Энергосберегающий электропривод для стенда испытаний тракторных шин
ENERGY SAVING ELECTRIC DRIVE FOR THE TEST STAND TRACTOR TIRES

Настоящее изобретение относится к испытаниям транспортных средств, в частности к стендам для динамических испытаний пневматических шин.
Из существующего уровня техники известен стенд для испытания пневматических шин, содержащий беговой барабан с приводным двигателем постоянного тока (SU 1755093, опубл. 15.08.1992).
Главный недостаток этого устройства - использование двигателя постоянного тока, имеющего относительно высокую стоимость, сложность в изготовлении и достаточно быстрый износ щеточно-коллекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и пожароопасности.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стенд для динамических испытаний пневматических шин, конструктивно состоящий из цилиндрического стального бегового барабана диаметром 1700 мм, который установлен на шарикоподшипниковых опорах, и двух идентичных нагружающих устройства, расположенных симметрично барабану. Каждое из нагружающих устройств состоит из траверсы и узла установки испытуемой шины (каретка). На траверсе смонтирован силовой гидроцилиндр для создания радиальной нагрузки, траверса может фиксироваться на колоннах. Траверса и каретка жестко связаны между собой через датчик силы, который измеряет прикладываемую к шине нагрузку. Перемещение траверсы и каретки по колоннам обеспечивают рабочие гидроцилиндры (RU 2328714, опубл. 10.07.2008).
Недостатком данного технического решения является высокое потребление электроэнергии, связанное с преодолением усилий в механизмах вращения шин
Технической задачей стенда является снижение потребления электроэнергии и повышение достоверности испытаний шин, которая достигается тем, что стенд оборудован электрическими машинами, работающими в режимах рекуперативного торможения, тем самым обеспечивая возврат энергии обратно в сеть (у каждой шины свой нагружающий асинхронный двигатель).
Техническая задача решается тем, что известный стенд для динамических испытаний тракторных шин, содержащий установленный на опорах барабан, электродвигатель, вращающий барабан, инвертор напряжения, нагружающие устройства, расположенные симметрично барабану с обеих его сторон, включающие в себя траверсу, силовой цилиндр для создания радиальной нагрузки, узел установки испытуемой шины и силоизмерительный датчик, согласно изобретению снабжен двумя дополнительными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, двумя инверторами напряжения, выполненных с возможностью рекуперации энергии, управляемым выпрямителем, причем выводы инверторов напряжения подключены ко входам управляемого выпрямителя, питающегося от сети переменного тока, а выход управляемого выпрямителя подключен ко входу инвертора напряжения, который подключен к обмоткам статора двигателя барабана.
На чертеже изображена функциональная схема испытательного стенда.
Испытательный стенд конструктивно представляет собой стальной вращающий барабан 1, установленный на двух опорах 2 и приводимый во вращение электродвигателем 3 с изменяющейся частотой вращения. Симметрично барабану 1 с обеих его сторон располагаются два нагружающих устройства, каждое из которых состоит из асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 4 и 5. Имеется траверса 6 с силовым гидроцилиндром 7 и каретки 8, перемещающейся по горизонтальным колоннам 9, закрепленным на опорах 10 и 11. Каретка 8 и траверса 6 связаны между собой через датчик силы 12, который предназначен для измерения радиальной нагрузки, прикладываемой к шине 13. Коаксиальная нагрузка на деформацию шин создается асинхронными двигателями 4 и 5, работающими в тормозном режиме при фиксированном положении траверсы 6 на горизонтальных колоннах и опорах 9 и 10.
Управление двигателями 3, 4 и 5 вращающих барабан 1 и шины 13 обеспечивают электроприводы и пускорегулирующая аппаратура, расположенные в шкафу управления. Для измерения характеристик служат измерительно-регулирующая аппаратура и управляющий компьютер, размещенные в пульте управления.
Предлагаемое решение, направленное на обеспечение максимальной энергоэффективности стенда, заключается в следующем: для питания всех трех асинхронных двигателей стенда применены инверторы напряжения (14, 15 и 16), объединенные по звену постоянного тока общим контуром. Питание общего контура постоянного тока энергией из сети обеспечивается общим управляемым выпрямителем 17.
Такое решение позволяет максимально использовать энергию, вырабатываемую нагружающими машинами в генераторном режиме. При этом потребляемая энергия будет затрачиваться только на создание деформации шин и компенсацию потерь в электроприводах и механизмах стенда.
Установка двух асинхронных (частотно-регулируемых) приводов механизмов вращения шин с возможностью рекуперации их энергии в общую сеть питания позволяет обеспечить суммарное потребление энергии, затрачиваемое лишь на преодоление потерь в электроприводе и механизмах стенда. За счет приводов механизмов вращения двух шин одновременно увеличивается и производительность испытаний стенда.