Стенд для испытания фрикционных муфт

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциапистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 13 е 08 е 80 (21) 2971618/25-27 Я 1) М, Кд,з 6 01 М 13/02 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.54(088.8) Опубликовано 07.10.82.Бюллетень Мо 37 Дата опубликования описания 07,10.82(72) Авторы изобретения Л.Г. Красневский, Б.Е. Митин, В.Д. Жук, В.И. Кочергин,". В.Н. Басалаев, В,Н, Шаколин и В,Е. Шопов Институт проблем надежности и долговечности машин, АН Белорусской ССР(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ 25 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 й 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. 20Целью изОбретения является расширение эксплуатационных возможностей путем расширения диапазона осевыхусилий нагружателя.Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной электродвигатели, расположенные между ними узел, крепления испытуемой муфты инагружатель 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 которомзакреплен тензоэлемент 10 для измерения крутящего момента.Нагружатель 8 содержит задающий электромагнит 11, привод ручного управления 12, состоящий из поворотного кулачка 13, связанного с рукояткой 14, толкателя 15 и пружины16, Нагружатель 8 включает управляющий цилиндр 17, взаимодействующий с задающим электромагнитом 11, и дополнительный управляющий цилиндр 18, 10 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 Щ работы цилиндров 19 и 20 шарнирная связь балансирного рычага 21 со ступицей 23 должна иметь две степени свободы, что достигается, например, применением сферического подаипника 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 распо- ложен, выше уровня остальных элементов гидросистемы. К гидравлическому 4 О 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, ивыходы 32, 33 и 34 для регулирования электродвигателей 1 и би запуска блока 35 управления электромагнитом 11. К бло О ку 35 управления подключены также выходы датчиков 36 и 37 угловой скорости элементов, связанных с электродвигателями 1 и б. Для электропитания блоков 30 и 35 имеется блок 55 питания 38.1В качестве блока управления 35, в зависимости от вида и:,целей модели-.: рования режима работы муфты 5, могут использоваться электронные мо дели реальных, например гидравлических или пневматических, устройств управления фрикционными муфтами, реальные электрические устройства электрогидравлических систем управле 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 д 2, 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 бф 1 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 ступи.цу 23 нажимного диска, который сжимает диски муфты 5. Усилие сжатиядисков определяется деформациейпружины 16 и может регулироваться поворотом кулачка 13,При сжатии дисков муфты 5 в последней возникает момент трения, поддействием которого ее ведомые элементы вместе с инерционной массой 7и ротором электродвигателя 6 начинают разгоняться, преодолевая тормозной момент, создаваемый электродвигателем б В зависимости от видаи целей испытаний параметры процессабуксования муфты 5, в том числе длительность буксования, угловая скорость ведомых элементов и закономерность ее изменения, задаютсяоператором путем воздействия на рукоятку 14. В предельном случае усилие сжатия дисков муфты 5 увеличивается до величины, соответствующей еезамыканию, в результате чего скорости ведущих и ведомых элементов выравниваются, причем их величина определяется равенством крутящих моментов электродвигателей 1 и б в соответствии с их характеристиками.Во время. описанных операций электромагнит 11 по-прежнему остаетсявыключенным и между его штоком и штоком управляющего цилиндра 17 остается зазор б. В отдельных случаях дляуменьшения рабочего объема гидросистемы в описанном процессе возможновключение электромагнита 11, в результате чего рабочий орган управляющего цилиндра 17 перемещается в правоеположение,в1 35 реальных устройств управления Фрикционными муфтами, выполненную, например, на стандартных элементах О аналоговых модулирующих устройств.Для отключения фрикционной муфты 5 выключают электромагнит 11, при этом возвратные пружины 24 и 25 .отводят элементы нагружателя в ис ходное положение как описано выше. Описанный режим ручного управления муфтой 5 используется для проверки элементов гидравлической части устройства и самой муфты 5, а также для осуществления пробных включений, наДля 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. пример при подборе режимов работы,электродвигателей 1 и б.Работа устройства при управлениимуфтой с помощью блока управ.ения.При использовании блока 35 для 5 управления муфтой 5 необходимо предварительно с помощью рукоятки 14 установить кулачок 13 в положение, прикотором клапан 26 закрыт .и гидробак27 отключен от гидросистеяя. Уста навливают исходный режим работы электродвигателей 1 и б как описано выше. Далее подают соответствующуюкоманду на вход 31 блока управления для включения блока управления 15 35, которая поступает с выхода 34бпока 30. По этой команде блок управления 35 включает электромагнит11 в соответствии с заложеннэй в него программой (см. выше ). При вклю чении электромагнита 11 его ьтоквыбирает зазор сР., и воздействует нашток рабочего органа цилиндра 17 сусилием, 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 вклю.чение 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 36и 37 в качестве элементов обратныхсвязей. При проведении износных испытаний кольцевых Фрикционных образцов, используемых в качестве дисковмуфты 5, возможна реализация ее циклического срабатывания по любой прог 45 рамме. В этом случае блок Управления 35 может содержать, например гене-, ратор импульсов соответствующей Фор-.ьы и частоты. Наконец, блок управления 35 может представлять собой совокупность. элементовреальной, 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 можетпредставлять собой электронную модельРазмыкание 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 1 О недостаточной герметичности, а также для компенсации изменения объема жидкости при колебаниях температуры.Работа устройства от внешних ис точников давления.Устройство может также использоваться для испытаний пневматических систем управления, например, систем на струйных элементах. В этом случае из гидросистеьн 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. 35Наконец, 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 45 значительно большее усилие сжатия дисков муфты 5, чем усилие, создаваемое вручную нажатиемна кулачок 13 или электромагнитом 11.Устройство позволяет проводить 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 испытываеьих 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 изобретенил1. Стенд для испытания фрикционных муфт, содержащий приводной и тормозной электродвигатели, расположенные между ними узел крепления испытуемой муфты и нагружатель муфты осевым усилием, включающий гидравло ки связанные между собой силовое устройство и управляющий цилиндр о т л и ч а ю щ и й с я 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 щ и й с я 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 521491, кл.,6 01 М 13/02, 19749 б 4513 Тираж 887 ПодписноИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушскяя наб., д.4/5 Закаэ 7618/,113 ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная Фили Составитель И. ЯцуновРедактор Н. Гунько Техред М.КоштураКорректор М, Демчи