Стенд для испытания трансмиссий

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании трансмиссий с длинными валами, например вертолетов, содержащихравветвленные механические цепи с гибкими звеньями и герметические генераторы с двумя механическими выходами и тремя управляющими входамиеЦелью изобретения является расширение технологических возможностей стенда путем приближения создаваемых нагрузок к реальным при одновременном увеличении ресурса и снижении энергопотребления,На фиг,1 изображена общая схема предлагаемого стенда; на фиг.2 - схемы силовой установки и нагрузоч ного блока крутящего момента с системой регулирования; на фиг.З - схема блока нагрузки генераторов испытуемойтрансмиссии.Стенд содержит силовую установку1, кинематически соединяемую механическим выходом с ведущим валом испытуемой трансмиссии 2, включающей редуктор 3 и электрические генераторы 4 и 5, например - бортовой сети. Пер вый и второй управляющие входы транс:миссии 2 связаны с одноименными концами обмоток 6 и 7 генераторов 4 и 5, другие концы которых соединенымежду собой, Третий управляющий входтрансмиссии 2 связан со статорнымиобмотками (не показаны) генераторов4 и 5. Стенд также включает систему8 регулирования нагрузки, выход которой подключен к входу возбудителя 9 4 Огенераторов 4 и 5, Выходы последнего предназначены для подключения к первому и второму управляющим входам трансмиссии 2, Датчик 10 тока возбуждения связан с одним из выходов 45 возбудителя 9 и подключен своим выходом к первому входу системы . 8 регулирования нагрузки. Вход датчика 11 мощности подключен к вы,ходу блока 12 нагрузки, первый выход - к второму входу системы 8 регулирования нагрузки, а второй выход предназначен для соединения с третьим управляющим входом трансмиссии. Кинематически связываемая с ведомым валом трансмиссии траверса 13 кинема 55 тически соединена с механическими выходами. нагрузочных блоков 14,15 и 16 крутящего момента, осевой и перерезывающей сил. К управляющим входу и выходу каждого из последних подключены соответственно выход и первый вход систем 17, 18 и 19 регулирования крутящего момента, осевой и перереэы" ван 3 щей сил. К второму входу каждой из последних подключены выходы датчиков 20, 21 и 22 крутящего момента, осевой и перерезывающей сил, Нагрузочный блок 4 дополнительным управляющим выходом связан с входом блока 12 нагрузки и управляющим входом силовой установки 1.Каждая из систем 8, 17, 18 и 19регулирования включает последовательно соединенные эадатчик 23, первыйсумматор 24, регулятор 25, второйсумматор 26 и регулятор 27 тока. Выход каждой из систем 8, 17, 18 и 19связан с выходом регулятора 27 тока,первый и второй входы - с вторыми входами второго и первого сумматоров 26 и 24. Система 17 регулирования крутящего момента допол-1 нительно включает корректирующее устройство 28, вход которого связанс вторым входом сумматора 24, а выход - с третьим входом сумматора 26.Нагрузочный блок 14 крутящегомомента выполнен в виде возбудителя29 подключенного к его выходу обмоткой 30 возбуждения машины 31 постоянного тока в генераторном режиме, ипервого датчика 32 тока, установленного в ветви обмотки 30, выполненной.распределенной, Вал машины 31 является механическим выходом блока 14,управляющие вход и выход которого, связаны соответственно с выходомдатчика 32 тока и входом. возбудителя 29, а дополнительный, управляющийвыход - с якорем машины 31,Силовая установка 1 выполнена ввиде дополнительной машины 33 постоянного тока, выходной вал которойявляется механическим входом силовойустановки 1, а якорь связан с ее управляющим входом, системы 34 регулирования скорости, подключенного кее первому выходу управляемого источника 35 напряжения, выход которогосвязан с якорем дополнительной машины ЗЗ. В выходной цепи управляемогоисточника 35 установлен второй дат-,чик 36 тока, выход которого подключен к первому входу системы 34 регулирования. К вторым входу и выходу85566 пами 4 Ь, последние начинают нагнетать;давление в гидроцилиндры 4 и усилияих поршней через датчики осевой 21и перерезывающий 22 сил прикладываются к траверсе 13, при этом системырегулирования осевой 18 и перерезывающей 19 сил поддерживают заданный уровеньнагрузки. Задают с помощью задатчика 23мощности нагрузки генераторов 4 и 5системы 8 регулирования нагрузки начальный уровень возбуждения, при этом. на выходе системы 8 регулированиянагрузки образуется сигнал, которыйпоступает на вход возбудителя 9 гене-,раторов 4 и 5, подключенного черездатчик 1 О тока возбуждения к последовательно включенным обмоткам 6 и 7возбуждения генераторов 4 и 5. На вы 20 ходе возбудителя 9 образуется напряжение, и по обмоткам 6 и 7 возбужденияначинает течь ток, обеспечивая начальное возбуждение генераторов 4 и 5, асистема 8 регулирования поддерживает25 заданное начальное возбуждение генераторов 4 и 5. Затем включают систему регулирования, нагруэочныйблок 14, датчик 20 крутящего момента,систему 34 регулирования скоростимашины 33 и разгоняют электромеханическую систему. машина 33 - испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4и 5 - датчик 20 крутящего момента машины 31 до номинальных оборотов, приэтом система 17 