СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ АГРЕГАТОВ ПЕРЕДАЧ
TEST BENCH FOR GEARS TESTING

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к устройствам для измерения динамических характеристик агрегатов передач. Известен стенд для испытания колес гидротрансформаторов, состоящий из балансирного электродвигателя для определения крутящего момента, потребного для привода насоса, тормоза, для изменения крутящего момента, воспринимаемого турбиной или реактором, подпитывающей помпы, направляющих устройств и приборов для замера расхода, давлений и направления потока рабочей жидкости, работающий по замкнутому циклу и выполненный в виде концентрично расположенных труб: центральной - подводящей рабочую жидкость к насосу от турбины или реактора, и кольцевой - отводящей рабочую жидкость от насоса к турбине или реактору агрегата (см. патент СССР №89429, МПК G01M 15/02, опубл. 1949 г.).
Недостаток устройства состоит в том, что стенд не имеет возможности испытаний регулируемых гидротрансформаторов и применим в узкой области, а именно, для исследования влияния геометрических параметров на передаточные свойства гидротрансформатора.
Наиболее близким по функциональности является принятый в качестве прототипа стенд для испытания передач по схеме замкнутого контура, содержащий привод, нагружатель в виде гидротрансформатора, датчик крутящего момента, вспомогательную передачу и замыкающие валы (см. авторское свидетельство СССР №1201710, МПК G01M 13/02, опубл. 1985 г.).
Недостаток известного стенда состоит в том, что в нем не предусмотрена возможность испытания гидропередач с использованием магнитожидкостных гидротрансформаторов.
Технической задачей настоящего изобретения является возможность испытания агрегатов гидромеханических передач с использованием магнитожидкостных гидротрансформаторов для оценки влияния параметров магнитного поля на их выходные характеристики при упрощении конструкции стенда.
Решение поставленной технической задачи становиться возможным благодаря тому, что стенд для испытаний, содержащий размещенные на раме приводной электродвигатель и нагрузочное устройство, соединенные с испытуемым агрегатом ведущим и ведомым валами, соответственно, гидросистему в виде емкости с рабочей жидкостью и насоса, имеющего привод, соединенных напорной и сливной магистралями с испытуемым агрегатом, датчики крутящего момента и управляющий блок, подключенный к регулирующему устройству и к двум датчикам крутящего момента, находящимся на ведущем и ведомом валах, согласно изобретению стенд дополнительно снабжен датчиками угловой скорости и датчиком давления, нагрузочное устройство выполнено в виде электротормоза, а регулирующее устройство - в виде электромагнитных катушек, размещенных на раме в плоскости вращения испытуемого агрегата, при этом все датчики подключены к управляющему блоку совместно с приводным электродвигателем и электротормозом и установлены на ведущем и ведомом валах, соответственно, а датчик давления - в напорной магистрали гидросистемы, при этом в качестве рабочей жидкости гидросистемы использована магнитная жидкость.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет использования при испытаниях гидротрансформаторов рабочей жидкости с магнитными свойствами. Кроме этого, использование электрокатушек, воздействующих на магнитные свойства рабочей жидкости, позволяет изменять ее физические характеристики - вязкость и плотность, что, в свою очередь, позволяет плавно регулировать параметры процесса выравнивания угловых скоростей ведущего и ведомого валов, осуществляя контроль и необходимое воздействие за счет наличия обратной связи управляющей системы с ведущим и ведомым валами. Поскольку при работе гидротрансформатора не задействованы конструктивные элементы, содержащие трущиеся сопрягаемые поверхности,, достигается снижение механических потерь. При этом одновременно достигается упрощение процесса регулирования рабочих параметров, а также конструкции стенда.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема стенда для испытаний регулируемого гидротрансформатора. На чертеже приведены следующие буквенные обозначения: Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; Р - реактор, пунктирной линией показана электросвязь между элементами управления гидротрансформатора.
