СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТЯГОВОЙ ЛЕБЕДКИ
TEST BENCH FOR TESTING WINCH

Изобретение относится к области испытательной техники в машиностроении и может быть использовано для проведения комплексных испытаний лебедок.
4
Известна конструкция стенда для испытания тяговой лебедки (а.с. СССР № 1518698, МПК G01M 19/00, опубл. 30.10.1989, Бюл. № 40), содержащая привод, гидроустановку с блоком управления, регулирования и контроля гидросистемы испытываемой лебедки, нагружающее устройство с тросоукладчиком и механизмом обтяжки троса. Привод содержит асинхронный двигатель, который через зубчатые передачи, а также телескопический и карданный валы связан с ведущим валом испытуемой лебедки. С двигателем кинематически соединен нагнетающий насос, а между двигателем и лебедкой установлена фрикционная муфта сцепления с гидравлическим управлением. Гидроустановка стенда содержит бак с рабочей жидкостью, оборудованный системой электронагрева и автоматического регулирования температуры рабочей жидкости. На баке установлена контрольно-измерительная аппаратура: распределители, реле давления, расходомеры, откачивающий насос, напорные золотники. В гидрокинематическую схему стенда входят откачивающий насос и гидравлический дисковый тормоз. Реле давления и распределители соединены между собой электрическими линиями связи, входящими в автоматическую систему управления стендом. Нагружающее устройство содержит барабан, который через передачу, редуктор и нагружатель связан с двигателем постоянного тока. Нагружатель выполнен в виде динамометрического электромагнитного порошкового тормоза, служащего в качестве задатчика усилия на тросе.
Данная конструкция стенда выбрана в качестве прототипа.
Недостатком конструкции стенда является то, что нагружающее устройство, в состав которого входит нагружатель, служащий в качестве задатчика усилия на тросе, выполненный в виде динамометрического электромагнитного порошкового тормоза, не обеспечивает точность измерения, воспроизводимого усилия на тросе тяговой лебедки и обладает низкой скоростью реакции на изменение усилия на тросе испытуемой тяговой лебедки.
Кроме того, наличие дополнительных электрогидравлических элементов системы управления стендом, используемых для обеспечения автоматизации режимов испытания создает сложность конструкции стенда.
Технический результат, достигаемый от использования заявленного изобретения, заключается в обеспечении точности измерения, воспроизводимого усилия на тросе испытуемой тяговой лебедки, что в свою очередь позволяет имитировать нагрузки, возникающие в тяговой лебедке при эксплуатации.
Дополнительный технический результат, достигаемый от заявленного изобретения, заключается в стабилизации процессов вращения приводного барабана без значительных колебаний частоты его вращения, и соответственно, усилий на тросе испытуемой тяговой лебедки в режиме испытания.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявленный стенд для испытания тяговой лебедки, содержащий связанные системой электроавтоматики гидроустановку, тормоз, нагружающее устройство с приводным барабаном и тросоукладчиком, дополнительно содержит установочную часть с рамой, монтажную плиту с возможностью продольного перемещения по направляющим роликам рамы, закрепленную через тензометрический датчик силы с одной стороны, и упругий элемент с противоположной, нагружающее устройство включающее барабан, кинематически связанный через зубчатые передачи, промежуточные валы, редукторы и муфты, оборудованные колодочными тормозами, с частотно-регулируемыми электродвигателями, контролируемыми системой автоматического управления, связанной с тензометрическим датчиком силы и электродвигателем главной линии гидроустановки через расходомер.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическим материалом на фиг. 1, на котором показана гидрокинематическая схема стенда для испытания тяговой лебедки.
Стенд для испытания тяговой лебедки 1 содержит установочную часть 2, нагружающее устройство 3 с тросоукладчиком 4, гидравлическую станцию 5 и технологическую лебедку (не показана).
Установочная часть 2 содержит раму 6 с установленной на ней монтажной плитой 7, имеющей возможность продольного перемещения по раме 6, и закрепленной на ней через тензометрический датчик силы 8 с одной стороны и упругий элемент 9 с противоположной стороны.
Нагружающее устройство 3 содержит барабан 10, который через зубчатые передачи 11 и 12, промежуточные валы 13 и 14, редукторы 15 и 16, муфты 17 и 18 с установленными на них колодочными тормозами 19 и 20, связан с частотно регулируемыми электродвигателями 21 и 22 соответственно.
Тросоукладчик 4 содержит ходовой винт 23, через зубчатую передачу 24 кинематически связанный с барабаном 10, и установленную на нем гайку 25, несущую направляющий блок 26 для троса 41. При этом передаточное отношение зубчатых пар 13 и 24, шаг навивки на барабане 10 и резьбы на винте 23 выбраны таким образом, чтобы при работе стенда обеспечивалась нормальная укладка троса на барабан.
В отличие от вышеуказанного прототипа, в котором испытуемое изделие приводится в движение механическим приводом, заявленное изобретение предназначено для испытания тяговых лебедок с гидравлическим приводом. С этой целью в конструкции стенда предусмотрена гидравлическая станция 5, обеспечивающая подачу необходимого количества рабочей жидкости под определенным давлением к гидромотору 39 испытуемого изделия.
Гидравлическая станция 5 стенда содержит бак 27 с рабочей жидкостью.