регулирования крутящего момента обеспечивает отсутствиетока в контуре нагружения и крутяшего момента в испытуемой трансмиссии,По окончании разгона стенд готов кФреализации режима нагружения,Нри работе в режиме нагружениясистема 34 регулирования скорости поддерживает обороты машины 33 на заданном уровне, снижая влияние величины нагрузок генераторов 4 и 5 испытуемой трансмиссии 2 на обороты,электромеханической системы, машина33 - испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 - датчик 20 крутящего момента - машина 31. Задают с помощью задатчиков 23 уровень нагрузения генераторов 4 и 5, а также траверсы 13 крутящим моментом, осевойи перерезывающей силами, при этом55блок 42 согласования нагрузки согласует напряжеьие генераторов 4 и 5 5 157последней подключены обмотки тахоге нератора 37, кинематически связанно-го с валом машины 33, К обмотке 38 /возбуждения последней подключены система 39 стабилизации тока возбуждения и третий датчик 40. тока, выходкоторого связан е входом системы 39стабилизации.Блок 12 нагрузки содержит последовательно соединенные блок 41 рекупе.рации энергии и блок 42 согласования. Вход блока 12 нагрузки связанс входом блока 41 рекуперации выполненного в виде нерегулируемого трехфазного выпрямителя, выход - с выходом блока 42 согласования, выполненного в виде трехфазного трансформатора.Каждый из блоков 15 и 16 осевойи перерезывающей сил выполнен, например, в виде регулируемого источника43 напряжения, подключенного к еговыходу обмоткой якоря электродвигателя 44, четвертого датчика 45 тока,установленного в цепи питания якоря,закрепленной на валу электродвигателя 44 маслопомпы 46 и гидравлическисвязанного с последней рабочими полостями гидроцилиндра 47. Шток послед -него является механическим выходомнагрузочного блока 15(16), управляемыми входом и выходом которого являются входрегулируемого источника 43и выход датчика 45.Стенд работает следующим образом..В исходном состоянии, т.е. принулевых оборотах электромеханическойсистемы дополнительная машина 33 постоянного тока - испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 - датчик20 момента - машина 31 постоянноготока, включают систему 39 стабилизации тока машины 33, обеспечивая номинальное возбуждение данного электродвигателя, и системы регулированияосевой 18 и ,",еререзывающей 19 сил изадают с помощью задатчиков 23 осе-.вой и перерезывающей сил начальныйуровень нагрузки, при этом на выхо де систем регулирования осевой 18и перерезывающей 19 сил образуетсясигнал, который поступает на входрегулируемых источников 43 напряжениянагрузочных блоков осевой 1 Б и перерезывающей 16 сил, регулируемые источники 43 открываются и приводятво вращение электродвигатели 44 сустановленными на их валу маслопомс напряжением контура нагружения, ,а блок 41 рекуперации энергии отда 1 ет энергию генераторов 4 и 5 вконтур нагружения якорь машины 33 -якорь машины 31,Основным режимом работы системы34 регулирования скорости вращенияявляется режим стабилизации, так как5по техническим. условиям на испытанияотклонение скорости вращения испытуемой трансмиссии 2 от заданного значения не должно превышать 1 Е в установившемся режиме и 2,5% в пере 7 одном, При этом система 34 стабилизации скорости вращения и система 17регулирования крутящего момента являются взаимосвязанными с наибольшимпроявлением этой связи при взаимномнагружении электрических машин 33и 31, одна из которых выполняет функции привода. Для получения требуемогоминимума взаимосвязи необходимо не ме.20нее, чем на порядок увеличивать постоянную времени контура тока приводной машины 33 по сравнению с постоянной времени контура регулированиякрутящего момента. 25В качестве регулятора контура регулирования тока машины 33 может бытьиспользован пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, позволяющий легко реализовать заданную постояннуювремени контура. Основным возмущениам для системы 34 регулирования скорости вращения является нагрузка,обусловленная потерями мощности в испытуемой трансмиссии на нагрузочкам35блоке 14 Эти потери пропорциональнынагрузочному крутящему моменту и непревышают 502 общих потерь в стенде,Поусловию работы система 34 регулированияскорости вращения близка к режимУ . 40ударной нагрузки, что обусловлено высоким быстродействием нагрузочного блока 14, поэтому необходимо применятьдвухкратно-интегрирующую систему,а в качестве регулятора контура использовать. также ПИ-регулятор.В переходных режимах задания нагрузки испытуемой трансмиссии 2 кру-тящим моментом при номинальных оборотах электрической системы машина5033 - испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 - датчик 20 момента - маши- .на 31 в корректирующем устройстве 28 выделяют из сигнала крутящего моментасиг алы, пропорциональные производнымпервого и второго порядка, задаваяих величины с требуемым усилением,накладывают полученные сигналы с выбранными коэффициентами запаздывания на сигнал обратной отрицательной связи по току возбуждения машины 31 с .целью демпфирования крутильных колебаний.