Стенд для испытания трансмиссий

Стенд для испытания трансмиссий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике. Целью изобретения является расширение технологических возможностей стенда путем приближения создаваемых нагрузок к реальным при одновременном увеличении ресурса и снижении энергопотребления. Вращение ведущего вала испытуемой трансмиссии 2 обеспечивается силовой установкой 1, нагружение ее ведомого вала осуществляется через траверсу 13 нагрузочными блоками крутящего момента 14, осевой 15 и перерезывающей 16 сил. Поддержание требуемых режимов нагружения обеспечивается системами регулирования соответственно нагрузки испытуемой трансмиссии 2, крутящего момента, осевой и перерезывающей сил. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОМИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

091 (111

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (21) 4363948/25-28 (22) 18.01.88 (46) 15.07.90. Вюл. У 26 (7l) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) А.Г. Иванов, Л.В. Кручинин и B.К. Никитин (53) 621 ° 833 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 847123, кл. H 02 P 5/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 776524, кл. H 02 P 5/00, 1980.

Миль M.Ë. Вертолеты. М.: Машиностроение, 1968, ч. 1, с, 433-434.

Общий вид натурного стенда, иэд. 24, черт. М 0080-17-000, Московский вертолетный завод им. М.Л. Миля, 1968. (g1)g С 01 M 13/02//Í 02 Р 5/06

2 (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСМИССИЙ (57) Изобретение относится к машино. строению, а именно к испытательной технике. Целью изобретения является расширение технологических воэможностей стенда путем приближения создаваемых нагрузок к реальным при одновременном увеличении ресурса и снижении энергопотребления. Вращение ведущего вала испытуемой трансмиссии

2 обеспечивается силовой установкой

I, нагружение ее ведомого вала осуществляется через траверсу 13 нагруэочными блоками крутящего момента 14, осевой 15 и перереэывающей 16 сил.

Поддержание требуемых режимов нагружения обеспечивается системами регулиро- 3 вания соответственно нагрузки испытуе у мой трансмиссии 2, крутящего момента, %l/ осевой и перерезывающей сил. 2 э.п. ф лы 3 ила

1578556

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании трансмиссий с длинными валами, например вертолетов, содержащих равветвленные механические цепи с гибкими звеньями и герметические генераторы с двумя механическими выходами и тремя управляющими входамие

Целью изобретения является расширение технологических возможностей стенда путем приближения создаваемых нагрузок к реальным при одновременном увеличении ресурса и снижении энергопотребления.

На фиг.1 изображена общая схема предлагаемого стенда; на фиг.2— схемы силовой установки и нагрузоч- 2р ного блока крутящего момента с системой регулирования; на фиг.3 — схема блока нагрузки генераторов испытуемой трансмиссии.

Стенд содержит силовую установку

1, кинематически соединяемую механическим выходом с ведущим валом испытуемой трансмиссии 2, включающей редуктор 3 и электрические генераторы

4 и 5„ — бортовой сети. Пер- 30 вый и второй управляющие входы транс:миссии 2 связаны с одноименными концами обмоток 6 и 7 генераторов 4 и

5, другие концы которых соединены между собой, Третий управляющий вход трансмиссии 2 связан со статорными обмотками (не показаны) генераторов

4 и 5. Стенд также включает систему

8 регулирования нагрузки, выход которой подключен к входу возбудителя 9 4р генераторов 4 и 5, Выходы последнего предназначены для подключения к первому и второму управляющим входам трансмиссии 2. Датчик 10 тока возбуждения связан с одним из выходов 45 возбудителя 9 и подключен своим выходом к первому входу системы . 8 регулирования нагрузки. Вход датчика 11 мощности подключен к вы,ходу блока 12 нагрузки, первый выхор — к второму входу системы 8 регулирования нагрузки, а второй выход предназначен для соединения с третьим управляющим входом трансмиссии.

Кинематически связываемая с ведомым валом трансмиссии траверса 13 кинема55 тически соединена с механическими выходами нагрузочных блоков 14,15 и

16 крутящего момента, осевой и перерезывающей сил. К управляющим входу и выходу каждого из последних подключены соответственно выход и первый вход систем 17, 18 и 19 регулирования крутящего момента, осевой и перереэыван)щей сил. К второму входу каждой из последних подключены выходы датчиков 20, 21 и 22 крутящего момента, осевой и перерезывающей сил, Нагрузочный блок 14 дополнительным управляющим выходом связан с входом блока 12 нагрузки и управляющим входом силовой установки 1.

