СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТРОСОВОГО ПРИВОДА
TEST BENCH FOR TESTING CABLE LINKAGE

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам для испытания механизмов, в частности, для испытаний дистанционного тросового привода управления механизмами, например, коробками передач.
Известен стенд для испытаний дистанционного тросового привода управления коробкой передач ф. Kongsberg Automotive (приложение 1), состоящий из подвижной рамы с установленным на ней электромеханическим приводом перемещения рычага управления коробкой передач, кронштейна крепления механизма управления коробкой передач, перфорированного листа для крепления тросов, а также неподвижной рамы с нагружающими механизмами. Привод перемещения выполнен в виде подвижной каретки, задающей перемещение с помощью взаимосвязанных между собой электродвигателей в горизонтальной плоскости, с компенсатором перемещений по вертикали. Перфорированный лист крепления тросов неподвижно закреплен на раме, а кронштейн крепления механизма управления установлен на полозьях, которые позволяют перемещать кронштейн в осевом направлении относительно листа крепления тросов. Нагружающий механизм представляет собой два гидравлических тормоза, выполненных в виде гидравлических цилиндров со встроенными регулируемыми дросселями, позволяющих имитировать усилие на подсоединяемых испытываемых тросах, возникающее при переключении механической коробки передач.
Недостатком указанного стенда является специализация только на проведении испытаний тросовых приводов управления переключением механических коробок передач и не позволяет проводить испытания других типов тросовых приводов, а также отдельных тросов вне состава привода. В частности, направляющие подвижной каретки препятствуют горизонтальному подсоединению отдельного троса, а вертикальное подсоединение троса исключается из-за отсутствия конструктивной возможности перемещения каретки в вертикальном направлении. Отсутствие возможности установки каретки на различной высоте относительно нагружающих механизмов исключает возможность испытаний приводов с короткими тросами. Перфорированный лист крепления тросов имеет ограниченные размеры и позволяет моделировать прокладку трассы тросов только возле места водителя (в зоне установки механизма управления) и не позволяет имитировать прокладку трассы для длинных транспортных средств, например автобусов. Наличие только одного листа крепления тросов обеспечивает расположение трассы тросов только в одной плоскости и не позволяет с достаточной точностью имитировать сложную пространственную трассу реального транспортного средства, поэтому остаются неучтенными некоторые внутренние силы трения в тросах, возникающие в результате сложного изгиба. Использование гидравлических цилиндров со встроенными регулируемыми дросселями не позволяет менять усилия в соответствии с заданной программой или регулировать его без перенастройки дросселя.
Известен также стенд для испытаний дистанционного тросового привода управления коробкой передач ф. Excel (приложение 2), состоящий из пространственной рамы с пневматическими цилиндрами на стойках, задающих перемещение рычага управления коробкой передач, стоек крепления тросов, кронштейна крепления механизма управления коробкой передач и механической коробки передач с рычагами для подсоединения тросов. Пневматические цилиндры крепятся на стойках рамы посредством сферических шарниров, тем самым обеспечивая возможность перемещения наконечника штока, которым крепятся к рычагу механизма управления коробкой передач, в трех осях. Нагружающим механизмом является штатная коробка передач, применяемая на конкретно заданном транспортном средстве.
Недостатком указанного стенда является узкая специализация стенда, позволяющего имитировать только одну модель транспортного средства с конкретно заданным типом коробки передач. Проведение испытаний тросового привода, имитирующего установку на иное транспортное средство, требует изготовления новой оригинальной рамы и замены коробки передач на применяемую на данном транспортном средстве. Нагрузка, задаваемая коробкой передач, не соответствует нагрузке при реальной эксплуатации т.к. в статической коробке отсутствуют действительные усилия переключения (усилия от работы синхронизатора, именно эти усилия и дают максимальную нагрузку на трос и привод в целом).
Известен стенд для испытаний тросов управления сцеплением и газа мотоцикла [патент на изобретение № CN 101769822 (А), опубликован 07.07.2010], состоящий из рабочего стола, с установленным на нем механизмом перемещения троса и нагружающим механизмом, а также электронным блоком управления. Рабочая поверхность стола имеет отверстия для крепления оригинальной оправки для прокладки трассы троса.
Недостатком указанного стенда является невозможность проводить испытания троса в составе привода, а так же невозможность проведения испытаний механизма управления тросовым приводом. Ограниченные размеры стола не позволяют осуществлять прокладку трассы и проводить испытания длинных тросов. Расположение трассы троса только в одной плоскости на поверхности стола не позволяет с достаточной точностью имитировать сложную пространственную трассу, как в реальном транспортном средстве, поэтому остаются не учтенными некоторые внутренние силы трения в тросах, возникающие в результате сложного изгиба.
