", источни"ком питания и печатающим устройством,при этом логическая схема И и двоично-десятичный счетчик вторыми входамисоединены соответственно с выходомтаймера и выходом логической схемыИЛИ, которая вторым входом соединеначерез кнопку "Пуск цикла" с источником питания, логическая схем НЕ выходом соединена с вторым входом решающего устройства, к второму выходукоторого подключено печатающее устройство, а задание длительности циклаизмерения жесткости торсионов производится через второй вход таймера.