Стенд для испытания упругих элементов

,В. Новиков жит ни тотной состав колеса, состояприводом шатунаодного вала 5,Я ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЪТАНИЯ УПРУГИЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение отн тательной технике. Це расширение функционал тей, Устройство содер для имитации низкочас ляющей колебаний оси ший из кривошипа 2 с 3, коромысла 4 и прин1332176 механизм для имитации высокочастотнойсоставляющей колебаний оси колеса,состоящий из подвижного относительнонаправляющего рычага 8 эксцентрика9 с приводом, пневматический нагружающий механизм, состоящий из пневмо.баллонов 25, ресивера 27 и системыподачи в них воздуха, инерционныймеханизм, состоящий из маховика 33,связанного посредством шестерни 32,рейки 34 и оси 36 с грузом 21, корректирующий механизм, состоящий издвух пар шарнирно связанных рычагов37 нижние концы которых связаны с Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендамдля испытания подвесок транспортныхсредств, и является усовершенствова -нием изобретения по авт.св. Ф 1041903.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей,На фиг.1 изображен стенд общийвид; на фиг.2 - характеристика нагружающего устройства,Стенд содержит основание 1, накотором установлен механизм для имитации низкочастотной составляющей колебаний оси колеса, состоящий из15имеющего привод кривошипа 2, шатуна3, коромысла 4, опирающегося на подвижную опору, выполненную в виде вала 5, установленного посредствомподшипниковых опор на салазки 6, связанные с винтовым механизмом 7, и направляющего рычага 8, который шарнир.но связан одним концом с коромыслом4, а другим - с основанием 1.На основании 1 установлен меха 25низм для имитации высокочастотнойсоставляющей колебаний оси колеса,состоящий из связанного с приводомэксцентрика 9, вал которого посредством подшипниковых опор установлен30на подвижные относительно направляющего рычага 8 салазки 10, связанныес винтовым механизмом 11, на которыхшарнирно закреплен опираюшийся наэксцентрик 9 промежуточный рычаг 12,На последний через ролик 13 опирает- Зся подвижная обводная рамка 14, устагрузом 21, верхние - с крышкой 28пневмобаллонов 25, а средний шарниркаждой пары рычагов 37 имеет по одному ролику 38 и 39, взаимодействующему с соответствующим направляющим рычагом 40 и 41 двух параллелограммныхмеханизмов 42 и 43, стянутых междусобой двумя пружинами 44, имеющимимеханизмы 45 и 46 перемещения и механизм 47 натяжения. В зависимостиот программы испытаний упругого элемента 19 указанные механизмы включаются в определенной комбинации,1 э.п.ф-лы, 2 ил. новленная в четырех направляющих роликах 15, закрепленных на основании1, Снизу рамка 14 связана с пневматическим нагружающим механизмом, аверх рамки 14 выполнен в виде опорной плиты, служащей,цля установки нанее колеса 16, связанного с подвижнойрамой 17 посредством двух направляю".щих рычагов 18. На оцин из двух направляющих рычагов 18 через испытуемую рессору 19 опирается траверса 20,связанная посредством подвижной рамы17 с грузом 21, Подвижная рама 17 установлена в восьми направляющих роликах 22, закрепленных на основании1. Нижний конец испытуемой рессоры19 посредством проушины 23 крепитсялибо к одному из двух направляющихрычагов 18 в случае испытания рессоры 19 вместе с колесом 16, либо непосредственно к опорной площадке вслучае испытания только рессоры 19.Верхний конец испытуемой рессоры 19через силоизмерительное устройство24 крепится к траверсе 20,Пневматический нагружающий механизм выполнен в виде последовательно соединенных пневмобаллонов 25 с направляющим вертикальным стержнем, 26, нижний торец которых закреплен на ресивере 27, установленном на грузе 21, а верхний торец закрыт крышкой 28, входящей в зацепление с обводной рамкой 14 посредством штыря 29, Направляющий стержень 26 приварен к, 3 13321крышке 28 и установлен в направляющих роликах 30.На основании 1 установлен инерционный механизм, выполненный н виде закрепленного в подшипниковых 5опорах вращающегося вала 31 с двумяшестернями 32 и маховиками 33 на егоконцах. Шестерни 32 вала 31 связаныс грузом 21 посредством двух зубчатых реек 34, поджатых к шестерням 1032 роликами 35 и соединенных с грузом 21 осями 36.