стенд для испытания упругого элемента

Формула изобретения

Стенд для испытания упругого элемента, содержащий раму, на которой смонтированы активный захват, связанный с силовым приводом, пассивный захват, индикатор угла закручивания упругого элемента, механизм выбора люфтов, отличающийся тем, что активный и пассивный захваты снабжены подшипниковыми опорами, причем подшипниковые опоры пассивного захвата установлены с возможностью поворота относительно своей продольной оси, индикатор угла закручивания упругого элемента выполнен в виде двух датчиков углового положения, установленных неподвижно относительно рамы и соединенных соответственно с активным и пассивным захватами, а механизм выбора люфтов выполнен в виде коромысла, соединенного с пассивным захватом, и взаимодействующих с ним упругих толкателей и жестких упоров, расположенных на раме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании упругих элементов, в частности торсионов.

Известен стенд для испытания упругого элемента, содержащий станину, на которой смонтированы захваты для закрепления концов испытуемого упругого элемента, нагружающие устройства со штоками, которые через рычаги связаны с захватами, а также противовес, кинематически связанный с активным захватом (SU а.с. 1589106, МКИ G 01 М 17/04, G 01 N 3/22. Бюл. 32. 30.08.90 г.).

Недостатком стенда является невозможность испытания торсионов с разными углами закручивания.

Известен стенд для испытания торсионов, содержащий раму 1, на которой смонтированы активный захват 3, связанный с силовым приводом 13, 15 через рычаг 4, пассивный захват 7 с механизмом продольного перемещения 6, 8, 9, 10, индикатор угла закручивания торсиона, выполненный в виде червячного сектора 24 со шкалой 27, в пазах 28, 29 которого располагаются концевой выключатель 30 с визиром 31 и упор 32 со стрелкой 33. Силовой привод имеет встроенный механизм выбора люфтов 12 (SU а.с. 1092374. МКИ G 01 М 17/ 04. Бюл. 18. 15.05.84 - прототип).

Недостатком стенда является невысокая точность измерения угла остаточной деформации испытуемого торсиона 5 из-за трения в уплотнениях силового привода 13 и механизма выборки люфтов 12, препятствующего свободному раскручиванию торсиона, а также сопротивления прокачиваемого масла по линиям 20, 21 и станции привода 22, влияющего на него через рычаг 4. Это приводит к возникновению у торсиона остаточного угла закручивания и к искажению величины угла остаточной деформации, определяемого по шкале 27.

Задачей изобретения является создание стенда, позволяющего производить измерение углов закрутки и углов остаточной деформации торсионов с высокой точностью.

Технический результат заключается в устранении при испытании торсиона сил, препятствующих его самораскручиванию, и отсутствии люфтов в соединениях активного и пассивного захватов с головками торсиона и люфтов внутри пассивного захвата, искажающих результаты измерения углов остаточной деформации испытуемого торсиона.

Технический результат достигается за счет того, что в стенде для испытания упругого элемента (торсиона), содержащем раму, на которой смонтированы активный захват, связанный с силовым приводом, пассивный захват, индикатор угла закручивания упругого элемента, механизм выбора люфтов, активный и пассивный захваты снабжены подшипниковыми опорами. Причем подшипниковые опоры пассивного захвата установлены с возможностью поворота относительно своей продольной оси. Индикатор угла закручивания упругого элемента выполнен в виде двух датчиков углового положения, установленных неподвижно относительно рамы и соединенных соответственно с активным и пассивным захватами, а механизм выбора люфтов выполнен в виде коромысла, соединенного с пассивным захватом, и взаимодействующих с ним упругих толкателей и жестких упоров, расположенных на раме.

Сущность изобретения заключается в конструктивном выполнении стенда.

Снабжение активного и пассивного захватов подшипниковыми опорами и установление подшипниковых опор пассивного захвата с возможностью поворота относительно своей продольной оси значительно уменьшают сопротивление при самораскручивании торсиона.

Выполнение стенда с механизмом выбора люфтов в виде коромысла и взаимодействующих с ним упругих толкателей и жестких упоров, расположенных на раме, позволяет предварительно перед испытанием выбрать люфты, искажающие результаты измерения углов закрутки и углов остаточной деформации.

Выполнение индикатора угла закручивания упругого элемента в виде двух датчиков углового положения позволяет осуществлять испытания торсионов на различные углы закручивания и повышает точность измерения.

