CS262118B1

CS262118B1 - Equipment for performing fatigue and other tests

Info

Publication number: CS262118B1
Application number: CS871661A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Furbacher; Petr Hulik; Vaclav Ing Csc Linhart; Jozef Minarik; Vaclav Zeman
Original assignee: Ivan Ing Furbacher; Petr Hulik; Vaclav Ing Csc Linhart; Jozef Minarik; Vaclav Zeman
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS166187A1

Abstract

Zařízení pro provádění únavových a jiných zkoušek materiálů a strojních částí v kruhu za rotace, v němž zkoušený materiál nebo zkoušená strojní část jsou vystaveny působení proměnlivé torzní 'síly vyvolané elektrohydraulickým torzním válcem. Zařízení sestává ze dvou převodovek, mezi nimiž jsou umístěny měrná a hnací hřídel. Na měrné hřídeli, kde se umisťuje i zkoušená strojní část, je snímač otáček a měřič kroutícího momentu, jejichž údaje po zpracování v řídicím obvodu slouží k regulaci torzního momentu vyvozovaného elektrohydraulickým torzním válcem.A device for performing fatigue and other tests of materials and machine parts in a rotating circle, in which the tested material or machine part is subjected to a variable torsional force induced by an electrohydraulic torsion cylinder. The device consists of two gearboxes, between which the measuring and driving shafts are located. On the measuring shaft, where the machine part under test is also located, there is a speed sensor and a torque meter, the data of which, after processing in the control circuit, is used to regulate the torsional torque exerted by the electrohydraulic torsion cylinder.

Description

Vynález se týká zařízení pro provádění únavových a jiných zkoušek strojních částí a materiálů v krutu za rotace. Zařízení je vhodné pro životnostňí a funkční zkoušky strojních částí a uzlů namáhaných proměnlivým kroutícím momentem, za rotace.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for performing torsional and other torsional rotary tests of machine parts and materials. The device is suitable for durability and functional testing of machine parts and knots subjected to variable torque, under rotation.

Pro únavové, životnostní a funkční zkoušky strojních částí naipáhaných proměnlivým kroutícím momentem za rotace, jako jsou ozubená kola, kardanovy klouby, hřídele, pro zkoušky modelových částí konstrukčních spojů na hřídelích, jako jsou spojky nebo nalisování, nebo konečně pro zkoušky materiálů se používá různých systémů. Nejčastěji se používá zkušebních strojů s pevně zamknutým silovým okruhem, na nichž se provádí zkoušky při konstatním namáhání kroutícím momentem. Zařízení s pevně uzamknutým silovým okruhem s přídavným zařízením pro udržování kroutícího momentu založená na čistě mechanických principech jsou nespolehlivá, vyžadují častou údržbu a opravy, a navíc neumožňují provádět zkoušky při proměnlivém namáhání kroutícím momentem iněnicím se za běhu v závislosti na čase.For fatigue, durability and performance testing of machine parts loaded with variable torque under rotation, such as gears, cardan joints, shafts, for testing of model parts of structural joints on shafts such as couplings or crimping, or finally for material testing, different systems are used . The most commonly used are machines with a tightly locked power circuit, which is tested at constant torque stress. Power-locked devices with additional torque-retention devices based on purely mechanical principles are unreliable, require frequent maintenance and repair, and do not allow time-varying torque variations to be run on the run.

