ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РОТОРНЫХ СИСТЕМ
TEST BED FOR EXAMINING ROTARY SYSTEMS

Изобретение относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе при проведении лабораторных работ и практических занятий по общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях.
В качестве прототипа данного технического решения выбран испытательный стенд для исследования роторных систем, содержащий корпус, установленный на станине и имеющий резьбовые отверстия для крепления элементов системы подачи смазочного материала, закрепленные в корпусе подшипниковые узлы с датчиками перемещения, установленные на валу, связанном через электромагнитную муфту с асинхронным электродвигателем, который соединен с частотным преобразователем, в корпусе подшипникового узла закреплен электромагнит, в крышке подшипникового узла установлен пьезоактуатор, подключенные к источникам напряжения, а в корпусе установлено нагрузочное устройство, посаженное на вал и содержащее установочную пластину, закрепленную винтами, упругую проставку, датчик силы, зафиксированный на установочной пластине, переходник датчика силы, внешнюю втулку, подшипники качения и внутреннюю втулку (Патент РФ №163306, МПК G01M 13/04, опубликовано 10.07.2016 г.).
Недостатком данного экспериментального стенда является невозможность исследовать подшипниковые узлы с активным управлением радиальной или осевой подачей смазочного материала.
Техническая задача, которую решает данное изобретение, - повышение уровней вариабельности управляющих факторов испытаний за счет управления характеристиками подачи смазочного материала и конструктивной возможности изменения схемы подачи смазочного материала в подшипниковый узел.
Поставленная задача достигается тем, что в испытательном стенде для исследования роторных систем, содержащем корпус, установленный на станине и имеющий резьбовые отверстия для крепления элементов, закрепленные в корпусе подшипниковые узлы с датчиками перемещения, вал, связанный через муфту с электродвигателем, в корпусе установлено нагрузочное устройство, посаженное на вал и содержащее датчик силы, переходник датчика силы, внешнюю втулку, подшипники качения и внутреннюю втулку, согласно изобретению элементы, установленные в резьбовых отверстиях корпуса, выполнены в виде фитингов, электродвигатель зафиксирован на станине с помощью кронштейна, на корпусе смонтирована крышка, в которой установлен винт, фиксирующий датчик силы в переходнике датчика силы, зафиксированном винтом на внешней втулке, на внутренней поверхности которой установлены подшипники качения, во внутренней обойме которых установлена внутренняя втулка, посаженная на вал, подшипниковые узлы имеют корпусы, на которых винтами закреплены крышки и пластины, причем в пластинах выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены датчики перемещения, датчики давления, датчики температуры, причем один подшипниковый узел имеет дополнительно датчик частоты вращения, зафиксированный на пластине, уплотнения, установленные в крышке, резьбовое отверстие в корпусе для крепления фитинга, а другой подшипниковый узел имеет резьбовое отверстие, выполненное в крышке для установки фитинга.
Технический результат применения данного устройства заключается в увеличении глубины и ширины исследований роторных систем за счет применения активного управления характеристиками подачи смазочного материала и возможности изменения схемы подачи смазочного материала в подшипниковый узел.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема испытательного стенда для исследования роторных систем в общем виде; на фиг. 2 изображен продольный разрез первого подшипникового узла; на фиг. 3 изображен первый подшипниковый узел, вид сбоку; на фиг. 4 изображен продольный разрез второго подшипникового узла; на фиг. 5 изображен второй подшипниковый узел, вид сбоку; на фиг. 6 изображена схема нагрузочного устройства; на фиг. 7 изображена схема смазочной системы.
Испытательный стенд (фиг. 1) содержит корпус 1, установленный на станине 2, имеющий резьбовые отверстия 3, смазочную систему 4, элементы 5 и 6 смазочной системы 4, закрепленные в отверстиях 3, подшипниковые узлы 7 и 8, закрепленные в корпусе 1, вал 9, связанный через муфту 10 с электродвигателем 11, установленным через кронштейн 12 на станине 2, крышку 13, зафиксированную на корпусе 1, нагрузочное устройство 14 ,установленное в корпусе 1 и посаженное на вал 9.