Каждая из систем 8, 17, 18 и 19 регулирования включает последовательно соединенные эадатчик 23, первый сумматор 24, регулятор 25, второй сумматор 26 и регулятор 27 тока. Выход каждой из систем 8, 17, 18 и 19 связан с выходом регулятора 27 тока, первый и второй входы — с вторыми входами второго и первого сумматоров 26 и 24. Система 17 регулирования крутящего момента допол-

,нительно включает корректирующее уст ройство 28, вход которого связан с вторым входом сумматора 24, а выход — с третьим входом сумматора 26.

Нагрузочный блок 14 крутящего момента выполнен в виде возбудителя

29„ подключенного к его выходу обмоткой 30 возбуждения машины 31 постоянного тока в генераторном режиме, и первого датчика 32 тока, установленного в ветви обмотки 30, выполненной .распределенной. Вал машины 31 является механическим выходом блока 14, управляющие вход и выход которого . связаны соответственно с выходом датчика 32 тока и входом возбудителя 29, а дополнительный, управляющий выход — с якорем машины 31.

Силовая установка 1 выполнена в виде дополнительной машины 33 постоянного тока, выходной вал которой является механическим входом силовой установки 1, а якорь связан с ее управляющим входом, системы 34 регулирования скорости, подключенного к ее первому выходу управляемого источника 35 напряжения, выход которого связан с якорем дополнительной машины 33. В выходной цепи управляемого источника 35 установлен второй дат-, чик 36 тока, выход которого подключен к первому входу системы 34 регулирования. К вторым входу и выходу

8556

6 пами 4Ь, последние начинают нагнетать

;давление в гидроцилиндры 4? и усилия их поршней через датчики осевой 21 и перерезывающий 22 сил прикладываются к траверсе 13, при этом системы регулирования осевой 18 и перерезывающей 19 сил поддерживают заданный уровень нагрузки. Задают с помощью задатчика 23 мощности нагрузки генераторов 4 и 5 системы 8 регулирования нагрузки начальный уровень возбуждения, при этом на выходе системы 8 регулирования нагрузки образуется сигнал, который поступает на вход возбудителя 9 гене-, раторов 4 и 5, подключенного через датчик 1О тока возбуждения к последовательно включенным обмоткам 6 и 7 возбуждения генераторов 4 и 5. На вы20 ходе возбудителя 9 образуется напряжение, и по обмоткам 6 и 7 возбуждения начинает течь ток, обеспечивая начальное возбуждение генераторов 4 и 5, а система 8 регулирования поддерживает

25 заданное начальное возбуждение генераторов 4 и 5. Затем включают систему регулирования, нагрузочный блок 14, датчик 20 крутящего момента, систему 34 регулирования скорости машины 33 и разгоняют электромеханическую систему. машина 33 — испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 — датчик 20 крутящего момента машины 31 до номинальных оборотов, при этом система 17 регулирования крутящего момента обеспечивает отсутствие тока в контуре нагружения и крутяшего момента в испытуемой трансмиссии, По окончании разгона стенд готов к

Ф

4О Реализации режима нагружения.

Нри работе в режиме нагружения система 34 регулирования скорости поддерживает обороты машины 33 на заданном уровне, снижая влияние вели45 чины нагрузок генераторов 4 и 5 испытуемой трансмиссии 2 на обороты. электромеханической системы, машина

33 — испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 — датчик 20 крутящего момента — машина 31. Задают с помощью задатчиков 23 уровень нагружения генераторов 4 и 5, а также траверсы 13 крутящим моментом, осевой и перерезывающей силами, при этом

55 блок 42 согласования нагрузки согласует напряжеьие генераторов 4 и 5

5 последней подключены обмотки тахогенератора 37, кинематически связанно- го с валом машины 33. К обмотке 38

/ 4 возбуждения последней подключены система 39 стабилизации тока возбужде ния и третий датчик 40. тока, выход которого связан е входом системы 39 стабилизации.

