Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов
STAND FOR TESTING LEVER-BLADED HYDRAULIC SHOCK ABSORBERS

Заявляемое изобретение относится к испытанию рычажно-лопастных гидроамортизаторов и касается проведения приемо-сдаточных и периодических испытаний рычажно-лопастных гидроамортизаторов с заданными параметрами.
Из уровня техники известен Универсальный стенд для испытания гасителей колебаний (патент на изобретение RU 2556768, опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20), содержащий основание, направляющие, привод, устанавливаемый с возможностью замены друг на друга, кривошипно-ползунный механизм или сменные эксцентрики различных форм и размеров, предназначенные для имитации условий эксплуатации и контактирующие с роликом, устройство регулировки амплитуды колебаний, верхнюю и нижнюю плиты с фиксаторами и опорами для крепления гасителя, съемные упругие элементы, пластину с грузом, силоизмерительное устройство, П-образный корпус крепления верхней головки шатуна или ролика, контактирующего с эксцентриком. Обеспечивается возможность проведения различных видов испытаний, моделирования различных режимов работы гасителей колебаний транспортных средств на одном стенде.
Недостатками вышеописанной конструкции является невозможность установки и испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов, как следствие невозможность производить прямые измерения значений величины усилия нагружения на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Также из уровня техники известен Стенд для испытаний гидравлических амортизаторов (патент на полезную модель CN207268671, опубл. 24.04.2018), содержащий основной корпус испытательного стенда, со станиной, с расположенной на ней крышкой шасси и механизмом измерения скорости, смонтированном на левой задней части верхней поверхности станины, а правая сторона механизма измерения скорости снабжена линейным разделителем. При этом левая передняя часть верхней поверхности станины снабжена эксцентриковым механизмом, эксцентриковый механизм приводится в действие редуктором, а правый конец эксцентрикового механизма снабжен ползуном, внутренний конец винтового ползуна оснащен передаточной гайкой; установлен в подшипник и соединяется с фланцевым полым валом приводного редуктора. Зажим амортизатора на крышке соединен с передней поперечной рулевой тягой, передняя поперечная рулевая тяга соединена с S-образным датчиком нагрузки на растяжение и сжатие, S-образным датчиком растяжения и сжатия Тензодатчик установлен на монтажное гнездо датчика.
Недостатками вышеописанной конструкции является невозможность установки и испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов, как следствие невозможность производить прямые измерения значений величины усилия нагружения на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора, контроля температуры и давления в корпусе рычажно-лопастного гидроамортизатора в процессе испытания.
Кроме того из уровня техники известен Стенд для испытаний автомобильных амортизаторов (патент на изобретение CN108760352, опубл. 06.11.2018), состоящий из станины, системы защиты и управления, системы привода и трансмиссии и верхней трансмиссии механизм, шатуна кривошипа и механизма регулировки зажима заготовки и приспособления; включая систему защиты и управления, систему привода и передачи, верхнюю передачу и механизм измерения усилия. Подключены к станине винтами; шатун кривошипа и механизм регулировки зажима заготовки через подшипники соединены с приводным валом силовой и трансмиссионной системы; фиксатор зажат. Блок позиционирования соединен с шатуном кривошипа и механизмом регулировки зажима заготовки. Система сбора данных может получать данные от данных датчика температуры окружающей среды, датчика силы и датчика перемещения.
Недостатками вышеописанной конструкции является невозможность установки и испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов, как следствие невозможность производить прямые измерения значений величины усилия нагружения на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора, контроля температуры и давления в корпусе рычажно-лопастного гидроамортизатора в процессе испытания.
Задача, на решение которой направлено создание заявляемого Стенда для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов заключается в воспроизведении и контроле параметров, необходимых для оценки качества и проведения испытаний рычажно-лопастных гидроамортизаторов различных видов в соответствии с техническими требованиями на каждое изделие.
Технический результат заявляемого изобретения направлен на расширение номенклатуры испытуемых рычажно-лопастных гидроамортизаторов различных типоразмеров, повышение точности воспроизведения и контроля усилия на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора, сокращение трудоемкости монтажа/демонтажа  рычажно-лопастных гидроамортизаторов на стенд.
Стенд предназначен для испытаний рычажно-лопастных гидроамортизаторов, которые могут отличаться исполнением («левый» или «правый» в зависимости от стороны установки на технике), габаритными размерами - диаметром корпуса, длиной рычага, техническими характеристиками и требованиями к испытаниям - углами «прямого» (движение вверх) и «обратного» (движение вниз) хода рычага, частотой колебаний рычага, количеством циклов прокачки «прямого» и «обратного» хода рычага, времени испытаний, температурой и давлением рабочей жидкости, усилием на рычаге.
