СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

Предлагаемая полезная модель относится к области испытательной техники, а именно, к исследованию прочностных свойств шин, а более конкретно, к стендовым испытаниям пневматических шин.
Известен стенд для испытаний шин при их качении по беговому барабану в режиме ведомого колеса, использующий для создания радиальной нагрузки на шину силовой цилиндр, поршень которого перемещается под действием давления сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость силового цилиндра /1/.
Недостатком стенда является отсутствие автоматического поддержания заданной нагрузки на шину, в связи с чем она может изменяться из-за нестабильности давления сжатого воздуха в сети, трения и утечек воздуха в паре цилиндр-поршень силового цилиндра.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является стенд, использующий сервогидравлическую систему управления силовым цилиндром, создающим радиальную нагрузку на шину во время ее качения по беговому барабану в режиме ведомого колеса /2/. Система управления и поддержания заданной радиальной нагрузки на шину такого стенда содержит сервоклапан (электрогидравлический усилитель-преобразователь) /3/, управляющий по закону входного сигнала перемещением плунжера (поршня) силового цилиндра, создающего нагрузку на испытываемую шину. Использование сервоклапана в системе управления значительно усложняет стенд и снижает его эксплуатационную надежность.
3
Во-первых, сервоклапан сам по себе является сложным по конструкции и технологии изготовления устройством, требующим для нормального функционирования высокой степени очистки рабочей жидкости (индустриальное масло, питающее через сервоклапан силовой цилиндр, должно иметь класс чистоты не ниже 11-го, при котором допускается не более 50 частиц размером от 100 до 200 мкм в объеме рабочей жидкости, равном 100 см).
Во-вторых, использование сервоклапана требует наличия кроме высокого рабочего давления (20 МПа и более), управляющего перемещением плунжера силового цилиндра, также наличия низкого давления (6,3 МПа), управляющего входным каскадом сервоклапана («сопло-заслонка»), что требует установки на насосной станции дополнительного насоса с приводом (двигателем).
В-третьих, стенды с сервогидравлическим приводом требуют обязательного охлаждения рабочей жидкости, в связи с ее разогревом в результате дросселирования на кромках золотника выходного каскада сервоклапана. Для охлаждения рабочей жидкости, как правило, используются водяные охладители (радиаторы), через которые пропускается охлажденная, например, с помощью градирни, вода.
Цель предполагаемой полезной модели является упрощение системы управления и повышение эксплуатационной надежности стенда.
Данная цель достигается тем, что выходы усилителей датчиков перемещения плунжера силового цилиндра и нагрузки, воздействующей на шину, подключены ко входам регулирующего устройства, выходом соединенного со входом частотного преобразователя, управляющего асинхронным двигателем, вращающим насос высокого рабочего давления, которое воздействует на плунжер силового цилиндра, создающего радиальную нагрузку на шину.
Работа предлагаемого стенда поясняется блок-схемой, приведенной на рисунке.
По закону выходного сигнала задатчика 1 перемещается плунжер силового цилиндра 7. Сигнал обратной связи с датчика 9 перемещения плунжера силового цилиндра 7 усиливается усилителем 10 и поступает на один из входов регулирующего устройства 3, где он суммируется с сигналом задания от задатчика 1. Разностным сигналом управляется частотный преобразователь 4, который в зависимости от величины сигнала рассогласования изменяет скорость вращения асинхронного двигателя 5, вращающего насос 6 высокого рабочего давления насосной станции. Увеличение давления в рабочей полости силового цилиндра 7 вызывает перемещение его плунжера. Плунжер силового цилиндра 7, на котором закреплена испытываемая шина 8, перемещается до соприкосновения шины 8 с вращающимся барабаном стенда и возрастания нагрузки на шину до заданной величины, например, равной 10% от номинальной испытательной нагрузки. При достижении заданной величины радиальной нагрузки на шину обратная связь по перемещению отключается и включается обратная связь по нагрузке, образованная датчиком силы (нагрузки) 11 и усилителем 12, выходом подключенного к другому входу регулирующего устройства 3. Задачу переключения обратных связей выполняет регулирующее устройство 3, которое формирует сигнал управления частотным преобразователем 4 и обеспечивает безударный переход с одного параметра управления на другой. Для этого регулирующее устройство 3 содержит два канала регулирования, первый из которых (по перемещению плунжера силового цилиндра 7) в начальный момент является активным и формирует сигнал управления по перемещению, а второй - пассивным, в задачу которого входит «подтягивание» разностного сигнала обратной связи по нагрузке до величины первого. В момент равенства разностных сигналов обеих каналов второй канал (по нагрузке) становится активным, а первый (по перемещению) - пассивным. Нагружение шины до номинальной радиальной испытательной нагрузки производится с помощью задатчика. 2. При необходимости
отвести шину от барабана (например, при ее разрушении), как только нагрузка на шину уменьшится до заданной величины, например, равной 50% от номинальной испытательной нагрузки, канал управления по нагрузке становится пассивным, а канал управления по перемещению - активным. При этом система управления поддерживает то положение плунжера силового цилиндра 7, которое он занимал при номинальной испытательной нагрузке. Отвод шины от барабана может быть осуществлен как вручную, так и автоматически.
Предлагаемый стенд не имеет недостатков рассмотренных аналогов благодаря отсутствию сервоклапана в контуре автоматического регулирования и использованию частотно-управляемого асинхронного следящего привода.
Эксплуатационная надежность стенда с предлагаемой системой управления значительно выше, чем у рассмотренных аналогов, поскольку в следящем режиме управления по нагрузке (это основной режим при испытаниях шины, длительность которого может составлять более 1000 часов) двигатель работает с низкой скоростью вращения ротора /4, 5/. Такой режим работы электропривода не только увеличивает ресурс работы стенда за счет увеличения срока эксплуатации как самого двигателя, так и управляемого им насоса, но и позволяет экономить электроэнергию на преодоление гидравлических потерь в напорной магистрали насосной станции стенда /6/.
Заявляемую полезную модель предполагается использовать при разработке и изготовлении стенда для динамических испытаний пневматических шин СО2-100.
Использованные источники:
1. Описание изобретения по а.с. №932350. Бюллетень «Открытия, изобретения», №20 - 1982 г.
2. Сайт http: //www.niktsim.ru/product/misho-html. Машина для испытания шин МИШО - 15/100.
3. Варсанофьев В.Д., Кузнецов О.В. Гидравлические вибраторы. Изд. «Машиностроение», Ленинград, 1979 г.
4. Москаленко В.В. Электрический привод. Изд. ACADEMA, Москва, 2004 г., с.95-149.
5. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления приводов. Изд. ACADEMA, Москва, 2005 г. с.159-204.
6. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. Изд. ACADEMA, Москва, 2004 г., 256 с.