стенд для испытаний машины и ее узлов

Формула изобретения

1. Стенд для испытаний машины и ее узлов, содержащий энергетическую машину с блоками энергообеспечения, управления и регулирования, измерительное устройство с преобразователем, имеющим датчики частоты вращения и момента, отличающийся тем, что вал машины посредством приводной или подвижной муфты соединен с входным валом измерительного устройства, выходной вал которого соединен с валом энергетической машины, причем измерительное устройство и энергетическая машина установлены неподвижно.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что соединение выходного вала измерительного устройства с валом энергетической машины выполнено в виде жесткой передачи, причем последняя установлена неподвижно относительно энергетической машины и измерительного устройства.

3. Стенд по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, в котором установлены измерительное устройство и жесткая передача.

4. Стенд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен двумя корпусами, в которых установлены соответственно измерительное устройство и жесткая передача.

5. Стенд по пп. 1 3, отличающийся тем, что в корпусе, в котором установлены измерительное устройство и жесткая передача, дополнительно размещена энергетическая машина.

6. Стенд по п.2, отличающийся тем, что жесткая передача выполнена зубчатой.

7. Стенд по п.2, отличающийся тем, что жесткая передача выполнена цепной.

8. Стенд по п.2, отличающийся тем, что жесткая передача выполнена в виде вала.

9. Стенд по пп. 1-8, отличающийся тем, что энергетическая машина связана с вспомогательным энергетическим устройством, выполненным в виде вентилятора.

10. Стенд по пп. 1-9, отличающийся тем, что энергетическая машина выполнена из нескольких агрегатов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике с энергетическим приводом и может быть использовано для измерения вращающего момента и частоты вращения или мощности с передачей энергии вращения объекту испытания /рабочей машине, узлу, механизму/ при прокручивании и поглощении энергии при торможении объекта /энергетической машины, двигателя, турбины/ во время работы, испытания, обкатки и диагностирования в условиях производства, эксплуатации и ремонта, а также при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:

На фиг. 1 изображена схема конструкции стенда для испытания машины и ее узлов, реализующая данное предложение, в котором жесткая передача выполнена зубчатой, а объектом испытания "Д" является машина в виде двигателя внутреннего сгорания ДВС.

На фиг. 2 показан вариант исполнения того же стенда, у которого жесткая передача выполнена в виде вала.

На фиг. 3 показан вариант выполнения стенда с одним корпусом, в котором установлены измерительное устройство с подвижным рычагом, жесткая зубчатая передача и энергетическая машина с вспомогательным энергетическим устройством.

На фиг. 4 то же самое с двумя корпусами, в которых установлены измерительное устройство с торсионным валом и жесткая передача в виде коробки скоростей, а энергетическая машина выполнена из двух агрегатов при последовательном соединении их валов.

На фиг. 5 то же самое с корпусом, в котором установлены измерительное устройство с подвижным рычагом и жесткая зубчатая передача с коробкой передач, а энергетическая машина выполнена из двух агрегатов при параллельном соединении их валов.

Стенд /фиг.1/ содержит карданную передачу 1 /приводную или подвижную муфту/, присоединенную к валу испытуемой машины "Д" и к входному валу 2 измерительного устройства 3, которое содержит преобразователь частоты вращения 4 и датчик 5, соединенный с регистратором 6, и преобразователь моментов 7, датчик 8, соединенный с регистратором 9 для измерения крутящего момента, и датчик 10, соединенный с регистратором 11 для измерения момента сопротивления /допускается применение одного датчика 8 для измерения указанных моментов/, а также жесткую передачу с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15, при этом вал 15 связан с выходным валом 16, который соединен с валом энергетической машины 17, а она присоединена к блоку 18 энергообеспечения и рекуперации.

Дополнительно /фиг.2/ показан вариант исполнения этого-же стенда, когда жесткая передача выполнена в виде вала 14, связанного с выходным валом 19, который соединен с валом энергетической машины 17. В этом случае из конструкции исключаются часть корпуса 3, зубчатые колеса 12, 13 и валы 15, 16 /на схеме показано пунктирными линиями/.