На основании 1 установлен корректирующий механизм, выполненный в виде двух пар шарнирно связанных рычагов 37, нижние концы которых связаныс грузом 21, верхние - с крышкой 28пневмобаллонов 25, а средний шарниркаждой пары рычагов 37 имеет по одному ролику 38 и 39, взаимодействующе - 20му с соответствующим направляющимрычагом 40 и 41 двух параллелограммных механизмов 42 и 43, установленных на основании 1 по обе стороныот пневмобаллонов 25 и стянутых между собой двумя пружинами 44 растяжения, имеющими механизмы 45 и 46перемещения и механизм 47 натяженияНа основании 1 установлены дваоткидывающихся гидроцилиндра 48, 30имеющие на концах штоков ролики 49,входящие в клинообразные гнезда стопорных устройств 50, Стопорение роликов 49 производится винтами 51.Трос 52 закреплен на проушинах штоков 35гидроцилиндров 48 и через блоки 53,установленные на основании 1, связанс рычагом 54 управления. Для упорагидроцилиндров 48 после откидыванияпредназначены резиновые буферы 55, 40установленные на кронштейнах 56 основания 1,Шатун 3 связан с коромыслом 4 через расположенный в средней части рычага 57 шарнир 58, закрепленный на 45шатуне 3 гайками 59 и 60. Один конецрычага 57 шарнирно связан с коромыслом 4, а другой - соединен пневмогидравлической рессорой 61, установленной на кронштейне 62 коромысла 4. 50Пневмогидравлическая рессора 63 шарнирно закреплена одним концом на основании 1, а другим - на коромысле 4.Стенд работает следующим образом.Для задания требуемой величины 55подрессоренной массы служат небольшойпо весу груз 21, пневматическое нагружающее, устройство, корректирующий 76 4и инерционный механизмы. Если достаточен только вес груза 21, то остальные механизмы не работают. Для этого из пневмобаллонов 25 и ресивера 27 выпускается гаэ в атмосферу. Механизмами 45 и 46 перемещения переводят пружины 44 натяжения корректирующего механизма вниз за оси качания параллелограмчных механизмов 42 и 43. При этом возникает отрицательный момент и направляющие рычаги 40 и 41 отходят от роликов 38 и 39 соответственно. Под действием силы тяжести элементов, прикрепленных к крышке 28, последняя опускается вниз, выводя из зацепления с рамкой 14 штырь 29.Для отключения инерционного механизма из отверстий в зубчатых рейках 34 выдергиваются оси 36, соединяющие груз 21 с рейками 34. Рейки 34 при этом свободно опускаются вниз до упора в фундамент стенда и не мешает перемещению груза 21.Если требуется больший по величине подрессоренный вес, то работают все указанные механизмы. В пневмобаллоны 25 и ресивер 27 подается расчетное давление воздуха. При этом ориентирующий штырь 29 входит в гнездо рамки 14 и сила давления газа нагружает испытуемую рессору 19 через обводную рамку 14 с одной стороны и прикрепленную к грузу 21 подвижную раму 17, траверсу 20 и силоиэмерительное устройство 24 с другой стороны, В соответствии с силой, оказываемой пневматическим нагружающим устл ройством, механизмами 45 и 46 перемещения и механизмом 47 натяжения устанавливают необходимую величину силы натяжения пружин 44, действующую на испытуемую рессору 19 через параллелограммные механизмы 42 и 43, направ- ляющие рычаги 40 и 41, рамки 38 и 39, две пары шарнирно связанных рычагов 37, обводную рамку 14 с одной стороны и раму 17, траверсу 20 и силоизмерительное устройство 24 с другой. Таким образом, сила от корректирующего механизма суммируется с силой от пневматического нагружающего устройства, что в итоге дает постоянную по величине силу нагружения Г , не зависящую от степени сжатия пневмобаллонов 25, т,е. имитирует вес добавочного груза (фиг.2).При этом суммарная сила Ен нагружающего и корректирующего устройств32116 5 13 рассчитывается по формуле: Г = М 11 где М - масса условного дополнительного груза;ускорение свободного паденияна Земле.Для имитации силы инерции от добавочного груза зубчатые рейки 34 - соединяют осями 36 о грузом 21. Приколебаниях груза 21 рейки 34, поджатые роликами 35 с шестернями 32 вращают последние вместе с валом 31, на котором закреплены соответствующие добавочному весу сменные маховики 33, создающие при вращении необходимую силу инерции.При сжатии пневмобаллонов 25 последние ориентируются катящимися по направляющему стержню 26 роликами 30, установленными внутри пневмобаллонов 25 на элементе, последовательно соединяющем пневмобаллоны.