Блок 12 нагрузки содержит последовательно соединенные блок 41 рекупе .рации энергии и блок 42 согласования. Вход блока 12 нагрузки связан с входом блока 41 рекуперации выполненного в виде нерегулируемого трехфазного выпрямителя, выход — с выходом блока 42 согласования, выполненного в виде трехфазного трансформатора.

Каждый из блоков 15 и 16 осевой и перерезываюшей сил выполнен, например, в виде регулируемого источника

43 напряжения, подключенного к его выходу обмоткой якоря электродвигателя 44, четвертого датчика 45 тока, установленного в цепи питания якоря, закрепленной на валу электродвигателя 44 маслопомпы 46 и гидравлически связанного с последней рабочими полостями гидроцилиндра 47. Шток послед,— него является механическим выходом нагрузочного блока 15(16), управляемыми Входом и выходом которого явля ются вход регулируемого источника 43 и выход датчика 45.

Стенд работает следующим образом. .В исходном состоянии, т.е. при нулевых оборотах электромеханической системы дополнительная машина 33 постоянного тока — испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 — датчик

20 момента — машина 31 постоянного тока, включают систему 39 стабилизации тока машины 33, обеспечивая номинальное возбуждение данного электродвигателя, и системы регулирования осевой 18 и .".еререзывающей 19 сил и задают с помощью задатчиков 23 осевой и перерезывающей сил начальный уровень нагрузки, при этом на выхо де систем регулирования осевой 18 и перерезывающей 19 сил образуется сигнал, который поступает на вход регулируемых источников 43 напряжения нагрузочных блоков осевой 15 и перерезывающей 16 сил, регулируемые источники 43 открываются и приводят. во вращение электродвигатели 44 с установленными на их валу маслопомс напряжением контура нагружения,,а блок 41 рекуперации энергии отдаt ет энергию генераторов 4 и 5 в

1578556 в контур нагружения якорь машины 33— якорь машины 3l .

Основным режимом работы системы 34 регулирования скорости вращения является режим стабилизации, так как

5 по техническим. условиям на испытания отклонение скорости вращения испытуемой трансмиссии 2 от заданного зна-. чения не должно превышать 1Х в установившемся режиме и 2,5% в переходном, При этом система 34 стабилизации скорости вращения и система 17 регулирования крутящего момента являются взаимосвязанными с наибольшим проявлением этой связи при взаимном нагружении электрических машин 33 и 31, одна из которых выполняет функции привода. Для получения требуемого минимума взаимосвязи необходимо не ме-20 нее, чем на порядок увеличивать постоянную времени контура тока приводной машины 33 по сравнению с постоянной времени контура регулирования крутящего момента. 25

В качестве регулятора контура регулирования тока машины 33 может быть использован пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, позволяющий легко реализовать заданную постоянную времени контура. Основным возмущениам для системы 34 регулирования скорости вращения является нагрузка, обусловленная потерями мощности в испытуемой трансмиссии на нагрузочкам

35 блоке 14..Эти потери пропорциональны нагрузочному крутящему моменту и не превышают 50Х общих потерь в стенде,По условию работы система 34 регулирования скорости вращения близка к режимУ 40 ударной нагрузки, что обусловлено высоким быстродействием нагрузочного блока 14, поэтому необходимо применять двухкратно-интегрирующую систему,а в качестве регулятора контура использовать . также ПИ-регулятор.

В переходных режимах задания нагрузки испытуемой трансмиссии 2 кру- тящим моментом при номинальных оборотах электрической системы машина

33 - испытуемая трансмиссия 2 с генераторами 4 и 5 — датчик 20 момента — маши- . на 31 в корректирующем устройстве 28 вьг. деляют из сигнала крутящего момента сиг алы, пропорциональные производным первого и второго порядка, задавая их величины с требуемым усилением, накладывают полученные сигналы с выбранными коэффициентами запаздывания на сигнал обратной отрицательной связи по току возбуждения машины 31 с. .целью демпфирования крутильных колебаний.

По окончании испытаний снимают нагрузку крутящим моментом до нуля, нагрузки осевой и перерезывающей силами— до начального уровня нагрузки, снимают нагрузку генераторов бортовой сети и осуществляют останов стенда согласно техническим требованиям на самовыбеге. При этом во время остановки испытуемой трансмиссии 2 систе- ма 17 регулирования крутящего момента поддерживает нулевое значение тока в контуре нагружения и нулевую нагрузку на испытуемой трачсмиссии 2.

