Стенд для резонансных испытаний двух торсионных валов

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01 Н 1/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Йьс; СПЫ- ер- риво- мен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пермский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРФ 626389, кл. С 01 М 3/32, 1976,2. Авторское свидетельство СССРВ 107286, кл С О 1 Я,З/34, 1956(54)(57) СТЕНД ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХТАНИЙ ДВУХ ТОРСИОННЫХ ВАЛОВ, сожащий ферромагнитный маховик сдом его угловых перемещений, двханизма предварительного закручвания чспытуемых валов, вторыми цами связываемых с маховиком, датчики амплитуды колебаний маховика иизмерительную схему, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и точности поддержания заданной амплитуды колебаний,привод угловых перемещений маховикавыполнен в виде двух индукторов стрехфазными обмотками, установленныхдиаметрально относительно маховика,измерительная схема выполнена в виде последовательно соединенных с датчиками блока преобразования угловойпогрешности, блока длительности и направления поля и переключателя, вы"ходом соединенного с обмотками индукторов, а также генератора переменного тока, подключенного к второму входу переключателя, и генератора импульсов, подключенного квторому входу блока длительности.100501 2 5О 15 - 2025 30 35 40 45 50 и 17 амплитуды колебаний маховика 1Изобретение относится к исполнительной технике, а именно к стендам для усталостных испытаний на кручение торсионных валов, собственная частота колебаний механической системы которых не превышает 3 Гц. На стендах осуществляют испытания торсионных валов, используемых в подвесках транспортных машин различного назначения.Известен стенд для одновременного испытания двух торсионных валов на усталость от пульсирующих и знакопеременных крутящих моментов, содержащий механизм предварительной закрутки торсионных валов в виде двух редукторов, сочлененных с электродвигателями, качающееся ко,ромысло и установленные на нем инер ционный вибратор и электрический привод, соединенные между собой гибкойпередачей 1 3.Недостатками стенда являются малая эффективность в области низкихчастот колебаний, трудность регулирования и поддержания величины амплитуды колебаний и низкая надежность работы электрического привода.Наиболее близким к изобретениюявляется стенд для резонансных испытаний двух торсионных валов, содержащий ферромагнитный маховик сприводом его угловых перемещений,два механизма предварительного закручивания испытуемых валов, вторымиконцами связываемых с маковиком,датчики амплитуды колебаний махови"ка и измерительную схему23,Однако для известного стенда характерны низкая надежность работы ибольшая погрешность в поддержаниитехнологически заданного угла закрутки торсионных валов, Первый недостаток обусловлен наличием в стенде большого числа вращающихся и движущихся по сложным траекториямзвеньев, их частыми поломками ибыстрым износом. Второй недостатокобъясняется значительной инерционностью регулятора амплитуды колебаний.Цель изобретения - повышение надежности и точности поддержания амплитуды колебаний торсионных валов.Поставленная цель достигаетсятем, что в стенде для резонансныхиспытаний двух торсионных валов,содержащем ферромагнитный маховик с приводом его угловых перемещений,два механизма предварительного закручивания испытуемых валов, вторымиконцами связываемых с маховиком,датчики амплитуды колебаний маховика и измерительную схему, приводугловых перемещений маховика выполнен в виде двух индукторов с трехфазАми обмотками, установленныхдиаметрально .относительно маховика,измерительная схема выполнена в виде .