Для имитации быстрой загрузки или разгрузки автомобиля с последующим движением по неровностям выполняют следующие предварительные операции: устанавливают или снимают маховики 33, соединяют или разъединяют с помощью осей 36 рейки 34 с грузом 21, Нагружают подвеску силой от корректирующего устройства или отключают его. При загрузке подвески от внешнего источника (например, компрессора с ресивером, в котором предварительно создано избыточное давление воздуха) воздух подается в пневмобаллоны 25, создавая там необходимое избыточное давление, При разгрузке автомобиля воздух из пневмобаллонов выпускается в атмосферу. Меняя скорости подачи или выпуска воздуха, имитируют различные по времени режимы загрузки или разгрузки испытуемой подвески. После этого сразу проводят,цинамические испытания испытуемой подвески, нагружаемой либо весом груза 21 и суммарной силой Г нагружающего и корректирующего устройств, либо только весом груза 21. При этом определяют амплитудно-частотные характеристики колебаний подрессоренной массы. При испытании подвески планетоходов для планет е ускорением свободного падения меньшем, чем на Земле нагружающее и корректирующее устройства отключаются, а на валу 31 крепятся маховики 33, момент инерции которых рассчитывается по формуле где г - радиус делительной окружноети шестерни 32;М - масса подрессоренного груза;ои 8- ускорения свободного паденияна Земле и моделируемой планете.Подобранные по этой формуле маховики обеспечивают необходимое соотношение между силой веса и силамиинерции подрессоренного груза.При испытании подвески планетоходов для планет с ускорением свободного падения большем, чем на Землеинерционный механизм отключается,а испытуемая подвеска нагружаетсясуммарной силой корректирующего инагружающего устройств, рассчитываемои по формул Г М(8й ),также обеспечивает необходимое соотношение между силой веса и силами 25 инерции подрессоренного груза.Для установки на стенд испытуемойрессоры 19 откидывающиеся гидроци -линдры 48 вручную переводят в вертикальное положение. При этом длину З 0 гидроцилиндров 38 устанавливают такой, чтобы ролики 49 вошли в клинообразные гнезда стопорных устройств50. Ролики 49 стопорят винтами 51. 1После этого гидроцилиндрами 48 осуществляют подъем транерсы 20, совме -щая проушины стенда и испытуемой рессоры 19, последнюю закрепляют настенде стальными пальцами.Для определения статических упругих характеристик испытуемой рессоры 19 гидроцилиндрами 48 медленноперемещают траверсу 20, нагружая иразгружая рессору 19. При этом записывают деформации рессоры и одновременно измеряют силоизмерительнымустройством 24 нагрузку на рессору.По результатам измерений строят в координатах сила-деформация статическиеупругие характеристики испытуемойрессоры. Испытания рессоры при свободных колебаниях могут производиться на стенде как методом сбрасыванияподрессоренной массы, так и методомподтягивания.Для проведения испытаний рессорыпри возбуждении свободных колебанийметодом сбрасывания подрессоренноймассы траверса 20 вместе с испытуемой рессорой 19 поднимается гидро 7 133217 цилиндрами 48 до момента отрыва ролика 13 от промежуточного рычага 12. Винтами 51 расстопоривают ролики 49, Производится нажатие на рычаг 54 управления, что приводит к перемещению троса 52 по блокам 53. При этом ролики 49 выводятся из клинообразных гнезд стопорных устройств 50 и гидро- цилиндры 48 откидываются до упора в резиновые буферы 55 кронштейнов 56 10 основания 1.Под действием подрессоренного веса траверса 20 падает и после касания роликом 13 промежуточного рычага 12 подрессоренная масса совершает 15 свободные колебания на испытуемой рессоре 19, которые могут быть записаны на осциллографической бумаге.Для проведения испытаний рессоры при свободных колебаниях методом . 20 подтягивания гидроцилиндрами 48 опус. кают траверсу 20, сжимая испытуемую рессору 19 на расчетную величину 1 винтами 51 расстопоривают ролики 49. Нажатием на рычаг 54 управления аналогично укаэанному методу гидро- цилиндры 48 откидываются. Под действием силы сжатой рессоры 19 траверса 20 движется вверх, перемещая за собой посредством рамы 17 подрессоренную массу. При этом рама 17 и груз движутся в направляющих роликах 22, закрепленных на основании 1.Для определения динамических характеристик испытуемой рессоры 19 35 ее сжимают гидроцилиндрами 48 на заданную величину и блокируют траверсу 20 относительно основания 1. Включают приводы кривошипа 2 и эксцентрика 9 и устанавливают необходи мую скорость их вращения, соответствующую расчетным частотам возмущения. Кривошипом 2 воспроизводится низкая частота кинематического возмущения, а эксцентриком 9 - высокая. Кривошип 45 2, вращаясь, приводит в движение шатун 3, который воздействует на коромысло 4, Коромысло 4 качается относительно вала 5, приводя в движение направляющий рычаг 8, который качается на шарнире относительно основания 1. Колебания направляющего рычага передаются через эксцентрик 9, промежуточный рычаг 12, ролик 13 обводной рамке 14 с опорной плитой. При 55 этом свободная рамка 14 движется в направляющих роликах 15, закрепленных на основании 1, Кроме того, эксцентрик 9, вращаясь в подшипниковых опорах, закрепленных на салазках 10, установленных на направляющем рычаге 8, приводит в движение промежуточный рычаг 12, который качается на шарнире относительно салазок 10 и при этом воздействует через ролик 13 на обводную рамку 14. Таким образом, задаваемые эксцентриком 9 высокочастотные колебания суммируются с низкочастотными колебаниями направляющего ры- - чага 8 и передаются, опорной плите обводной рамки 14, на которой устанавливается испытуемая подвеска, состоящая либо из одной испытуемой рессоры 19, либо из колеса 16 с направляющими рычагами 18 и испытуемой рессоры 19. Испытуемая рессора 19 крепится к опорной плите обводной рамки 14 или к направляющему рычагу 18 посредством проушины 23.