СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРИВОДНЫХ РЕМНЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ
BENCH FOR TESTING OF DRIVE BELTS FOR STRENGTH

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для испытаний на циклическую прочность приводных ремней двигателей внутреннего сгорания с возможностью рекуперации энергии, возникающей при торможении одного из электроприводов. Предлагаемый стенд может эксплуатироваться в цехах автотранспортных предприятий, на станциях технического обслуживания автомобилей и специализированных организациях по ремонту автомобильных двигателей.
Известен стенд для неразрушающего контроля приводных ремней, содержащий испытательные шкивы, приводной двигатель, рычаг с осью качания, на котором закреплены нижний шкив, узел статического нагружения с набором грузов, центробежный возбудитель колебаний, получающий вращение от регулируемого привода через вал с упругими муфтами и блок изменения амплитуды и частоты колебаний нижнего шкива. Качество ремня оценивается по совокупности параметров, измеренных в режиме вынужденных резонансных колебаний. Продолжительность контроля составляет 2-3 мин без разрушения ремня (патент РФ №2115906, МПК G01M 13/02, опубликовано 20.07.1998).
Недостатком данного стенда является сложность в реализации, недостаточно точная регулировка нагрузки на ремень, обусловленная тем, что нагрузка определяется количеством грузов, а не задается программно, отсутствие плавной регулировки оборотов ремня. Стенд не оборудован ЭВМ, в связи с этим отсутствует возможность полного контроля и управления испытаниями.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и принятым за прототип является стенд для испытаний зубчатых ремней на циклическую прочность (патент РФ №2239169 МПК 7 G01M 13/02, опубл. 27.10.2004), состоящий из возбудителя циклической нагрузки, натяжного шкива, нагружающего устройства и датчика перемещений. Стенд снабжен штоком, совершающим возвратно-поступательное движение в направляющих, кривошипно-шатунным механизмом, приводным шкивом с зажимом для зубчатого ремня. Приводному шкиву через кривошипно-шатунный механизм и шток сообщается движение от возбудителя циклической нагрузки. Нагружающее устройство выполнено с возможностью задания на натяжном шкиве нагрузки на зубчатый ремень, величина которой контролируется датчиком перемещений. Однако в известном устройстве отсутствует возможность плавного пуска приводного двигателя, точной регулировки оборотов как приводного, так и тормозного двигателя. Отсутствует возможность испытаний иных видов ремней, кроме зубчатых. Существенным недостатком является отсутствие возможности экономии энергии при работе в длительном режиме.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание более простого, удобного и энергоэффективного при эксплуатации испытательного стенда, позволяющего устанавливать различные поликлиновые приводные ремни, устанавливать различные шкивы, имитирующие генератор и насос охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в ускорении процесса испытаний приводных ремней на прочность, повышении точности результатов испытаний, а также экономии электроэнергии при длительных испытаниях.
Технический результат достигается тем, что в стенде для испытаний приводных ремней на прочность с рекуперацией электрической энергии, включающем установленные на раме приводной механизм, приводной шкив, которому сообщается движение от приводного механизма, натяжной шкив, нагружающее устройство, датчик натяжения - тензодатчик, новым является то, что функцию приводного механизма и функцию нагружающего устройства выполняют соответствующие электрические двигатели, стенд дополнительно имеет нагрузочный шкив, закрепленный на валу подшипникового узла, жестко закрепленного на раме, ролик автоматического натяжения ремня, обеспечивающий постоянное натяжение ремня, датчик крутящего момента нагрузочной машины, расположенный на валу нагрузочной машины и подшипникового узла с помощью соединительных муфт, измерительный шкаф, силовой шкаф, при этом валы подшипникового узла, датчика крутящего момента и вал электрического двигателя расположены на одной оси, кроме того, стенд снабжен ЭВМ с программой управления.
Измерительный шкаф включает программно-логические контроллеры, весовой преобразователь, датчик температуры и влажности окружающего воздуха, инфракрасный датчик температуры исследуемого ремня.
Силовой шкаф содержит преобразователи частоты к электродвигателям, согласующий реактор, рекуператор электрической энергии.
На фиг. 1 изображен стенд для испытания приводных ремней - вид спереди.
На фиг. 2 изображен стенд для испытания приводных ремней - вид сбоку.
На фиг. 3 представлен силовой шкаф.