Стенд для испытаний агрегатов передач содержит размещенные на раме 1 приводной электродвигатель 2, нагрузочное устройство, выполненное в виде электротормоза 3, которые соединены с испытуемым агрегатом - магнитожидкостным гидротрансформатором 4, ведущим и ведомым валами 5 и 6, соответственно. Для заправки испытуемого гидротрансформатора 4 предусмотрена гидросистема в виде емкости 7 с рабочей жидкостью и насоса 8, имеющего привод (на чертеже не показан), соединенные с испытуемым гидротрансформатором 4 с помощью напорной и сливной магистралей 9 и 10, соответственно, причем сливная магистраль 10 снабжена сливным клапаном 11. Для снятия показаний в состав стенда входят датчики 12 крутящего момента, которые подключены к регулирующему устройству (на чертеже не обозначено) и управляющему блоку 13. При этом стенд дополнительно снабжен датчиками 14 угловой скорости и датчиком 15 давления, регулирующее устройство выполнено в виде ряда электромагнитных катушек 16, установленных на раме 1 в плоскости вращения испытуемого гидротрансформатора 4. Все датчики 12 крутящего момента, а также датчики 14 угловой скорости подключены к управляющему блоку 13 совместно с приводным электродвигателем 2 и электротормозом 3 и установлены на ведущем и ведомом валах 5 и 6, соответственно. Датчик 15 давления также подключен к управляющему блоку 13 и установлен в напорной магистрали 10 гидросистемы на входе в рабочие полости гидротрансформатора 4. В качестве рабочей жидкости в гидросистеме используется магнитная жидкость.
Стенд для испытаний агрегатов передач работает следующим образом. С началом работы блока управления 13, подается команда на заполнение гидротрансформатора 4 рабочей магнитной жидкостью. Происходит включение насоса 8, и магнитная жидкость под давлением, которое контролируется по датчику 15 давления, поступает в рабочие полости гидротрансформатора 4. После полного заполнения гидротрансформатора 4 включается электродвигатель 2, при работе которого крутящий момент ведущего вала 5 передается на жестко связанное с ним насосное колесо 17, расположенное в корпусе гидротрансформатора 4. Вращение насосного колеса 17 приводит в движение рабочую магнитную жидкость, которая вращает турбинное колесо 18 и жестко с ним связанный ведомый вал 6, в свою очередь, механически связанный с электротормозом 3. При изменении нагрузки на ведомом валу 6, возникает разность угловых скоростей на ведущем и ведомом валах 5 и 6, которую определяет управляющий блок 13, анализируя сигналы соответствующих датчиков 12 и 14 крутящего момента и угловой скорости. В этот период времени происходят механические потери в гидротрансформаторе 4, связанные с недостаточной передачей количества энергии рабочей магнитной жидкости от насосного колеса 17 к турбинному колесу 18. При этом сигнал от управляющего блока 13 по электросвязям 20 поступает на электромагнитные катушки 16, в которых формируется электромагнитное поле, воздействующее через корпус гидротрансформатора 4 на рабочую магнитную жидкость с целью изменения ее физических характеристик - вязкости и плотности.
В процессе изменения значений физических характеристик - вязкости и плотности рабочей магнитной жидкости со стороны магнитного поля, создаваемого электромагнитными катушками 16, потери энергии в корпусе гидротрансформатора 4 уменьшаются. При этом электромагнитные катушки 16 по сигналу от управляющего блока 13 с учетом сигналов с датчиков 12 угловой скорости снижают интенсивность воздействия электромагнитным полем на рабочую магнитную жидкость до момента, когда сигнал от управляющего блока 13 перестает поступать на электромагнитные катушки 16. Этот момент времени будет соответствовать моменту выравнивания угловых скоростей ведущего и ведомого валов 5 и 6.
По окончанию измерений с управляющего блока 13 подается команда на выключение электродвигателя 2 и электротормоза 3. Затем открывается сливной клапан 11 на сливной магистрали 10, и рабочая магнитная жидкость сливается в раздаточную емкость 7.
Магнитная жидкость является двухфазным веществом, состоящим из частиц магнетита, поверхностно-активного вещества и жидкости носителя. Магнитные жидкости классифицируются по размерам частиц магнитного материала и, соответственно, по физико-химическим свойствам. Они обладают возможностью изменять свои физические свойства, такие как вязкость, плотность, давление и др., в широком диапазоне, практически безынерционно.
За счет использования в составе гидротрансформатора рабочей жидкости с магнитными свойствами и управляющей системы 13, достигается воздействие магнитного поля электромагнитных катушек 16 на вязкость и плотность рабочей жидкости по сигналам от датчиков 12 крутящего момента и датчиков 14 угловых скоростей. Это позволяет более точно регулировать рабочие параметры гидродинамической передачи при меньших значениях механических потерь. Причем работа стенда упрощается.
Таким образом, изобретение позволяет испытать агрегаты гидромеханических передач с использованием магнитожидкостных гидротрансформаторов для оценки влияния параметров магнитного поля на их выходные характеристики при упрощении конструкции стенда.