Подшипниковый узел 7 (фиг. 2) состоит из корпуса 15, гайки 16, фиксирующей втулки 17 подшипника скольжения, крышки 18, закрепленной на корпусе 15 винтами 19, уплотнений 20, установленных в крышке 18, датчика 21 частоты вращения вала 9, закрепленного на одной из пластин 22, которые закреплены винтами 23 на корпусе 15 и имеют резьбовые отверстия 24, датчиков 25 перемещения, 26 давления, которые установлены в резьбовых отверстиях 24.
Подшипниковый узел 7 (фиг. 3) также содержит датчики 27 перемещения и 28 температуры, которые установлены в резьбовых отверстиях 24, при этом в корпусе 15 выполнено резьбовое отверстие 29, в котором установлен элемент 30 смазочной системы 4.
Подшипниковый узел 8 (фиг. 4) состоит из корпуса 15, гайки 16, фиксирующей втулки 17 подшипника скольжения, винтов 19, пластин 22, которые закреплены винтами 23 на корпусе 15 и имеют резьбовые отверстия 24, датчиков 25 перемещения, 26 давления, которые установлены в резьбовых отверстиях 24, крышки 31, которая закреплена винтами 19 на корпусе 15 и имеет резьбовое отверстие 32 для фиксации элемента 33 смазочной системы 4.
Подшипниковый узел 8 (фиг. 5) также содержит датчики 27 перемещения и 28 температуры, которые установлены в резьбовых отверстиях 24, на корпусе 15 выполнено резьбовое отверстие 29, в котором установлена заглушка 34.
Нагрузочное устройство 14 (фиг. 6) содержит установочный болт 35, установленный в крышке 13 и фиксирующий датчик 36 силы в переходнике 37 датчика 36 силы, который винтом 38 установлен на внешней втулке 39, на внутренней поверхности которой установлены подшипники 40 качения, во внутренней обойме которых смонтирована внутренняя втулка 41, посаженная на вал 9 с помощью винтов 42.
Смазочная система 4 (фиг. 7) содержит элементы 5, 6, 30 и 33, выполненные в виде фитингов, бак 43 со смазочным материалом, в котором размещен погружной насос 44, регулируемый предохранительный клапан 45, соединенный с баком 43 и насосом 44 через шланги 46 и 47 соответственно, тройник 48, связанный с клапаном 45 через последовательно расположенные расходомер 49 и датчик 50 давления, при этом тройник 48 дополнительно связан с элементами 5 через вентиль 51 и шланги 52, а с элементами 30 и 33 через вентиль 53 и шланги 54, а шланги 55 соединяют элементы 6 с баком 43.
Испытательный стенд работает следующим образом.
Насос 44 нагнетает смазочный материал из бака 43 через шланг 47 к предохранительному клапану 45, с помощью которого происходит управление давлением подачи смазочного материала за счет регулирования значения максимально допустимого давления смазочного материала. При превышении данного значения давления происходит сброс избыточного смазочного материала через шланг 46 обратно в бак 43. При прохождении через предохранительный клапан 45 характеристики потока смазочного материала регистрируются датчиком 50 давления и расходомером 49. Затем, в случае проведения эксперимента с применением радиальной подачи, смазочный материал подается в зазор между валом 9 и втулкой 17 подшипника скольжения через тройник 48, вентиль 51, шланги 52 и элементы 5, при этом вентиль 53 закрыт. В случае проведения эксперимента с применением осевой подачи смазочный материал подается в зазор между валом 9 и втулкой 17 подшипника скольжения через тройник 48, вентиль 53, шланги 54 и элементы 30, 33, при этом вентиль 51 закрыт. Отвод смазочного материала из корпуса 1 происходит через элементы 6, шланги 55 в бак 43.
Величина внешней нагрузки на вал 9 со стороны нагрузочного устройства 14, которая регистрируется датчиком 36 силы, изменяется путем отвинчивания или завинчивания болта 35, тем самым уменьшая или увеличивая величину нагрузки.
В начальный промежуток времени вал 9 не вращается. Затем в соответствии с параметрами испытания регулируется величина внешней нагрузки, соответствующим образом организуется подача и регулируется давление смазочного материала. После чего электродвигатель 11 через муфту 10 раскручивает вал 9 до установленной частоты вращения, фиксируемой датчиком 21, при этом датчиками 25 и 27 фиксируется перемещение вала 9, датчиком 26 фиксируется давление, а датчиком 28 фиксируется температура смазочного материала в подшипниковых узлах 7 и 8. После выполнения всех параметров испытания вал 9 останавливается, насос 44 выключается из работы и испытание считается оконченным.