По окончании испытаний снимают нагрузку крутящим моментом до нуля, нагрузки осевой и перерезывающей силами - до начального уровня нагрузки, снимают нагрузку генераторов бортовой сети и осуществляют остановстенда согласно техническим требованиям на самовыбеге, При этом во время остановки испытуемой трансмиссии 2 систе-ма 17 регулирования крутящего момента поддерживает нулевое значение тока в контуре нагружения и нулевую нагрузку на испытуемой трачсмиссии 2.Стенд обеспечивает увеличение ресурса заменой дорогостоящих турбодвигателей силовоф установки, имеющих маленький ресурс (300 ч), на электродвигатель, ресурс которого составляет 8 лет, приближение создаваемых нагрузок к реальным за счет воспроизведения всех, нагрузок, действующих в условиях полета на испытуемую механическую трансмиссию, и низкое энергопотребление взаимным нагружением электрических машин при быстродействующем нагрузочном блоке крутящего момента с системой регулирования крутящего момента.Формула изобретения1, Стенд для испытания трансмиссий, включающих редуктор и генераторы и имеющих ведущий и ведомый валы и три управляющих входа, первый и второй из которых связаны с одноименными концами обмоток возбуждения генераторов, другие одноименные,канцы которых соединены, а третий - со статорными обмотками генераторов, содержащий силовую установку, кйнематически связываемую механическим выходом с ведущим валом испытуемой трансмиссии, блок наг. рузки, возбудитель .генераторов и нагрузочные, блоки крутящего момента, осевой и перерезывающей сил, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения технологических возможнос. тей, он снабжей системой регулирования нагрузки, выход которой нодклю" чен к входу возбудителя генераторов, выходы которого предназначены для подключения к первому и второму управляющим входам испытуемой транс 9157855 миссии, связанным с одним из выходов возбудителя генераторов, датчиком тока возбудителя, выход которого подключен к первому входу системы регулирования нагрузки, датчиком5 мощности, вход которого подключен к выходу блока нагрузки, первый выход - к второму входу системы регулирования нагрузки, второй выход 1 О предназначен для соединения с третьим управляющим входом испытуемойтрансмиссии, кинематически связываемой с ведомым валом последней траверсой, кинематически соединенной 15 с механическими выходами нагрузочных блоков крутящего момента, осевой и перереэывающей сил, подключенными к управляющим входу и выходу каждого из последних соответственно выходом 20 и первым входом системами регулирова ноя крутящего момента, осевой. и перерезывающий сил и подключенными к второму входу каждой иэ последних выходами датчиками крутящего момента, 25 осевой и перереэывающей сил, кинематически связанными с траверсой, а дополнительный управляющий выход нагрузочного блока крутящего момента связан с входом блока нагрузки и управ ляющим входом силовой установки. 2, Стенд по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждая система регулирования нагрузки, крутящего момента, осевой и перерезывающей35 сил включает последовательно соединенные эадатчик,первый сумматор, Регулятор, второй сумматор и регулятор тока, выход каждой системы регулирования связан с выходом регулятора то 40 ка, первый и второй входы - с вторыми входами соответственно второго и ,первого сумматоров,3. Стенд по пп.1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что система регули 45 б10рования крутящего момента включаеттакже корректирующее устройство,вход которого связан с вторым входом первого сумматора, выход " стретьим входом второго сумматора, иагрузочный блок крутящего момента выполнен в виде возбудителя, подключенной к его выходу обмоткой возбуждениямашины постоянного тока и первого датчика тока, установленного в ветвиданной обмотки возбуждения, котораявыполнена распределенной, вал машиныпостоянного тока является механическим выходом нагрузочного блока крутящего момента, управляющие вход и выход последнего связаны соответственнос выходом возбудителя и выходом первого датчика тока и входом возбудителя,дополнительный управляющий выход - сякорем машины постоянного тока, силовая установка выполнена в виде дополнительной машины постоянного тока, выходной вал которой является механическим выходом силовой установки, якорьсвязан с ее управляющим входом, системы регулирования скорости,подключенного к ее первому выходу управляемого источника напряжения, выход которого связан с якорем дополнительноймашины постоянного тока, установленного в выходной цепи управляемого источника напряжения второго датчика тока, выход которого соединен с первымвходом системы регулирования скорости,подключенного к вторым входу и выходупоследней обмотками тахогенератора, кинематически связанного с валом дополнительной машины постоянного тока, подключенной к обмотке возбуждения последней выходом системы стабилизации тотока возбуждения, связанного с еевходом выходом третьего датчика тока, размещенного в цепи питания обмотки возбуждения дополнительной машины .постоянного тока,1578556 Составитель Ю, КраснеТехред М.Ходанич о актор А рректор з. 91 Тираж 4 Подпис Зак И Гос оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ственного комитета 113035, Москва, изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС5, Раушская наб., д. 4/5