Кроме того, стенд /фиг. 1, 2 и др./ содержит пульт оператора 20 с блоками управления и регулирования, а при необходимости соответствующие системы автоматизации и программирования, приборы 21 электросиловой части стенда, приборы 22 параметров испытуемой машины, соответствующие им вторичные преобразователи 23 и датчики 24, в также ручное 25 и электродистанционное 26 управление машиной "Д".

Для безопасности работы карданная передача 1 и входной вал 2 имеют защитное ограждение /на фиг. 1, 2 и др. не показано/.

На фиг.3 показан вариант стенда с одним корпусом, в котором установлены преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5, преобразователь 7 моментов с датчиками 8, 10, жесткая передача с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15, 16 и энергетическая машина 17 в виде электромашины с вспомогательным вентилятором 27. Все датчики 5, 8, 10 соединены через вторичные преобразователи 23 с соответствующими регистраторами 6, 9, 11, расположенными на пульте оператора 20. Преобразователь 7 моментов выполнен в виде двуплечего рычага, один конец которого расположен на оси поворота, закрепленной в корпусе, а другой для передачи силы от преобразованного момента, опирается на противодействующий элемент датчика силы 8 крутящего момента при торможении или датчика силы 10 момента сопротивления при прокручивании. Жесткая передача выполнена зубчатыми колесами 12, 13 с валами 14, 15, при этом входной вал 2 объединен с валом 14 и расположен в подшипниках подвижного рычага 7, а выходной вал 16 объединен с валом 15 и валом энергетической машины 17.

На фиг. 4 показан вариант стенда с двумя корпусами в одном из них установлено измерительное устройство 3, содержащее преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5 и преобразователь 7 моментов с датчиком 8, в другом корпусе жесткая передача в виде коробки скоростей 28. Выходной вал 16 соединен с валом энергетической машины. Преобразователь 7 моментов выполнен в виде торсионного вала определенной длины и диаметра с двумя зубчатыми дисками по концам, а на уровне зубьев каждого диска расположены источник света и фотодатчики 5, 8, соединенные через вторичные преобразователи 23 с регистратором 9 для измерений моментов при торможении и прокручивании. Один из зубчатых дисков использован как преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5 и регистратором 6. Зубчатые колеса 12 коробки скоростей 28 выполнены из трех зубчатых колес, разных по диаметрам и числу зубьев и закрепленных на валу 14. Зубчатые колеса 13 выполнены блоком из трех шестерен, который может перемещаться по шлицам на валу 15 для зацепления с одним из соответствующих зубчатых колес 12. Энергетическая машина 17 выполнена из двух агрегатов - электромашины и индукторного тормоза 29, при этом выходной вал 16 соединен последовательно через вал электромашины с валом индукторного тормоза 29. Измерительное устройство 3 неподвижно закреплено на корпусе коробки скоростей 28, которая вместе с энергетическими агрегатами 17, 29 установлены неподвижно на станине 30.

На фиг.5 показан вариант стенда с корпусом 31 имеющим промежуточный вал 32, при этом в корпусе установлены преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5, а на промежуточном валу преобразователь 7 моментов в виде подвижного рычага с зубчатым колесом 12, закреплено зубчатое колесо 13 и на шлицах подвижный блок 33 из двух шестерен, который может перемещаться для зацепления с зубчатыми колесами 34, разных по диаметру и числу зубьев и закрепленных на валу 15, соединенном с выходным валом 16 и валом энергетической машины 17. Такая конструкция позволяет выполнить соосность выходного вала 16 с входным валом 2. Все датчики 5, 8, 10 соединены с соответствующими регистраторами 6, 9, 11, блоками управления и регулирования, а также, при необходимости, с системами автоматизации и программирования. Энергетическая машина 17 состоит из двух агрегатов электромашины, вал которой параллельно соединен цепной или клиноременной передачей 35 с валом гидравлического тормоза 36. Корпус 31 с измерительным устройством и жесткой передачей, электромашина 17 и гидротормоз 36 установлены неподвижно на станине 30.