Zkušební zařízení s otevřeným silovým okruhem mají na výstupní straně zabudován buďto mechanický, nebo elektrický měřič energie, např. brzdu nebo dynamo. Možnosti programování proměnlivého kroutícího momentu na těchto strojích za běhu jsou velice omezené. Stroje často vyžadují komplikované přídavné zařízení a jsou energeticky náročné. V současné době někteří zahraniční výrobci elektrohydraulických zkušebních zařízení vyrábí elektrohydraulické torzní válce s možností rotace, neřeší však vytvoření zkušebního systému pro zkoušky částí v kruhu za rotace za použití těchto torzních válců. Není tak vyřešena koncepce silového toku zkušebním zařízením, otáčky pohonu zařízení, ani řízení silových účinků na zkoušené části a jejich změna s předvolbou v závislosti na počtu otáček zařízení.The open circuit power test devices have either a mechanical or electrical energy meter, eg a brake or a dynamo, built into the output side. The possibilities of varying torque programming on these machines while running are very limited. Machines often require complicated attachments and are energy intensive. Currently, some foreign manufacturers of electrohydraulic testing equipment produce electrohydraulic torsion cylinders with the possibility of rotation, but they do not solve the creation of a test system for testing the parts in a ring under rotation using these torsion cylinders. Thus, the concept of force flow through the test device, the drive speed of the device, and the control of the force effects on the test parts and their change with a preselection depending on the number of device speed are not solved.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro provádění únavových a jiných zkoušek strojních částí a materiálů v krutu za rotace, podle vynálezu. Podstata zařízení spočívá v tom, že sestává z běhového stroje a ovládací části. Běhový stroj je tvořen měrnou hřídelí a hnací hřídelí, které jsou umístěny mezi hnací převodovkou a zkušební převodovkou. Hnací hřídel je převodem spojena s hnacím elektromotorem.The aforementioned drawbacks are eliminated by the apparatus for performing fatigue and other torsion tests of machine parts and materials in torsion under rotation according to the invention. The essence of the device is that it consists of a running machine and an operating part. The running machine consists of a measuring shaft and a drive shaft that are located between the drive gearbox and the test gearbox. The drive shaft is coupled to the drive electric motor.

Konec měrné hřídele je pevně spojen s rotorem elektrohydraulického torzního válce, stator tohoto elektrohydraulického torzního válce je pevně spojen se skříní hnací převodovky. Ovládací část sestává z regulačního ventilu spojeného s elektrohydraulickým torzním válcem, přičemž regulační ventil je připojen ke zdroji tlakového oleje a řídicímu obvodu. K tomuto řídicímu obvodu je dále připojen přijímač, snímač otáček, snímač úhlu natočení, olejový mazací systém a regulátor otáček hnacího motoru spojený s hnacím elektromotorem. I< měrné hřídeli je dále pevně připevněn měřič torzního namáhání s vysílačem.The end of the measuring shaft is rigidly connected to the rotor of the electrohydraulic torsion cylinder, the stator of this electrohydraulic torsion cylinder is rigidly connected to the drive gear housing. The control part consists of a control valve connected to an electrohydraulic torsion cylinder, the control valve being connected to a pressure oil source and a control circuit. In addition, a receiver, a speed sensor, a rotation angle sensor, an oil lubrication system and a drive motor speed controller coupled to the drive electric motor are connected to this control circuit. Furthermore, the torque meter with the transmitter is fixedly fixed to the measuring shaft.

Zařízením podle vynálezu byl vytvořen zkušební systém pra zkoušky materiálů strojních částí v krutu za rotace, v němž je jako zdroje kroutícího momentu použito elektrohydraulického torzního válce. Rotační pohyb zajišťuje hnací elektromotor. K měření silových účinků působících na zkoušené části a k řízení těchto silových účinků ve zpětné vazbě je v systému zabudován měřič torzního namáhání. Řízení úrovně kroutícího momentu v systému zajišťuje na základě elektrického signálu z měřiče torzního namáhání spojeného s vysílačem přes přijímač řidiči obvod, ovládající regulační ventil elektrohydraulického torzního válce. Impuls pro změnu zatěžovacích podmínek při zkouškách s proměnlivým kroutícím momentem po naplnění předvoleného počtu otáček je generován řídicím obvodem a ve zpětné vazbě kontrolován měřičem torzního namáhání umístěným na měrné hřídeli s namontovanými zkoušenými prvky. Funkce zařízení je podepřena měřicími a regulačními prvky, zajišťujícími automatický provoz stroje s tlakovým olejovým systémem torzního válce.With the apparatus according to the invention, a test system for testing the materials of machine parts in torsion under rotation has been developed in which an electrohydraulic torsion cylinder is used as the source of torque. Rotational movement is provided by the driving electric motor. A torsional stress meter is built into the system to measure the forces acting on the test parts and to control these forces in feedback. The torque level control in the system provides a control circuit controlling the electrohydraulic torsion cylinder control valve based on the electrical signal from the torsion load meter connected to the transmitter via the receiver. The impulse for changing the load conditions in the variable torque tests after the preset speed has been filled is generated by the control circuit and controlled in feedback by a torsion load meter mounted on the measuring shaft with the test elements mounted. The function of the device is supported by measuring and regulating elements ensuring automatic operation of the machine with the pressure oil system of the torsion cylinder.

