Стенд для испытаний бензиномоторных пил на "отскок"
Реферат
Использование: изобретение относится к испытательным стендам и может использоваться в испытаниях портативных бензиномоторных пил на безопасность обращения с ними при "отскоке". Цель изобретения - приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации пилы, расширения вариации начальных нагрузок на раму при испытаниях, попутного определения на стенде моментов инерции испытываемой пилы, центра тяжести системы и пилы и упрощение конструкции стенда. Сущность изобретения: рама вращательной системы выполнена в виде штанги, расположенной в плоскости, параллельной плоскости шины испытываемой пилы и вращающейся на оси, перпендикулярной к плоскости пильной шины и находящейся с обратной стороны от пилы, на оси вращения рамы встроен также быстросъемный регулируемый торсионный упругий элемент, причем ось вращения торсиона совпадает с осью вращения штанги, с закрепленным храповым колесом и шкальным устройством, удерживаемым собачкой, для более точного измерения параметров "отскока" храповое колесо связано с несколькими фиксирующими собачками с угловой разницей по шагу зацепления, закрепленными на корпусе. 1 ил.
Изобретение относится к испытательным стендам и может быть использовано в испытаниях портативных бензиномоторных пил на безопасность обращения с ними при "отскоке".
Известен стенд для испытаний портативных цепных пил на "отскок" [1], содержащий раму для крепления испытываемой цепной пилы с системой вращения, горизонтально удерживающую систему с испытательным образцом. Недостатком данного стенда является несоответствие условий испытаний реальным условиям происходящего "отскока", недостаточный спектр параметров, получаемых при испытании, сложность конструкции. Целью изобретения является приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации пилы, расширения вариации начальных нагрузок на раму при испытаниях, попутного определения на стенде моментов инерции испытываемой пилы, центра тяжести системы и пилы и упрощение конструкции стенда. Это достигается тем, что рама вращательной системы выполнена в виде штанги, расположенной в плоскости, параллельной плоскости шины испытуемой пилы и вращающейся на оси, перпендикулярной к плоскости пильной шины и находящейся с обратной стороны от пилы; на оси вращения рамы встроен также быстросъемный регулируемый торсионный упругий элемент, причем ось вращения торсиона совпадает с осью вращения штанги, с закрепленным храповым колесом и шкальным устройством, удерживаемым собачкой; для более точного измерения параметров "отскока" храповое колесо связано с несколькими фиксирующими собачками с угловой разницей по шагу зацепления, расположенными и закрепленными на корпусе. На чертеже изображен стенд для испытаний портативных пил. Стенд содержит подвижную доску 1, испытываемую бензиномоторную пилу 2, зажимы 3 для крепления бензопилы, штангу 4, опорную трубу 5 штанги, корпус неподвижный 6, торсион 7, храповое колесо 8, шкальное устройство 9, собачку 10, регулируемый упор 11. Стенд работает следующим образом. Отводится в исходное положение под определенным углом подвижная доска 1 для создания условий имитации надвигания пилы на бревно. Пила 2 на штанге 4 устанавливается в горизонтальное положение на регулируемый упор 11 при отведенной собачке 10, затем фиксирующей заданное положение. При помощи зажимов 3 пильная шина устанавливается в вертикальной плоскости и перпендикулярно плоскости подвижной доски. Включается привод бензопилы и скорость вращения пильной цепи фиксируется специальным механизмом через рукоятку управления газом (на чертеже не показан). Предварительный момент с углом 2 закрутки торсиона уравновешивает гравитационный момент системы штанга-пила относительно оси вращения штанги. Дается команда на движение подвижной доски с определенной выбранной скоростью V надвигания на пильную шину. При соударении происходит "отскок" бензопилы на угол х, фиксируемый храповым колесом с собачкой. Считывание угла "отскока" производится со шкального устройства 