При работе стенда для испытаний машины "Д" /фиг. 1, 2/ во время торможения, например двигателя внутреннего сгорания /ДВС/, крутящий момент и частота вращения от вала двигателя, через карданную передачу 1 передаются на входной вал 2 измерителя 3, преобразователи частоты 4, момента 7 и жесткую передачу с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15. Преобразователь частоты вращения 4 и датчик 5 передает сигнал через вторичный преобразователь 23 к регистратору 6, а преобразователь 7 крутящего момента и датчик 8 через вторичный преобразователь 23 передает сигнал к регистратору 9. В этом случае первоначальное измерение момента и частоты вращения исключает влияние на точность измерений различных потерь в последующих механизмах жесткой передачи, которые будут составлять дополнительную нагрузку к основному тормозу - энергетической машине 17.

После измерения момента и частоты вращения жесткая передача через передаточное число зубчатой передачи 12, 13 передает измененными момент и частоту вращения на вал 15 и на выходной вал 16 или 19, соединенный с валом энергетической машины 17, которая присоединена к блоку 18 энергообеспечения и рекуперации для поглощения тормозной мощности, вырабатываемой двигателем "Д", и передачи ее в электросеть. Изменение режимов работы и контроль за работой стенда и двигателя осуществляется с пульта оператора 20 с блоками управления и регулирования, где имеются ручное 25 и электродистанционное 26 управление подачей топлива в двигатель, а также приборы 21 электросиловой части стенда и приборы 22 параметров ДВС. Для автоматизации процессов испытания, обкатки двигателя и стабилизации работы стенд оборудуется существующими системами автоматизации и программирования.

При работе стенда для испытаний двигателя "Д" во время прокручивания, энергетическая машина 17 становится электродвигателем и за счет электроэнергии от блока энергообеспечения 18, через выходной вал 16 или 19 измерителя с жесткой передачей, передает энергию прокручивания на входной вал 2, карданную передачу 1 и вал двигателя "Д". Тогда момент сопротивления прокручиванию и частота вращения передаются на преобразователи 7 и 4, где с помощью датчиков 10 и 5 регистраторами 11 и 6 производятся измерения.

В тех случаях, когда для испытания машины "Д" и ее узлов требуется только торможение или только прокручивание с измерением крутящего момента или момента сопротивления, стенд для испытания машины и ее узлов может быть конструктивно переоборудован в тормозной или прокручивающий следующим образом.

Тормозной стенд для испытания машины и ее узлов содержит измеритель 3 /фиг. 1 и др./, в котором для измерения крутящего момента используется преобразователь 7 с датчиком 8 и соответствующие им вторичный преобразователь 23 с регистратором 9. В этом случае из конструкции исключаются соответствующая часть преобразователя 7, датчик 10, часть вторичного преобразователя 23 и регистратор 11. Энергетическая машина 17 в данной конструкции стенда выполнена в виде тормоза с соответствующими блоками обеспечения, например гидротормоз, индукторный тормоз и другие виды тормозных устройств.

Прокручивающий стенд для испытания машины и ее узлов содержит измеритель 3 /фиг. 1 и др./, в котором для измерения момента сопротивления используется преобразователь 7 с датчиком 10 и соответствующие им вторичный преобразователь 23 с регистратором 11. В этом случае из конструкции исключаются соответствующая часть преобразователя 7, датчик 8, часть вторичного преобразователя 23 с регистратором 9. Энергетическая машина 17 в данной конструкции стенда выполнена в виде энергетического привода с соответствующими блоками энергообеспечения, например электродвигатели, тепловые двигатели, пневматические и другие виды прокручивающих устройств.

Работа стенда при его использовании для торможения или прокручивания идентична описанной выше.