Известен стенд для испытаний дистанционного тросового привода управления коробкой передач [патент на изобретение № CN 104697788 (А), опубликован 10.06.2015], состоящий из основания, устройства крепления механизма управления коробкой передач, привода перемещения рычага управления коробкой передач, нагружающего механизма. Привод перемещения выполнен в виде подвижной каретки, задающей перемещение с помощью взаимосвязанных между собой электродвигателей в горизонтальной плоскости, с компенсатором перемещений по вертикали. Нагружающий механизм является механическим, где усилие задается пружинами сжатия.
Недостатком указанного стенда является невозможность проведения испытаний отдельных тросов вне состава привода. В частности, направляющие подвижной каретки препятствуют горизонтальному подсоединению отдельного троса, а вертикальное подсоединение троса исключается из-за отсутствия конструктивной возможности перемещения каретки в вертикальном направлении. Ограниченные размеры основания, на котором крепятся привод перемещения и механизм нагружения, не позволяют проводить испытания приводов с тросами, превосходящими по длине габариты стенда. Отсутствие приспособлений для имитации прокладки трассы троса не позволяет в полной мере оценить работоспособность привода в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является стенд для испытаний дистанционного тросового привода управления коробкой передач [патент на изобретение № CN 103207073 (A), опубликован 17.07.2013], содержащий кронштейн крепления механизма управления коробкой передач, два взаимно перпендикулярных механизма перемещения, механически не связанных между собой, а так же нагружающие механизмы. Механизм перемещения представляет собой качающийся узел с электрическим приводом и имеющий зажим для обхвата рычага механизма управления коробкой передач. Работа механизмов перемещения согласуется между собой электронным блоком управления. Нагружающие механизмы состоят из пневматических цилиндров со встроенными регулируемыми дросселями, позволяющих имитировать усилие на подсоединяемых испытываемых тросах, возникающее при переключении механической коробки передач.
Недостатком указанного стенда является отсутствие приспособлений для имитации прокладки трассы троса, что не позволяет в полной мере оценить работоспособность привода в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации. Качающийся узел механизма перемещения с зажимами не является универсальным и предназначен только для проведения испытаний определенного типа механизмов управления коробкой передач, что требует изготовления и установки оригинальных механизмов перемещения для иных типов тросовых приводов. Использование пневматических цилиндров в нагружающем механизме не позволяет менять усилия в соответствии с заданной программой или точно регулировать его без специального устройства регулирования давления воздуха. Кроме того, использование воздуха в качестве рабочего тела создает демпфирующий эффект, который отсутствует в реальном приводе.
Задача заявляемого изобретения состоит в создании универсального испытательного стенда для испытаний, как различных типов тросовых приводов, так и отдельных его составляющих.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей с помощью использования универсальных модулей, что позволяет снизить затраты на изготовление стенда.
Технический результат достигается стендом для проведения испытаний тросового привода, содержащим раму с механизмом, задающим перемещение, рамы с нагружающими механизмами, рамы крепления тросов и электронных блоков управления.
Новое заключается в том, что механизм перемещения состоит из двух независимых, механически не связанных между собой электромеханических приводов 2 и 3, закрепленных на съемных плитах 4 и 5, позволяющих устанавливать каждый привод на различную высоту. Рама крепления тросов стенда сборная и состоит из набора универсальных подвижных секций. Рама с нагружающими механизмами на основе электродвигателей выполнена в виде независимого подвижного модуля и имеет собственный электронный блок управления.
На чертежах представлен заявляемый стенд.
Фиг. 1 - общий вид; фиг. 2 - механизм перемещения.
Стенд для испытаний тросовых приводов состоит из рамы 1 с установленными на раме съемными монтажными плитами 4 и 5. На плитах закреплены два электромеханических привода 2 и 3, универсальный кронштейн крепления механизма управления тросовым приводом 6, каркас крепления тросов 7 и электронный блок управления механизмом перемещения 8. Электронный блок управления 8 совместно с электромеханическими приводами 2 и 3 образуют механизм перемещения. В состав стенда так же входит подвижный модуль, который включает раму 9 с нагружающими механизмами 10 и 11 и электронный блок управления нагружающими механизмами 12. Прокладка трассы тросов проводится на универсальных переносных секциях 13.
Данный стенд позволяет проводить циклические испытания на выносливость механизмов управления тросовым приводом, в том числе механизма управления переключением механической коробки передач, механизма управления переключением автоматической коробки передач, механизма ручного управления подачей топлива, педали управления подачей топлива и других механизмов, как по отдельности, так и в составе тросового привода, а также тросов различных типов и модификаций. Кроме испытаний на выносливость представленный стенд позволяет оценивать люфт и потерю хода троса и тросового привода в зависимости от суммарного угла изгиба трассы и величины преодолеваемой нагрузки.