Стенд обеспечивает увеличение ресурса заменой дорогостоящих турбодвигателей силовоф ус" àíîâêè, имеющих маленький ресурс (300 ч), на электродвигатель, ресурс которого составляет 8 лет, приближение создаваемых нагрузок к реальным за счет воспроизведения всех, нагрузок, действующих в условиях полета на испытуемую механическую трансмиссию, и низкое энергопотребление взаимным нагружением электрических машин при быстродействующем нагрузочном блоке крутящего момента с системой регулирования крутящего момента.

Формула изобретения

1, Стенд для испытания трансмиссий, включающих редуктор и генераторы и имеющих ведущий и ведомый валы и три управляющих входа, первый и второй из которь|х связаны с одноименными концами обмоток возбуждения генераторов, другие одноименные,канцы которых соединены, а третий — со статорными обмотками генераторов, содержащий силовую установку, кйнематически связываемую механическим выходом с ведущим валом испытуемой трансмиссии, блок нагрузки, возбудитель .генераторов и нагрузочные. блоки крутящего момента, осевой и перерезывающей сил, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, он снабжей системой регулирования нагрузки, выход которой подключен к входу возбудителя генераторов, выходы которого предназначены для подключения к первому и второму управляющим входам испытуемой транс9

157855 миссии, связанным с одним из выходов возбудителя генераторов, датчиком тока возбудителя, выход которого подключен к первому входу системы регулирования нагрузки, датчиком

5 мощности, вход которого подключен к выходу блока нагрузки, первый выход — к второму входу системы регулиt рования нагрузки, второй выход 10 предназначен для соединения с третьим управляющим входом испытуемой трансмиссии, кинематически связываемой с ведомым валом последней траверсой, кинематически соединенной 15 с механическими выходами нагрузочных блоков крутящего момента, осевой и перереэывающей сил, подключенными к управляющим входу и выходу каждого из последних соответственно выходом 20 и первым входом системами регулирова ноя крутящего момента, осевой. и перерезывающий сил и подключенными к второму входу каждой иэ последних выходами датчиками крутящего момента, 25 осевой и перереэывающей сил, кинематически связанными с траверсой, а дополнительный управляющий выход нагру зочного блока крутящего момента связан с входом блока нагрузки и управ- 30 ляющим входом силовой установки.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что каждая система регулирования нагрузки, крутящего момента, осевой и перерезывающей

35 сил включает последовательно соединенные эадатчик,первый сумматор, регулятор, второй сумматор и регулятор тока, выход каждой системы регулирования связан с выходом регулятора то40 ка, первый и второй входы — с вторыми входами соответственно второго и, первоro сумматоров, 3. Стенд по пп.1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что система регули45 б

10 рования крутящего момента включает также корректирующее устройство, вход которого связан с вторым входом первого сумматора, выход " с третьим входом второго сумматора, иагрузочный блок крутящего момента выполнен в виде возбудителя, подключенной к его выходу обмоткой возбуждения машины постоянного тока и первого датчика тока, установленного в ветви данной обмотки возбуждения, которая выполнена распределенной, вал машины постоянного тока является механическим выходом нагрузочного блока крутящего момента, управляющие вход и выход последнего связаны соответственно с выходом возбудителя z» выходом первого датчика тока и входом возбудителя, дополнительный управляющий выход - с якорем машины постоянного тока, силовая установка выполнена в виде дополнительной машины постоянного тока, выходной вал которой является механическим выходом силовой установки, якорь связан с ее управляющим входом, системы регулирования скорости, подключенного к ее первому выходу управляемо.го источника напряжения, выход которого связан с якорем дополнительной машины постоянного тока, установленного в выходной цепи управляемого источника напряжения второго датчика тока, выход которого соединен с первым

Ю входом системы регулирования скорости, подключенного к вторым входу и выходу последней обмотками тахогенератора, кинематически связанного с валом дополнительной машины постоянного тока, подключенной к обмотке возбуждения последней выходом системы стабилизации тотока возбуждения, связанного с ее входом выходом третьего датчика тока, размещенного в цепи питания обмотки возбуждения дополнительной машины . постоянного тока.

1578556

Составитель Ю, Красненко

Редактор А. Лежнина Техред 11.Ходанич

Корректор Т. Matey

Заказ. !910 Тираж 439 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101