Из анализа патентной и научно-технической литературы заявленной совокупности признаков, характеризующих стенд для испытания упругого элемента, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям " новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен описываемый стенд;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, положение коромысла пассивного захвата в момент установки торсиона;

на фиг. 4 - положение коромысла пассивного захвата в момент определения угла остаточной деформации торсиона;

на фиг. 5 - схема выборки зазоров в соединениях активного и пассивного захватов с торсионом и зазора внутри пассивного захвата во время закручивания и раскручивания торсиона.

Стенд для испытания упругого элемента (торсиона) содержит раму 1 (фиг. 1), на одном конце которой в подшипниковых опорах 2 установлен активный захват 3 со шлицевой головкой 4. Активный захват 3 связан с силовым приводом, состоящим из зубчатого колеса 5, жестко соединенного с ним и входящего в зацепление с зубчатыми рейками 6 и 7 (фиг.2), соединенными со штоками гидроцилиндров 8 и 9, установленных на раме 1. На противоположном конце рамы 1 в подшипниковых опорах 10 (фиг.1) установлен пассивный захват, состоящий из полого вала 11, внутри которого установлен шлицевой вал 12 (фиг.1) со шлицевой головкой 13. Вал 12 жестко соединен с корпусом гидроцилиндра 14, который своим штоком 15 соединен с кронштейном 16, установленным на раме 1. На валу 11 пассивного захвата жестко установлен механизм выбора люфтов в виде коромысла 17 с рукояткой 18, а на раме 1 установлены жесткие упоры 19 и 20 (фиг. 3), внутри которых расположены подпружиненные (упругие) толкатели 21 и 22 с возможностью взаимодействия с концами коромысла 17.

Регулировка сжатия пружин 23 и 24 толкателей 21 и 22 осуществляется винтами 25 и 26. На подшипниковых опорах 2 и 10 (фиг.1) установлены неподвижно относительно рамы 1 датчики углового положения 27 и 28 - индикатор угла закручивания упругого элемента, соединенные безлюфтовыми зубчатыми соединениями 29 и 30 с активным захватом 3 и полым валом 11 пассивного захвата.

На подшипниковых опорах 2 и 10 установлены шкалы 31 и 32, а на активном захвате 3 и полом валу 11 пассивного захвата установлены стрелки 33 и 34, предназначенные для аттестации стенда, а также для выборочного визуального контроля углов закручивания и угла остаточной деформации испытуемого торсиона.

Для безопасной работы на стенде испытуемый торсион размещается в защитном кожухе 35, установленном на раме 1 между активным и пассивным захватами. Кожух 35 снабжен установочными призмами 36. Перемещение гидроцилиндров 8, 9 (фиг.2) и 14 (фиг.1) осуществляется гидростанцией по командам системы управления стенда (на фигурах не показаны).

Стенд работает следующим образом.

В исходном положении силового привода, при котором зубчатые рейки 6 и 7 под действием гидроцилиндров 8 и 9 находятся в своих крайних положениях, например в положении, изображенном на фиг.2, и при отведенном шлицевом вале 12 пассивного захвата на установочные призмы 36 открытого кожуха 35 оператор укладывает испытуемый торсион 37. Одна головка торсиона 37 вручную оператором вводится в зацепление со шлицевой головкой 4 активного захвата 3. При исходном положении пассивного захвата, при котором между концами коромысла 17 и упругими толкателями 21 и 22 имеются зазоры, с помощью гидроцилиндра 14 шлицевая головка 13 шлицевого вала 12 подводится к торцу второй головки торсиона 37. Если элементы зацепления шлицевой головки 13 и шлицевой головки торсиона 37 не совпали, то оператор за рукоятку 18 поворачивает коромысло 17 совместно со шлицевым валом 12 и шлицевой втулкой 13 до их совпадения. При этом между концами коромысла 17 и упругими толкателями 21 и 22 должны оставаться зазоры. Затем с помощью гидроцилиндра 14 производится надвижение шлицевой головки 13 на шлицевую головку торсиона 37. После захвата торсиона 37 шлицевыми головками 4 и 13 оператор закрывает кожух 35.