9. Согласно программе по ИСО испытания на соударение испытательного образца с пилой проводятся при различных значениях углов , а также при различных скоростях перемещения пильной цепи по шине (различных режимах работы пилы). В результате тарана пила отскакивает от подвижной доски, штанга, на которой установлена пила, разворачивается относительно оси вращения на угол х, при этом также закручивается торсион. По значениям угла отскока х судят о безопасности обращения с пилой при ее эксплуатации. Энергия отскока определяется по следующей формуле: E = QRo[sin(x+ o)-sin o]+ c(0,52x - 2x) = где x - угол отскока пильной шины; о - угловая координата центра тяжести подвижной части; С - жесткость торсиона; 2 - угол предварительного закручивания торсиона; Jo - момент инерции подвижной системы относительно оси вращения торсиона; - приведенная угловая частота при отскоке; Q - масса подвижной системы; Ro - координата центра тяжести подвижной части установки. Угол 2 закручивания торсиона направлен против действия гравитационного момента, т. е. сила упругости торсиона уравновешивает силу веса подвижной системы. 2= 0,92 cos x (2) В процессе обработки результатов проводимых исследований образцов бензиномоторных пил необходимо знать их массы, координаты центра тяжести пилы и подвижной системы, моменты инерции подвижной системы относительно ряда осей, перпендикулярных к пильной шине. Линейные размеры и масса пилы определяются непосредственно измерением. Момент инерции подвижной системы относительно оси вращения штанги можно определить по частоте колебаний упругой системы Jo= (3) где С - жесткость торсиона; о - период собственных колебаний системы. Момент инерции рычажного привода с узлами крепления пилы Jp= (4) где р - период собственных колебаний рычажного привода; Jр - момент инерции рычажного привода относительно оси вращения торсиона; Момент инерции собственно самой пилы Jп относительно оси вращения штанги Jп=Jo-Jр (5) Момент инерции самой пилы относительно ее центра тяжести Jцт=Jп-QпRп2, (6) где Qп - масса самой пилы; Rп - размер от центра тяжести пилы до оси вращения. Авторами спроектирован указанный стенд. Торсион стенда имеет следующие размеры: диаметр торсиона dт=9 мм, длина торсиона L=500 мм, материал торсиона сталь 65С2ВА ГОСТ 2052-53 термообработка HRC 46...52. Максимальный нагрузочный момент определяется по зависимости Tт= 0,2 3т[], где [ ]=560 МПа - допустимое напряжение. Tт= 0,293560 = 81,65103 Нмм Максимальный угол закручивания торсиона определяется по зависимости т max= , где С=8,1.104 МПа - модуль упругости материала. т max= = 0,768 рад или тмах=44о Жесткость торсиона С = = = 106,3103 Нмм/рад По полученным данным можно определить допустимый максимальный угол отскока и максимальную допустимую энергию при отскоке. Угол предварительного закручивания торсиона 2= = = 0,52 рад или 2= 29/8 Максимальный угол отскока хмах= 2+ тмах=29,8+44=73,8о Максимальная кинетическая энергия отскока E = = QRo[sin(x- o)-sin o]+ c(0,52x - 2Dx) = = 120500 [sin 73,8- sin 5]+ 106,310 0,5 - - 0,52 = 70,94103 Нмм При уменьшении угла закручивания диапазон максимально допустимого угла отскока уменьшается, например при 2=0 мах=44о вместо 73,8о.Формула изобретения
1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БЕНЗИНОМОТОРНЫХ ПИЛ НА "ОТСКОК", включающий корпус, раму для крепления пилы и ее вращения, механизм надвигания испытательного образца, отличающийся тем, что рама выполнена в виде штанги, расположенной с обратной стороны пилы в плоскости, параллельной плоскости шины пилы и смонтированной на оси, перпендикулярной к плоскости пильной шины, при этом на оси установлен торсионный упругий элемент, ось вращения которого совпадает с осью вращения штанги, а на конце торсионного элемента закреплено храповое колесо со шкальным устройством, взаимодействующим по крайней мере с одной собачкой, установленной на корпусе стенда. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что собачки расположены одна относительно другой с угловой разницей по шагу зацепления.РИСУНКИ
Рисунок 1