Стенд включает установленные на раме электрический двигатель 1, выполняющий функцию привода, электрический двигатель 2, выполняющий функцию нагрузочной машины, испытуемый ремень 3, надетый на приводной шкив 4, нагрузочный шкив 5 и натяжной шкив 6 при помощи натяжного механизма 7, ролик 8 автоматического натяжения ремня 3, обеспечивающего его постоянное натяжение, подшипниковый узел 9, датчик крутящего момента 10 нагрузочной машины, соединительные муфты 11, тензодатчик 12, раму 13, измерительный шкаф 14, силовой шкаф 15. Приводной шкив 4 закреплен на валу электрического двигателя 1. Нагрузочный шкив 5 закреплен на валу подшипникового узла 9, который закреплен на раме 13. Натяжной шкив 6 объединен с натяжным механизмом 7. Валы подшипникового узла 9, датчика крутящего момента 10 и вал электрического двигателя 2 расположены на одной оси. Датчик крутящего момента 10 крепится на вал подшипникового узла 9 и вал электрического двигателя 2 с помощью соединительных муфт 11. Стенд снабжен ЭВМ 16 с программой управления.
Измерительный шкаф 14 включает программно-логические контроллеры, весовой преобразователь, датчик температуры и влажности окружающего воздуха, инфракрасный датчик температуры исследуемого ремня. Силовой шкаф 15 содержит преобразователи частоты 17 и 18 к электродвигателям, согласующий реактор, рекуператор электрической энергии 19.
Устройство работает следующим образом.
Испытуемый ремень 3 надевается на шкивы 4, 5, 6. С помощью натяжного шкива 6 и натяжного механизма 7, оборудованного тензодатчиком 12, ремень 3 натягивается до требуемой величины и натяжной механизм 7 четко фиксируется на раме, создавая статическое напряжение на ремне 3. Плавный пуск и регулировка оборотов электрического двигателя 1, имеющего мощность 30 кВт, происходит благодаря преобразователю частоты 17, который размещен в силовом шкафу 15. Далее приводной шкив 4 за счет силы трения начинает циклически вращать ремень 3 на требуемых оборотах, имитируя рабочий процесс.
Параллельно по тому же принципу запускается электрический двигатель 2, который работает в режиме генератора, выполняя функцию нагрузочной машины и создавая нагрузку до 25 кВт. До 30% электрической энергии возвращается обратно в сеть благодаря рекуператору 19, размещенному в силовом шкафу 15. Величина нагрузки регулируется, для этого используются данные крутящего момента и оборотов на валу электрического двигателя 2. Ремень 3, работая некоторое время под большими нагрузками, рвется. Параметры измерения оборотов ремня 3, оборотов привода, температуры и натяжения ремня 3, температуры и влажности окружающей среды фиксируются в измерительном шкафу 14, далее они передаются на ЭВМ 16, где происходит их централизованное накопление и анализ.
Предлагаемый стенд позволяет имитировать реальные условия эксплуатации, а именно поведение приводного ремня 3 двигателя внутреннего сгорания при увеличении натяжения и нагрузки на нем, и значительно снизить время испытаний за счет повышения точности регулировки нагрузки на ремне 3, задаваемой программой на ЭВМ, а также снизить затраты энергии для проведения испытаний за счет применения схемы рекуперации, для чего стенд снабжен рекуператором электрической энергии 19.
Стенд прост и удобен в управлении и эксплуатации, так как для установки испытуемого ремня 3 на стенд и снятия его после испытания достаточно ослабить натяжение с помощью механизма натяжения ремня 7, а для запуска испытаний необходимо лишь запустить программу управления и нажать кнопку «Пуск», далее испытания пойдут по заранее заданному алгоритму. Кроме того, применение стенда позволяет отказаться от постоянного присутствия персонала, повышает надежность регистрации момента разрушения.
Стенд оборудован компьютером с установленной программой индикации, регистрации и управления, позволяющей регулировать обороты приводов и нагрузку, контролировать и сохранять данные об оборотах приводов, силе натяжения и температуре ремня, вычислять и сохранять нагрузку в кВт, что обеспечивает точность контроля и регулирования измеряемых параметров при проведении испытаний приводных ремней. Используемая программа для ЭВМ «Программа дистанционного контроля и управления стендом для испытаний приводных ремней» зарегистрирована, свидетельство о государственной регистрации №2014617919 от 06.08.2014.