Перед началом закручивания торсиона 37 активным захватом 3, например, в направлении ₁ (фиг.5) оператор за рукоятку 18 поворачивает коромысло 17 в направлении ₂ для первоначальной выборки зазоров , и в соединениях торсиона 37 со шлицевыми головками 4, 13 и соединении полого вала 11 со шлицевым валом 12. После этого по команде оператора система управления стендом начинает цикл испытания торсиона 37. Включаются гидроцилиндры 8 и 9, при этом зубчатая рейка 6 опускается, а зубчатая рейка 7 поднимается, поворачивая зубчатое колесо 5, в результате чего активный захват 3 со шлицевой головкой 4 начинает поворачиваться в направлении ₁. Шлицевая головка 4, находясь в зацеплении с торсионом 37, поворачивает через него шлицевую головку 13, шлицевой вал 12 пассивного захвата и коромысло 17.

При повороте коромысло 17 входит в контакт с подпружиненным толкателем 21, утапливает его во внутрь жесткого упора 19, сжимая пружину 23, и останавливается при утыкании своего конца в жесткий упор 19. Первоначальное усилие сжатия пружины 23 настраивается винтом 25 на величину, обеспечивающую преодоление момента трения при повороте коромысла 17 в опорах 10 и, как результат, гарантированную выборку зазоров , и . После остановки коромысла 17 на жестком упоре 19, о чем сигнализирует датчик 28, и при продолжающемся повороте активного захвата 3 начинается отсчет угла закручивания торсиона 37 по датчику 27. После окончания закручивания торсиона 37 на угол 1, заранее заданный оператором в систему управления стенда, по сигналу датчика 27 система управления стенда переключает гидроцилиндры 8 и 9 на движение в обратную сторону.

При этом активный захват начинает вращаться в направлении ₃, позволяя торсиону 37 самораскручиваться, но торсион 37, находясь в заневоленном состоянии, продолжает за счет своей упругости удерживать коромысло 17 поджатым к жесткому упору 19, при этом зазоры , и остаются выбранными. После поворота активного захвата 3 на угол, при котором происходит полная самораскрутка торсиона 37, при дальнейшем повороте активного захвата 3 под действием силового привода начинается поворот коромысла 17 под действием усилия пружины 23 толкателя 21. Стык между концом коромысла 17 и жестким упором 19 раскрывается, при этом на датчике 28 возникает сигнал начала поворота коромысла 17. Система управления стенда по этому сигналу отключает гидроцилиндры 8 и 9, в результате чего останавливается активный захват 3, прекращается поворот торсиона 37 и коромысла 17, на конец которого продолжает воздействовать подпружиненный толкатель 21. Это гарантирует нераскрытие зазоров , и . После остановки активного захвата 3 и пассивного захвата система управления стенда считывает показания датчиков 27 и 28, определяя угол остаточной деформации торсиона 37 по формуле

4 = 1-2+3,

где 1 - угол закручивания торсиона, задаваемый оператором и определяемый датчиком 27 активного захвата 3;

2 - угол поворота активного захвата 3 от положения его в момент окончания закручивания торсиона 37 до момента остановки активного захвата 3 при раскручивании торсиона 37;

3 - угол поворота коромысла 17 от момента его схода с жесткого упора 19 до момента остановки коромысла 17 при раскручивании торсиона 37;

4 - угол остаточной деформации торсиона 37.

Последующие циклы закручивания ториона 37, если их необходимость задана оператором, начинаются из положения активного и пассивного захватов, в котором они остановились после предыдущего цикла испытания торсиона 37.

После выполнения заданного количества циклов испытания торсиона 37 включается гидроцилиндр 14, в результате чего шлицевой вал 12, перемещаясь вместе с корпусом гидроцилиндра 14 в сторону кронштейна 16, отводит шлицевую головку 13, освобождая торсион 37. Оператор открывает кожух 35 и извлекает торсион 37.

При необходимости закручивания торсиона 37 в направлении ₃ необходимо сменить исходное положение зубчатых реек 6 и 7 на противоположное, а первоначальную выборку зазоров производить поворотом коромысла 17 за рукоятку 18 в направлении ₄ (фиг.5). В остальном стенд работает как описано выше, за исключением того, что коромысло 17 при этом взаимодействует с подпружиненным толкателем 22 и жестким упором 20.

Таким образом, как при первичном, так и при повторных испытаниях торсиона на него не действуют силы, препятствующие его самораскручиванию, отсутствуют люфты в соединениях активного и пассивного захватов с головками торсиона и люфты внутри пассивного захвата, искажающие результаты измерения углов закрутки и углов остаточной деформации испытуемого торсиона.