На баке установлена контрольно-распределительная аппаратура: расходомер 33, гидрораспределители 34 и 35, предохранительные клапаны 36 и 37.
В состав гидравлической станции 5, также входят теплообменный аппарат 32, насос 28 главной гидравлической линии и насос 30 вспомогательной гидравлической линии, связанные соответственно с электродвигателями 29 и 31. Расходомер 33 и электродвигатель 29 соединены между собой электрической линией связи 38, входящей в систему автоматического управления стендом.
Необходимый поток рабочей жидкости, регулируемый системой управления стендом посредством расходомера 33 и электродвигателя 29, под нужным давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 36, подается по главной гидравлической линии от насоса 28 к гидромотору 39 испытуемого изделия через гидрораспределитель 34, переключающий режимы выдачи и намотки троса 41 испытуемой тяговой лебедки 1.
Гидравлическая станция 5 оснащена вспомогательной гидравлической линией, предназначенной для подачи рабочей жидкости к тормозу и фрикциону испытуемой тяговой лебедки 1 от насоса 30 через распределитель 35 под давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 37.
Теплообменный аппарат 32 охлаждает рабочую жидкость, возвращающуюся от испытуемой тяговой лебедки 1 в бак 27.
Система автоматического управления стендом осуществляет функциональную связь исполнительных элементов стенда, путем поддержания значения усилия на тросе 41 тяговой лебедки 1 в пределах заданного допуска, контролируя и регулируя крутящий момент, создаваемый электродвигателями 21 и 22, и поддерживая частоту вращения электродвигателя 29, для обеспечения установленной величины подачи рабочей жидкости к испытуемому изделию, проходящей через расходомер 33.
Стенд может работать в двух режимах: испытания (обкатки) лебедки и обтяжки троса.
Стенд в режиме испытания (обкатки) лебедки работает следующим образом. Перед началом работы на стенде, испытуемую тяговую лебедку 1 устанавливают и закрепляют на установочной части 2 стенда. После этого к тяговой лебедке 1 подключаются рукава высокого давления, подводящие рабочую жидкость от гидравлической станции 5. Конец троса 41 мерной длины закрепляют на барабане 10 и наматывают на него электродвигателями 21 и 22 через тросоукладчик 4. Затем второй конец троса 41 пропускают через тяговое устройство лебедки и закрепляют на барабане 40 испытуемой тяговой лебедки 1. Далее на пульте управления стендом включают режим «Намотка», и тяговая лебедка 1 перематывает трос 41 с барабана 10 на барабан 40 с заданными усилием и скоростью, контролируемыми системой автоматического управления стенда. Причем это усилие создается за счет работы гидромотора 39, приводящего в работу тяговое устройство лебедки и наматывающего трос 41 на барабан 40, и электродвигателей 21 и 22, работающих в генераторном режиме, тормозящих барабан 10. При этом большая часть электроэнергии, затрачиваемая на подачу рабочей жидкости от гидравлической станции 5 к испытуемой тяговой лебедке 1, возвращается обратно в сеть.
Усилие, возникающее на тросе 41, при его наматывании тяговым устройством испытуемой лебедки 1 на барабан 40, за счет торможения барабана 10 электродвигателями 21 и 22, передается от испытуемой тяговой лебедки 1, установленной на монтажной плите 7, имеющей возможность продольного перемещения по направляющим роликам рамы 6, на тензометрический датчик силы 8 жестко зафиксированный на раме.
Для сброса показаний тензометрического датчика силы 8, после снятия нагрузки с троса 41, предусмотрен упругий элемент 9. В конце цикла перемотки троса с барабана 10 нагружающего устройства 3 на барабан 40 тяговой лебедки 1, в работу включатся колодочные тормоза 19 и 20, которые окончательно останавливают барабан 10, уменьшая при этом время его полной остановки.
После окончания намотки троса на барабан 40 тяговой лебедки 1, на пульте управления стендом включают режим «Выдача», и тяговая лебедка 1 начинает выдавать трос, который наматывается на барабан 10, приводимый в движение электродвигателями 21 и 22, при этом один электродвигатель вращает барабан 10, а второй электродвигатель притормаживает его моментом меньшим, чем требуется для вращения барабана, но большим, чем динамический момент барабана. Это позволяет стабилизировать процесс вращения барабана 10, избегая значительных колебаний его частоты вращения, и, соответственно, усилий на тросе 41 в режимах разгона и торможения.
Таким образом, тяговая лебедка 1 выполняет несколько циклов намотки и выдачи троса 41 с различными величинами усилий на тросе и различными скоростями намотки и выдачи троса, заданными техническими требованиями на испытуемое изделие. После окончания всех работ тяговая лебедка 1 снимается с установочной части 2 и отправляется на следующую операцию.
Порядок работы стенда в режиме обтяжки троса аналогичен порядку работы стенда в режиме испытания (обкатки) лебедки, но вместо испытуемой тяговой лебедки 1 на установочную часть 2 монтируется технологическая лебедка. Величина усилия на тросе, скорость выдачи и намотки троса при работе в этом режиме устанавливаются технологическим процессом.
Работа стенда в режимах испытания (обкатки) лебедки и обтяжки троса автоматизированы. Величина усилия на тросе в процессе испытания лебедки и обтяжки троса может изменяться по заданной программе испытаний в автоматическом режиме и контролируется системой управления стендом.