последовательно соединенных с датчиками блока преобразования угловойпогрешности, блока длительности инаправления поля и переключателя,выходом соединенного с обмоткамииндукторов, а также генератора переменного тока, подключенного к второму входу переключателя, и генератора импульсов, подключенного к второму входу блока длительности,На Фиг. 1 представлена блок-схема стенда; на Фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие работу стенда,В стенде два испытуемых торсионных вала 1 и 2 соединены посредством муфт-адаптеров 3-6 с механизмами 7 и 8 предварительного закручивания и валом массивного маховика 9, выполненного из Ферромагнитного материала и вращающегося в подшипниках 10 (второй на чертеже не показан), С противоположных сторон маховика 9, диаметрально охватывая часть его внешней окружности, установлены два дуговых индуктора 11 и 12, на поверхности которых, обращенной к маховику 9, уложены трехфазные обмотки 13 и 14. Воздушный зазор между индукторами 11 и 12.и маховиком 9 минимален. На маховике 9 неподвижно закреплена электропроводящая пластина-Флажок 15, изготовленная из не- магнитного металла, На траверсе (на чертеже не показана) выполняются прорези для возможности установки различных значений технологически заданного угла с закрутки торсион 3ных валов 1 и крепятся датчики 16 9, подключенные к измерительной схемесостоящей из последовательно соединенных с датчиками 16 и 17 блока 18 преобразования угловой погрешности,5 блока 19 длительности и направления поля и переключателя 20, выходом соединенного с обмотками 13 и 14 индукторов 11 и 12, ко второму входу00501 3переключателя 20 подключен генератор 21 переменного тока, а ко второму входу блока 19 длительности - генератор 22 импульсов.Стенд работает следующим образом.Посредством механизмов 7 и 8 предварительного закручивания осуществляется закрутка торсионных валов 1 и 2 на равные по величине, но- противоположные по знаку углы сС/2, Маховик 9 при этом остается неподвижным и занимает по отношению к датчикам 16 и 1 амплитуды среднее положение.Включается генератор 21 импульсов, частота следования которых задается равной собственной частоте колебаний механической системы маховик 9 торсионные валы 1 и 2. При этом на вход блока 19 длительности и направления поля индукторов 11 и 12 поступает сигнал, преобразующийся в команду, обуславливающую включение переключатели 20 для питания трехфазных обмоток 13 и 14 индукторов 11 и 12 с прямой последовательностью Фаз питающей сети переменного тока. В воздушном зазоре, отделяющем маховик 9 от индукторов 11 и 12, возбуждается бегущее магнитное поле, под действием которого маховик 9 ло 30 40 45 50 55 ворачивается, например, в направлении часовой стрелки. По прошествии некоторого времени с выхода генера 1тора 22 импульсов на вход блока 19 длительности поступает второй импульс. Блок 19 длительности при этом выдает команду на включение переключателя 20 с обратной последовательностью фаз питающей сети переменного тока. Возникающий при этом электромагнитный момент изменяют направление своего действия, и маховик 9 начинает движение против часовой стрелки. Таким образом, на валу маховика 9 действует знакопеременный электромагнитный момент, изменяющий направление действия с частотой, равной собственной частоте колебаний механической системы маховик 9 - торсионные валы 1 и 2. В результате амплитуда колебаний маховика 9 и,угол с закрутки торсионных валов 1 и 2 возрастают и,в некоторый момент времени достигают величины с сраба 4 тывания датчиков 16 и 17, значение которой должно выбираться несколько. 5 1 О 15 20 25 меньшим технологически заданногоугла Ы. При этом вступают в действие датчики 16 и 17 амплитуды иблок 18 преобразования угловой погрешности, при этом генератор 22 отключается.Положительным значением угла о(фиг, 2 а) соответствует движениемаховика 9 против часовой стрелки,отрицательным - в направлении часовой стрелки, пунктирными и сплошными горизонтальными линиями показаны значения заданного угла о(, за 3крутки и угла с срабатывания датчиков 16 и 17 амплитуды. ПластинаФлажок 15 в момент времени 1 входит в зазор датчика 16, а в моментвремени 1 - выходит из зазора, Навыходе датчика 6, при этом появляет"ся импульс, длительность которого( - ) определяется временем нахождения пластины-флажка 15 в зазоре, т.