Zařízení podle vynálezu umožňuje únavové a jiné zkoušky částí strojů, modelových částí a materiálových vzorků v kruhu za rotace s přesným dodržováním nastavení úrovně kroutícího momentu v průběhu zkoušky a s možností skokové nebo plynulé změny kroutícího momentu na velikost předem zvolenou při zkouškách proměnlivým namáháním v závislosti na počtu otáček. Dodržení úrovně nebo změny kroutícího momentu od počtu otáček je zajištěno zpětnou vazbou od měřiče kroutícího momentu na měrné hřídeli s namontovanými zkoušenými prvky. Použití elektrohydraulického torzního válce umožňuje velice rychlé změny kroutícího momentu a provádění zkoušek při jeho proměnlivých úrovních. Správná funkce zařízení je zajištěna měřením a kontrolou úrovně torzního namáhání, automatickou kontrolou plynulosti otáčetk chodu stroje a měřením a regulací úhlu vzájemného natočení na vstupní a výstupní části silového řetězce. Mimo tyto hlavní funkce je zajištěn plynulý rozběh stroje s možností předvolby běhu při nízkých nebo při vyšších otáčkách. Řídicí obvod zajišťuje správný průběh předvolených režimů zatěžování a funkcí všech podpůrných okruhů.The device according to the invention allows fatigue and other testing of machine parts, model parts and material samples in a rotating circle with precise adherence to the torque level setting during the test and with the possibility of stepping or stepping the torque to a pre-selected variable speed. Compliance with the torque level or change from speed is ensured by feedback from the torque meter on the measuring shaft with the test elements fitted. The use of an electrohydraulic torsion cylinder allows very fast torque changes and tests at varying levels. The correct function of the device is ensured by measuring and checking the level of torsional stress, automatic control of the smoothness of the machine speed and by measuring and controlling the angle of relative rotation on the input and output parts of the power chain. In addition to these main functions, a smooth start-up of the machine is ensured, with the option of preselecting running at low or at higher speeds. The control circuit ensures the correct operation of the preset load modes and functions of all auxiliary circuits.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu v úpravě pro únavové a životnostní zkoušky ozubených kol je schematicky znázorněno na připojeném výkresu. Běhový stroj 1 je tvořen hnací hřídelí 5 a měrnou hřídelí 7 umístěnými mezi hnací převodovkou 2 a zkušební převodovkou 3, v níž jsou umístěna zkoušená ozubená kola. Hnací hřídel 5 jc převodem 6 spojena s hnacím elektrornotorem 4. Měrná hřídel 7 je pevně spojena s rotorem elektrohydraulického· válce 8, jehož stator je pevně spojen se skříní hnací převodovky 2. Regulační ventil 10 spoje iy s elektrohydraulickým válcem 8 je připojen ke zdroji 9 tlakového oleje. Na měrné hřídel·'. 7 je upevněn měřič 12 torzního· namáhání s vysílačem, u kterého je umístěn přijímač 11 spojený s řídicím obvodem 11. 3 řídicím obvodem lil je dále spojen snímač 15 otáček umístěný u měrné hřídele 7, snímač 10 úhlu natočení umístěný u elektroliydraulíckého torzního· válce 8, regulátor 14 otáček hnacího elektromotoru 4 a elektronika olejového mazacího systému 17.An exemplary embodiment of the device according to the invention, modified for fatigue and life tests of gears, is schematically shown in the attached drawing. The running machine 1 consists of a drive shaft 5 and a measuring shaft 7 located between the drive gearbox 2 and the test gearbox 3, in which the test gears are located. The drive shaft 5 is connected to the drive electric motor 4 by the transmission 6. The measuring shaft 7 is fixedly connected to the rotor of the electro-hydraulic cylinder 8, whose stator is fixedly connected to the housing of the drive gearbox 2. pressure oil. For measuring shaft · '. 7, a torque load meter 12 is mounted with a transmitter having a receiver 11 connected to the control circuit 11. In addition, a speed sensor 15 located at the measuring shaft 7, a rotation angle sensor 10 located at the electro-hydraulic torsion cylinder 8 are connected to the control circuit 11. , a drive motor speed controller 14 and an oil lubrication system electronics 17.