Стенд обеспечивает, установленные техническими требованиями на испытуемые изделия, углы «прямого» и «обратного» хода прокачки рычага рычажно-лопастного гидроамортизатора с требуемой частотой в течение определенного времени (или заданного количества циклов), при этом контролируется прямое усилие на конце рычага рычажно-лопастного гидроамортизатора, давление и температура рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалом:
Фиг. 1 - Стенд для испытания рычажно-лопастных  гидроамортизаторов (вид сверху);
Фиг. 2 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид А);
Фиг. 3 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид Б);
Фиг. 4 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид слева);
Фиг. 5 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид справа);
Фиг. 6 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид В);
Фиг. 7 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид Г);
Фиг. 8 - Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов (вид спереди);
Фиг. 9 - Тяга силоизмерительная;
Фиг. 10 - Тяга силоизмерительная (разрез Д-Д рабочее положение);
Фиг. 11 - Тяга силоизмерительная (разрез Д-Д положение установки);
Фиг. 12 - Гидрокинематическая схема стенда для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов.
Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов содержит основание 1 которое представляет собой сварную металлоконструкцию, на которой располагаются все основные элементы стенда.
По периметру основания 1 установлена система ограждений 2, служащая для защиты рабочего персонала от движущихся механических частей стенда при его работе. Система ограждений 2 в своей конструкции имеет дверцы (не обозначены на чертежах) и подвижные створки (не обозначены на чертежах), обеспечивающие доступ к узлам и механизмам внутри стенда.
Гидростанция 3 предназначена для создания давления рабочей жидкости, с целью получения требуемого усилия на гидравлических зажимах 4, а также для управления кулачковыми муфтами 5.
Кулачковые муфты 5 переключаются гидроцилиндрами 6, через вилки 7 для подключения стойки левой 8 или стойки правой 9 к приводу 13 стенда.
Левая 8 и правая 9 стойки крепятся болтами (не показаны на чертежах) к основанию 1 стенда, тем самым обеспечивая возможность их замены. Стойки 8, 9 выполнены съемными.
Левая 8 и правая 9 стойки в совокупности с тягой силоизмерительной 18, выполненной переменной длины, и съемным кривошипом 17 позволяют устанавливать на стенд испытуемые рычажно-лопастные гидроамортизаторы разных типоразмеров, что увеличивает номенклатуру испытуемых изделий. Наличие двух стоек сокращает время на переналадку оборудования, что в свою очередь актуально при серийном производстве рычажно-лопастных гидроамортизаторов. На стойках 8,9 имеются по два установочных отверстия 10 для установки на стенд соответственно «левого» и «правого» испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора одного типа.
Для установки на стенде испытуемых рычажно-лопастных гидроамортизаторов в стойках 8, 9 предусмотрены установочные пальцы 11, гидравлические зажимы 4 в количестве, достаточном для создания усилия зажима рычажно-лопастного гидроамортизатора в установочных отверстиях 10 в процессе испытаний.
Установочные пальцы 11 определяют рабочее положение рычажно-лопастных гидроамортизаторов при испытании.
Гидравлические зажимы 4 приводятся в движение давлением рабочей жидкости, создаваемым гидростанцией 3 стенда.
Сигнал на подачу давления к гидравлическим зажимам 4 передается посредством электрической связи к электромагнитам гидрораспределителей 12 гидростанции 3 стенда.
Привод 13 стенда состоит из электродвигателя 13.1, который передает крутящий момент через муфту 14 к редуктору 15. От редуктора 15 крутящий момент передается через кулачковую муфту 5, подшипниковый узел 16 к кривошипу 17.
Кривошип 17, в данном случае, как звено «кривошипно-рычажного механизма», совершая циклическое движение на полный оборот вокруг оси подшипникового узла 16, преобразует своё вращательное движение в движение качания рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора, посредством кинематической связи, через тягу силоизмерительную 18.
В конструкции подшипникового узла 16 имеется противовес (не показан на чертежах) для компенсации дисбаланса, возникающего при движении кривошипа 17.
Тяга силоизмерительная 18 имеет в составе датчик силоизмерительный тензорезисторный 19, что позволяет производить прямые (датчик силы расположен вдоль вектора силы) измерения значений величины усилия нагружения на рычаге испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора в процессе испытания. К датчику силоизмерительному тензорезисторному 19 прикручены две проушины нижняя 20 и верхняя 21.
Нижняя проушина 20 через сферические вкладыши 22 закреплена на оси 23 кривошипа 17, что обеспечивает поворот тяги силоизмерительной 18 в плоскости, перпендикулярной движению рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора, тем самым, исключая негативное воздействие изгибающих моментов на датчик силоизмерительный тензорезисторный 19 и повышая точность воспроизведения усилия на рычаге испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора. Угол поворота рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора ограничен пальцем 24.
Верхняя проушина 21 оснащена быстросъемным поворотным фиксатором 25, что в совокупности с установкой тяги силоизмерительной 18 через сферические вкладыши 22 в нижней проушине 20 позволяет значительно уменьшить время установки испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора без необходимости разбора конструкции.