Устройство работает следующим образом.
На стенд устанавливают кронштейн 6 с механизм управления тросовым приводом 14 с технологическим рычагом 15. В зависимости от типа испытуемого тросового привода кронштейн крепления 6 с механизмом управления приводом 14 и монтажные плиты 4 и 5 с электроприводами 2 и 3 закрепляют на раме 1 таким образом, чтобы обеспечить конструктивно заданное расстояние между центром качания механизма управления тросовым приводом 14 и точкой приложения усилия водителем транспортного средства к оригинальному рычагу механизма управления. Тяги электромеханических приводов 2 и 3 крепятся в соответствующие отверстия технологического рычага 15. При необходимости перемещения рычага только в одной плоскости, например, для привода подачей топлива или привода управления автоматической коробкой передач, подсоединяется только один электромеханический привод 2, а при необходимости перемещения рычага в нескольких плоскостях, например, для привода управления механической коробкой передач, подсоединяются оба электропривода. При испытании педали также используется только один электропривод 2. Подвижный модуль с нагружающими механизмами 10 и 11 устанавливают таким образом, чтобы имитировать пространственное расположение коробки передач или иного механизма, управляемого тросовым приводом, относительно механизма управления 14 в соответствии с расположением на конкретно заданном транспортном средстве. Между рамой 1 и рамой 9 устанавливают необходимое количество переносных секций 13, на которых закрепляют испытуемые тросы 16 и 17 так, чтобы полностью воссоздать трассу прокладки тросов на заданном транспортном средстве. Концы тросов с одной стороны подсоединяют к механизму управления приводом 14, а с другой - к нагружающим механизмам 10 и 11. При испытаниях только механизма управления тросовым приводом необходимая нагрузка от нагружающих механизмов передается с помощью тарированных технологических тросов.
Использование в качестве нагружающих механизмов электродвигателей позволяет точно регулировать нагружающее усилие и перемещение механизмов посредством электронного блока, получающего сигналы с датчиков усилия и перемещения.
Установка отдельного электронного блока управления 12 на подвижном модуле совместно с нагружающими механизмами 10 и 11 исключает потерю сигнала с датчиков усилия и датчиков перемещения, установленных в данные нагружающие механизмы, которая может возникнуть при использовании длинных кабелей. Согласование работы электронного блока управления перемещением 8 и электронного блока управления нагружающими механизмами 12 осуществляется с помощью беспроводных средств передачи данных.
Перемещение рычага 15 осуществляется электромеханическими приводами 2 и 3, управляемыми электронным блоком 8 в соответствии с требуемой программой. Перемещение рычага 15 преобразуется механизмом управления тросовым приводом 14 в перемещение сердечника тросов, которое передается в свою очередь на нагружающие механизмы 10 и 11. Электронный блок 12 отслеживает сигнал перемещения наконечника сердечника троса, закрепленного на нагружающем механизме, и в соответствии с ним задает величину усилия сопротивления на электромеханические нагружающие механизмы по соответствующей программе, полностью имитирующую работу таких механизмов, как, например, различные типы механических и автоматических коробок передач, устройств подачи топлива.
Испытания тросов вне состава привода (фиг. 2) осуществляются подсоединением одного наконечника троса напрямую к электромеханическому приводу 2, а другого к нагружающему механизму 10. Стенд позволяет проводить испытания одновременно двух тросов, задействовав дополнительно электромеханический привод 3 и нагружающий механизм 11, при этом тросы могут быть как одинаковые, так и различаться по типу и длине. Наличие высокоточных датчиков перемещения и датчиков нагрузки в электроприводах перемещения и нагружающих механизмах позволяет проводить оценку люфта и потери хода троса в зависимости от прилагаемой нагрузки и суммарной величины выставляемых углов А и Б, определяющих изгиб трассы троса. Углы трассы троса А и Б выставляются с помощью оправок 18. Оправки 18 изготовлены в вариантах с минимально допустимым и рекомендуемым радиусами изгиба для различных типов тросов. Проведение замеров при различных углах изгиба А+Б, различных фиксированных радиусах изгиба и различных нагрузках на трос позволяет использовать накопленные данные на стадии проектирования и подбора тросового привода для разрабатываемого транспортного средства, и уже в эскизном варианте с достаточной степенью точности определить коэффициент передачи усилия (коэффициент полезного действия) для конкретного привода с конкретной трассой прокладки тросов.