СТЕНД ДЛЯ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ УПРУГИХ МУФТ
TEST BENCH FOR RESOURCE TESTING OF ELASTIC CLUTCHES

Изобретение относится к испытательным машинам и стендам общего машиностроения, а именно к стендам с замкнутым силовым контуром.
Известны стенды для ресурсных испытаний силовых узлов (А.с. СССР №970169, G01М 13/00, 1982 г., а также [1]), содержащие расположенный на станине электродвигатель; приводной вал, соединенный с электродвигателем посредством муфты; технологический карданный шарнир с полой крестовиной в сборе с игольчатыми подшипниками и вилками для закрепления на нем испытываемого карданного шарнира; нагружатель статического момента, состоящий из рычагов, связанных между собой резьбовыми стяжками на шарнирах; подвижную рамку, связанную со станиной тягой переменной длины и установленную в опорах с осью, проходящей через центр вращения крестовины.
За прототип выбран стенд [1].
Недостатком известного стенда являются неполное моделирование эксплуатационных режимов работы упругих муфт и большие энергозатраты. Общеизвестно, что упругие муфты, используемые для соединения валов, работающих в условиях перекосов, имеют переменные характеристики угла излома. Это связано с различными конструктивными особенностями механизмов и их режимами эксплуатации. Величина угла излома должна моделироваться на стенде в условиях, приближенных к эксплуатационным. Поэтому наличие переменного угла излом с постоянной амплитудой при ресурсных стендовых испытаниях приводит к снижению точности результатов испытаний. Вместе с тем наличие на стенде специального привода для моделирования угла излома приводит к большим энергозатратам, поскольку его использование осуществляется большим количеством последовательно включенных в цепь механизмов.
Цель изобретения - снижение энергозатрат при стендовых испытаниях и повышение точности испытаний упругих муфт за счет введения дисбаланса, дополнительной жесткости, соединяющей последовательно с резьбовой стяжкой свободный конец подвижной рамки и станину, которые создают вынужденные вертикальные колебания подвижной рамки; дополнительные грузы, имеющие возможность перемещения относительно оси качания подвижной рамки и благодаря этому изменяющие момент инерции колеблющейся системы. В свою очередь момент инерции изменяет частоту собственных колебаний системы по формуле:
,
где ω - круговая частота колебаний;
с - крутильная постоянная системы;
J - момент инерции системы.
Таким образом, частоты и амплитуды колебаний подвижной рамки могут быть приближены к эксплуатационным.
Указанная цель достигается тем, что в стенде для ресурсных испытаний упругих муфт, содержащем расположенный на станине электродвигатель; приводной вал, соединенный с электродвигателем посредством муфты; технологический карданный шарнир с полой крестовиной в сборе с игольчатыми подшипниками и вилками для закрепления на нем испытываемого карданного шарнира; нагружатель статического момента, состоящий из рычагов, связанных между собой резьбовыми стяжками на шарнирах; подвижную рамку, связанную со станиной тягой переменной длины и установленную в опорах с осью, проходящей через центр вращения крестовины; на свободном конце вала установлен дисбаланс, один свободный конец подвижной рамки соединен последовательно через упругий элемент и тягу переменной длины со станиной, а на два других конца, которые являются продолжением подвижной рамки, установлены дополнительные грузы, имеющие возможность перемещения относительно оси качания рамки.
На чертеже изображена кинематическая схема стенда.
Стенд содержит испытываемый карданный шарнир 1 с крестовиной 2 (в сборе с игольчатыми подшипниками) и вилками 3; технологический карданный шарнир 4 с полой крестовиной 5 (в сборе с игольчатыми подшипниками) и вилками 6; приводной вал 7, установленный в подшипниках неподвижной опоры 8 и соединенный посредством муфты 9 с электродвигателем 10, нагружатель статического момента, состоящий из резьбовых стяжек 11, связанных одной стороной через рычаги 12 и вал трубчатого сечения 13 с вилкой технологического карданного шарнира 6, а другой стороной через рычаги 14 и приводной вал 7 с вилкой испытываемого карданного шарнира 3; вал 15, соединяющий вилку испытываемого карданного шарнира 3 и вилку технологического карданного шарнира 6 с подвижной рамкой 16, установленной в опорах 17 так, что подвижная рамка 16 имеет возможность совершать качательное движение относительно оси, проходящей через центр испытываемого карданного шарнира 1 и технологического карданного шарнира 4; на свободном конце вала 15 закреплен дисбаланс 18, причем подвижная рамка 16 связана со станиной 19 тягой переменной длины: например, резьбовыми стяжками 20, через упругий элемент 21, на продолжении подвижной рамки 16 установлены дополнительные грузы 22, которые имеют возможность перемещения вдоль подвижной рамки.
Стенд работает следующим образом.
Резьбовыми стяжками 11, расположенными в плоскости, перпендикулярной приводному валу 7, создается усилие на концах рычагов нагружателя 12 и 14. Далее усилия от резьбовых стяжек 11 передаются через рычаги 12 в виде крутящего момента валу 13 трубчатого сечения, и через него - одной из вилок 6 технологического карданного шарнира 4, потом через полую крестовину 5 - другой вилке 6 технологического карданного шарнира и связанной вилке 3 испытываемого карданного шарнира 1. С другой стороны усилия от резьбовых стяжек 11 передаются через рычаги 14 в виде крутящего момента части приводного вала 7, расположенной между нагружателем и второй из испытываемых вилок 3 карданного шарнира 1. Таким образом, замыкание крутящего момента производится на испытываемом карданном шарнире 1. Электродвигатель 10 сообщает вращательное движение элементам силового контура. Дисбаланс 18, закрепленный на свободном конце вала 15, вызывает вертикальные колебания подвижной рамки, характеристика которых обеспечивается последовательно соединенным упругим элементом 21 и резьбовыми стяжками 20. Масса дисбаланса, его эксцентриситет, жесткость упругого элемента подобраны таким образом, чтобы частота и амплитуда создаваемых колебаний соответствовали эксплуатационным режимам испытаний.
Дополнительные грузы 22, установленные с возможностью смещения относительно подвижной рамки 16, позволяют изменять момент инерции колеблющейся системы, а также частоту и амплитуду колебаний системы. Т.к. дополнительные грузы имеют возможность перемещения, то частота и амплитуда колебаний системы может меняться в широком диапазоне. Таким образом обеспечивается переменная составляющая угла излома.
Таким образом, испытываемый карданный шарнир 1 с крестовиной 2 и вилками 3, связанный с технологическим карданным шарниром 4 с полой крестовиной 5 и вилками 6, образует аналог упругой муфты, и на стенде моделируются эксплуатационные условия работы упругих муфт.
Литература
1. Сигаев A.M. Стенды для ресурсных испытаний силовых узлов. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001. - №5. - С.30-31.
2. Стенд для испытания карданных шарниров. А.с. СССР №970169, G01M 13/00, опубл. 30.10.82, бюл. №40.