Zařízení pracuje následným způsobem. Řídicí obvod 11 přijímá informace od přijímače 13 signálu torzního namáhání, který tento signál přijímá bezkontaktním způsobem od vysílače tvořícího součást měřiče 12 tornílw namáhání, který jo umístěn na měrné hřídeli 7. Měrná hřídel 7 sc otáčí prostřednictvím hnací převodovky 2, zkušební převodovky 3 se zkoušenými ozubenými, koly, huací hřídele 5 a hnacího eleklromotoru 4. Otáčky hnacího elektromotoru 4 jsou řízené prostřednictvím řídicího obvodu 11 a regulátoru 14 otáček. Kroutící moment v zařízení vyvozuje elektrohydraulický torzní válec 8 ze zdroje 9 tlakového oleje přes regulační ventil 18 tlakovým olejem. Řídicí obvod 11 zpracovává informace ze snímače otáček. Olejový mazací systém 17 napájí temperovaným olejem hnací převodovku 2 i zkušební převodovku 3.The device operates as follows. The control circuit 11 receives information from the torsion stress signal receiver 13, which receives this signal in a contactless manner from a transmitter forming part of the torque load meter 12, which is located on the measuring shaft 7. The measuring shaft 7c rotates via a drive gear 2, test gear 3 with tested. gears 5, drive shafts 5 and drive electric motor 4. The speed of the drive electric motor 4 is controlled by the control circuit 11 and the speed controller 14. The torque in the device is generated by the electrohydraulic torsion cylinder 8 from the pressure oil source 9 via a pressure oil control valve 18. The control circuit 11 processes the information from the speed sensor. The oil lubrication system 17 supplies the drive transmission 2 and the test transmission 3 with tempered oil.

Zařízení pro únavové a jiné zkoušky strojních částí a materiálů v krutu za rotace lze využít pro· zkoušky únavové pevnosti a životnosti ozubených kol způsobem znázorněným na obr. 1, kdy zkoušená kola jsou umístěna ve zkušební převodovce, pro zkoušky únavové pevnosti celých převodovek, dále pro zkoušky únavové pevnosti hřídelí a jejich spojovacích členů, jako jsou spojky, lisovaná spojení apod. V tom případě jsou zkoušené části spojeny s hnací hřídelí 5, nebo tvoří součást hnací převodovky 2 nebo zkušební převodovky 3. Při vzájemném vyosení lumci převodovky 2 a zkušební převodovky 3 lze zařízení použít i ke zkoušení hřídelí s kardanovými klouby.Equipment for fatigue and other torsion testing of machine parts and materials in rotation can be used for • fatigue strength and gear life tests as shown in Fig. 1, when the tested wheels are located in the test gearbox, for fatigue strength tests of whole gearboxes, fatigue tests of shafts and their couplings, such as couplings, compression joints, etc. In this case, the test parts are connected to the drive shaft 5, or form part of the drive gearbox 2 or the test gearbox 3. the device can also be used for testing shafts with universal joints.

Claims

Apparatus for carrying out fatigue and other torsion tests of machine parts and materials in rotation, characterized in that it consists of a running machine (1) consisting of a measuring shaft (7) and a drive shaft (5), which are located between the drive gearbox (2j). and a test gear [3], the drive shaft (5) being connected to the driving electric motor (4) by means of the transmission (6), and the end of the measuring shaft (7) being fixedly connected to the rotor of the electrohydraulic torsion cylinder (8). connected to the sc gearbox housing

OF THE INVENTION (2), on the one hand, the control part, in which the control valve (10) connected to the electrohydraulic torsion cylinder (3) is connected both to a pressure oil source (9) and to a control circuit (11) to which a receiver is connected (13), a speed sensor (15), a rotation angle sensor (16), an oil lubrication system (17), and a drive speed controller (14). an electric motor (4), which is further connected to a driving electric motor (4), the torsional stress meter (12) with the transmitter being fixedly connected to the measuring shaft (7).