е. разностью значений (с-о 2). Данный импульс поступает навход блока 18 преобразованяя(Фиг, 25- ъ),Блок 18 преобразования при поступлении на его вход сигнала с датчика 16 усиливает и преобразует этот сигнал в импульс строго постоянной величины (Фиг, 2 с), затем внапряжение пилообразной Формы сострого линейной зависимостью отвремени на участке уменьшения,(фиг, 2 е) и далее после сравнения с опорным напряжением О преобразу- о ет в.импульс длительностью а 1(Фиг, 21), поступающий на вход блока 19 длительности, Этот блок на время, равное д 1, вырабатывает команду на1включение переключателя 20 и подключение трехфазных обмоток 13 и 14 к питающей сети переменного тока с обратной, по отношению к предыдущему подключению, последовательностью Фаз, На внешней поверхности маховика 9 при этом развивается электромагнитный вращающий момент, обуславливающий движение его в обратном на- правлении, т,е по часовой стрелке, Двигаясь в этом направлении, маховик 9 в момент времени (фиг, 2 а) займет положение, при котором пластина-Флажок 15 окажется в зоне действия датчика 17 амплитуды, В этот момент блок 19 длительности вырабатывает команду на отключение переключателя 20, что приводит к отключению трехфазных обмоток 13 и 14от питающей сети переменного тока.Вращающий момент, прикладываемой кмаховику 9, при этом становитсяравным нулю. Однако маховик 9 продолжает двигаться по инерции, в результате чего угол закрутки сС торсионных валов 1 и 2 возрастает идостигает значения, большего технологически заданного угла о 5(фиг.2 а).10В этот момент маховик 9 останавливается, а затем под действием упругих сил начинает движение против часой стрелки. При 1 = 6 маховик 95займет положение, соответствующее выходу пластины-флажка 15 из зоны действия датчика 17. Следовательно, общее время нахождения пластины- флажка 15 в зоне действия датчика 17 равно И 5- ) и определяется раз 20 ностью действительного угла а закрутки торсионных валов 1 и 2 и угла од срабатывания датчика 17, т.е, величиной дс=(Ы-о,). В блоке 18 преобразования импульс с выхода дат"25 чика 17 длительностью (15-) преобразуется в управляющий сигналдлительностью а 1 (фиг, 2 г), который через блок 19 длительности включает переключатель 20, Обмотки 13 и 14 30 подключаются к питающей сети переменного тока с обратной, по отношению к предыдущему подключению, последовательностью фаэ. Направление бегущего магнитного поля индукторов 35 11 и 12 при этом изменяется на противоположное, что обуславливает изменение знака вращающего момента и реверс маховика 9. В дальнейшем работа стенда повторяется. 40 Длительность нахождения трехфаз- . ных обмоток 13. и 14 под напряжением зависит от длительности импульсов датчиков 16 и 17, т.е. от величины действительного угла закрутки торсионных валов 1 и 2 (фиг. 2). При уменьшении этого угла длительность импульсов датчиков уменьшается, а время подключения трехфазных обмоток к питающей сети переменного тока возрастает. Это приводит к увеличению среднего (за половину периода колебаний) значения вращающего момента и увеличению угла поворота маховика 9 и торсионных валов 1 и 2,Действительный угол о меньше заданного о (фиг, 2). При этом длительность импульса составляет (1 -1), а время подключения обмоток 13 и 14 к сети переменного тока - Л 1 . При повороте маховика 9 по часовой стрелке действительный угол о превышает заданный с( . Это приводит к увеличе- . нию длительности импульса до значения (Ф 5 -11), уменьшению времени подключения обмоток к питающей сети до величины й 1 и снижению среднего значения .вращающего момента. В результате этого действительный угол закрутки торсионных валов 1 и 2 уменьшается и достигает значения, равного заданному углу Ы 5 закрутки.эИспользование предлагаемого стенда позволяет надежно с достаточно высокой точностью автоматически поддерживать заданный угол с 5 закрутки торсионных валов и тем самым обеспечить высокое качество и достоверность испытаний.1100501 Составитель Н. Долговадактор Т. Парфенова Техред М. Кузьма Корректор А. Ильин Заказ 4571/ ПодлисноеССР 4/5 Филиал ППЛ "Патент", г. Уж ул, Проектная Тираж ВНИИПИ Госуда но делам из 035, Москва, твекного комитет ретений и открыт 35, Раушская наб