Амплитуда низкочастотных колебаний определяется положением вала 5 относительно шарниров коромысла 4. Перемещая вал 5 на салазках 6 винтовым механизмом 7, задают необходимую амплитуду низкочастотных колебаний опорной плиты 14.Амплитуда высокочастотных колебаний определяется положением ролика 13 относительно шарнира качания промежуточного рычага 12. Перемещая винтовым механизмом 11 подшипниковые опоры эксцентрика 9 на салазках 10, задают необходимую амплитуду высокочастотных колебаний опорной плиты обводной рамки 14, Скорости изменения амплитуд колебаний могут быть различными в зависимости от пелей испытаний.Для определения амплитудно в частотных характеристик колебаний подрессоренной массы на испытуемой рессоре 19 последнюю устанавливают на стенд с помощью гидроцилиндров 48. После чего гидроцилиндры 48 откидывают рычагом 54 управления и рессора нагружается подрессоренной массой.Включив приводы кривошипа 2 и эксцентрика 9, задают требуемые режимы колебаний опорной плиты обводной рамки 14 аналогично указанному. При этом подрессоренная масса совершает колебания на испытуемой рессоре 19. Во время экспериментов производится запись изменения во времени параметров колебаний подрессоренной массы и кинематического возмущения на осмещения их канцон,Сую чарнол нагруюаещвго услрю- стРа пнеРюаРаллонаР орредпвувцеге мехакцзм еьорющиюФце. Г ВН 1111 ПИ Заказ 452 аж 776 Подписное оизв. - поднгр. пр - те, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 9 13321 циллографической бумаге, по которой строят амплитудно-частотные характеристики колебаний.В случае пробоя испытуемой рессоры 19 сила удара создает относительно 5 вала 5 момент, вызывающий повороты коромысла 4 относительно вала 5 и рычага 57 вокруг шарнира 58, закрепленного на шатуне 3 гайками 59 и 60. При этом своим левым концом рычаг 10 57 сжимает рессору 61, установленную на кронштейне 62 коромысла 4, что гасит энергию удара и предохраняет от разрушения детали стенда, заключенные между испытуемой рессорой 19 15 и кривошипом 2, а также саму рессо. - ру 19.При колебаниях коромысла 4 усилие от рессоры 63 создает относительно вала 5 момент, противоположный момен ту, создаваемому испытуемой рессорой 19 относительно вала 5. Изменяя давление газа в рессоре 63, регулируют величину противоположного момента в зависимости от мощности испытуемой рессоры 19 или в зависимости от необходимости обеспечить разные скорости сжатия и отбоя испытуемой подвески. Если момент от действия рессоры 63 больше момента от действия 30 испытуемой рессоры 19 то скорость сжатия последней больше, чем скорость отбоя, что и происходит в подвесках современных автомобилей. С целью уменьшения потерь энергии на нагрев рабочей среды в рессоре 63 в ней не установлен демпфер,т.е. рессора 63 работает как обычная пружина сжатия. 76 10Формула изобретения 1. Стенд для испытания упругих элементов по авт.св. 11 1041903, преимущественно подвесок транспортных средств, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство нагружения снабжено пневматическим упругим элементом, одним концом связанным с грузом, а другим - с кронштейном, взаимодействующим с испытуемым упругим элементом, и корректирующим механизмом, включающим в себя расположенные по обе стороны пневматического нагружателя дне пары шарнирно связанных рычагов, соединенных соответственно с грузом и указанным кронштейном, причем шарнирная связь каждой пары рычагов через ролик связана с направляющими посредством паралеллограммных механизмов, соединенных с основанием и стянутых между собой пружинами, имеющими механизм их натяжения и механизмы вертикального пере 2, Стенд по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем изменения соотношения между его весовыми и инерционными параметрами, он снабжен инерционным механизмом, выполненным в виде закрепленного на основании вращающегося нала, несущего маховик и шестерню, связанную с гру зом зубчатой рейкой,