Нижняя проушина 20 тяги силоизмерительной 18 имеет левое направление резьбы, а верхняя проушина 21 имеет правое направление резьбы, что позволяет изменять длину тяги силоизмерительной 18 поворотом датчика силоизмерительного тензорезисторного 19, что обеспечивает возможность регулировать углы «прямого» и «обратного» хода рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов содержит электрооборудование, включающее пусковую и защитную аппаратуру, частотный преобразователь, контрольно-измерительную аппаратуру, систему управления и контроля стендом (не показаны на чертежах).
Привод 13 с электродвигателем 13.1, управляемый частотным преобразователем обеспечивает возможность изменения скорости вращения привода 13 стенда, тем самым позволяет регулировать частоту колебания рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора в процессе испытаний по заданным параметрам.
Контрольно-измерительная аппаратура включает в себя:
– датчики температуры 29 для контроля температуры рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора при испытании;
– датчики давления 30 для контроля давления рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора при испытании;
– датчики силоизмерительные тензорезисторные 19 для контроля усилия на конце рычага рычажно-лопастного гидроамортизатора при испытании;
Для обеспечения безопасной работы стенд оборудован индуктивными датчиками 26 фиксирующими положение движущихся частей системы ограждений 2 стенда в соответствующих рабочих или исходных положениях.
Для включения стойки левой 8 и стойки правой 9 стенд оборудован индуктивными датчиками 27 фиксирующими положение штоков гидроцилиндров 6 и кулачковых муфт 5.
Для отсчета количества циклов прокачки (поворота) рычага испытуемого рычажно-лопастного гидроамортизатора стенд оборудован индуктивными датчиками 28.
Сигналы с датчиков температуры 29, датчиков давления 30, передаются посредством электрической связи на систему управления и контроля.
Сигнал с датчиков силоизмерительных тензорезисторных 19 передаются посредством электрической связи на систему управления и контроля для их визуализации при испытаниях рычажно-лопастных гидроамортизаторов.
Стенд для испытания рычажно-лопастных гидроамортизаторов работает следующим образом.
Рычажно-лопастной гидроамортизатор, в зависимости от габаритных размеров и технических характеристик, устанавливается на стенд, на стойку левую 8 или стойку правую 9 в соответствующее установочное отверстие 10. Установочные пальцы 11 ориентируют рабочее положение рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Рычажно-лопастной гидроамортизатор фиксируется гидравлическими зажимами 4 при нажатии кнопки «ЗАЖАТЬ» на пульте управления.
К рычагу рычажно-лопастного гидроамортизатора с помощью быстросъемного поворотного фиксатора 25 крепится тяга силоизмерительная 18, которая соединена с приводом 13 стенда через кривошип 17.
В корпус рычажно-лопастного гидроамортизатора устанавливаются датчики измерения температуры 29 и давления 30.
Закрываются подвижные створки системы ограждений 2, для безопасной работы.
Согласно технической документации на рычажно-лопастной гидроамортизатор (режим может отличаться: углами «прямого» и «обратного» хода рычага, частотой колебаний рычага, количеством циклов прокачки «прямого» и «обратного» хода рычага, временем испытаний, температурой и давлением рабочей жидкости, а также усилием на рычаге).
При этом, в зависимости от стойки левой 8 или стойки правой 9, гидроцилиндром 6 через вилку 7 переключается муфта кулачковая 5 для подключения соответствующей стойки левой 8 или стойки правой 9 к приводу стенда.
Запускается двигатель 13.1, который передает крутящий момент через муфту 14, коническо-цилиндрический редуктор 15, муфту кулачковую 5, подшипниковый узел 16, к кривошипу 17.
Рычаг рычажно-лопастного гидроамортизатора совершает движения качания в сторону «прямого» и «обратного» хода рычажно-лопастного гидроамортизатора с определенными скоростными характеристиками, установленными в технической документации на испытываемый рычажно-лопастной гидроамортизатор.
Испытание осуществляется в полуавтоматическом режиме с контролем следующих параметров:
– времени испытаний рычажно-лопастного гидроамортизатора;
– количества циклов прокачки «прямого» и «обратного» хода рычажно-лопастного гидроамортизатора;
– частоты колебаний рычага рычажно-лопастного гидроамортизатора;
– температуры рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора;
– давления рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора;
– усилия на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Индуктивные датчики 26,27 регистрируют положения механизмов и защитных ограждений стенда в соответствующих рабочих или исходных положениях для безопасной работы.
Индуктивные датчики 28 отсчитывают количество циклов прокачки «прямого» и «обратного» хода рычага рычажно-лопастного гидроамортизатора.
Датчик температуры 29 контролирует температуру рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора при испытании.
Датчик давления 30 контролирует давление рабочей жидкости рычажно-лопастного гидроамортизатора при испытании.
Датчик силоизмерительный тензорезисторный 19 в составе тяги силоизмерительной 18 в реальном времени измеряет и фиксирует величину усилия на рычаге рычажно-лопастного гидроамортизатора в процессе испытания.