RU118056U1

RU118056U1 - BENCH FOR TESTS OF VIBRATION ISOLATORS IN THE MODE OF FORCED AND OWN OSCILLATIONS

Info

Publication number: RU118056U1
Application number: RU2012109151/28U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Викторович Шеховцов; Аркадий Викторович Победин; Владимир Петрович Шевчук; Михаил Вольфредович Ляшенко
Priority date: 2012-03-11
Filing date: 2012-03-11
Publication date: 2012-07-10

Abstract

Стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний, содержащий раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, жестко связанные с рамой и установленные по ее концам две вертикальные стойки, верхний конец одной из которых шарнирно связан с качающимся рычагом, а на другой размещены спусковое и регистрирующее устройства, верхнюю и нижнюю опоры испытуемого виброизолятора с опорными ножками, причем рама выполнена в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, а груз выполнен в виде набора металлических дисков разной массы, установленный на отдельном основании приводной электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения, отличающийся тем, что он содержит связанный с валом приводного электродвигателя постоянного тока с регулируемой частотой вращения нагружающий кулачок с роликом, контактирующим со связанной с качающимся рычагом наклонной контактной площадкой. A stand for testing vibration isolators in the forced and natural vibration mode, containing a frame, a swinging arm, a weight installed movably along the entire length of the swinging arm, rigidly connected to the frame and two vertical posts installed at its ends, the upper end of one of which is pivotally connected to the swinging arm, and on the other are the trigger and recording devices, the upper and lower supports of the tested vibration isolator with support legs, and the frame is made in the form of an I-beam with a horizontal arrangement of the wall, the swinging arm is in the form of an I-beam with a vertical arrangement of the wall, and the load is made in the form a set of metal disks of different masses, a DC drive motor with a variable speed installed on a separate base, characterized in that it contains a load cam connected to the shaft of a DC drive motor with a variable speed, with a roller in contact with about an inclined contact pad associated with the swinging arm.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям стендов для испытаний виброизоляторов.The utility model relates to mechanical engineering, namely to the design of stands for testing vibration isolators.

Известен стенд для испытаний амортизаторов, содержащий раму с закрепленным на ней верхним кронштейном крепления амортизатора и качающимся рычагом, на котором установлен груз, нижний кронштейн для крепления амортизатора и регистрирующее устройство, установленное между качающимся рычагом и рамой, причем качающийся рычаг выполнен двуплечим с осью качания в центре, а груз установлен подвижно по всей длине качающегося рычага [А.с. 526796 СССР, МКИ G01М 17/04, опубл. 30.08.76, бюл. №32].A known stand for testing shock absorbers, comprising a frame with an upper shock absorber mounting bracket fixed thereto and a swing arm, on which the load is mounted, a lower shock absorber mounting bracket and a recording device mounted between the swing arm and the frame, the swing arm being made two shoulders with a swing axis in center, and the load is mounted movably along the entire length of the swinging lever [A. 526796 USSR, MKI G01M 17/04, publ. 08/30/76, bull. No. 32].

Недостатком известной конструкции стенда для испытаний амортизаторов является то, что конструкция не предусматривает возможности испытаний амортизаторов в режиме вынужденных и собственных колебаний.A disadvantage of the known design of the test bench for shock absorbers is that the design does not provide for the possibility of testing shock absorbers in the mode of forced and natural vibrations.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных колебаний, содержащий раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, жестко связанные с рамой и установленные по ее концам две вертикальные стойки, верхний конец одной из которых шарнирно связан с качающимся рычагом, а на другой размещены спусковое и регистрирующее устройства, верхнюю и нижнюю опоры испытуемого виброизолятора с опорными ножками, причем рама выполнена в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, а груз выполнен в виде набора металлических дисков разной массы, отличающийся тем, что он включает в себя установленный на отдельном основании приводной электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения и связанный с ним нагружающий кулачок-эксцентрик, контактирующий со связанной с качающимся рычагом подшипниковой опорой [П.м. 112417 РФ, МКИ G01М 7/02, опубл. 10.01.2012, бюл. №1].The closest in technical essence to the utility model is a test bench for vibration isolators in the forced oscillation mode, comprising a frame, a swing arm, a load mounted movably along the entire length of the swing arm, two vertical posts rigidly connected to the frame, and the upper end of one of which are pivotally connected with a swinging lever, and on the other there are trigger and recording devices, upper and lower supports of the tested vibration isolator with supporting legs, and the frame is made in the form I-beam with a horizontal wall arrangement, a swinging lever in the form of an I-beam with a vertical wall arrangement, and the load is made in the form of a set of metal disks of different masses, characterized in that it includes a direct current drive electric motor mounted on a separate base with adjustable frequency of rotation and the associated cam eccentric in contact with the bearing support connected to the swing arm [Lm. 112417 RF, MKI G01M 7/02, publ. 01/10/2012, bull. No. 1].

Недостатком известной конструкции стенда для испытаний виброизоляторов является то, что она не предусматривает возможности проведения испытаний виброизоляторов в характерном для условий эксплуатации режиме вынужденных и собственных колебаний.A disadvantage of the known design of the stand for testing vibration isolators is that it does not provide for the possibility of testing vibration isolators in the characteristic operating conditions of the mode of forced and natural vibrations.

Задачей полезной модели является создание конструкции стенда для испытаний виброизоляторов, обеспечивающего возможность проведения испытаний виброизоляторов в характерном для условий эксплуатации режиме вынужденных и собственных колебаний.The objective of the utility model is to create a stand design for testing vibration isolators, which provides the ability to test vibration isolators in the typical operating conditions of forced and natural vibrations.

Технический результат - расширение возможностей воспроизведения на стенде характерных для условий эксплуатации режимов вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске для проведения ресурсных испытаний виброизоляторов.The technical result is the expansion of the reproduction capabilities at the stand characteristic for the operating conditions of the modes of forced and natural vibrations of the suspension object on the suspension for carrying out life tests of vibration isolators.

Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний, содержащем раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, жестко связанные с рамой и установленные по ее концам две вертикальные стойки, верхний конец одной из которых шарнирно связан с качающимся рычагом, а на другой размещены спусковое и регистрирующее устройства, верхнюю и нижнюю опоры испытуемого виброизолятора с опорными ножками, причем рама выполнена в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, а груз выполнен в виде набора металлических дисков разной массы, имеется установленный на отдельном основании приводной электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения и связанный с ним нагружающий кулачок с роликом, контактирующим со связанной с качающимся рычагом наклонной контактной площадкой.The specified technical result is achieved by the fact that in the test bench for vibration isolators in the forced and natural vibrations mode, comprising a frame, a swinging arm mounted movably along the entire length of the swinging arm, a load rigidly connected to the frame and two vertical posts installed at its ends, the upper end of one of which it is pivotally connected to a swinging lever, and the trigger and recording devices, the upper and lower supports of the tested vibration isolator with supporting legs are placed on the other, and the frame is made in f beams of an I-beam with a horizontal arrangement of the wall, a swinging lever - in the form of a beam of an I-beam with a vertical arrangement of the wall, and the load is made in the form of a set of metal disks of different masses, there is a direct current drive electric motor with a variable speed and mounted on a separate base and connected with it loading cam with a roller in contact with an inclined contact pad connected to a swing arm.

На фиг.1 изображена схема стенда для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний, на фиг.2 - балка двутаврового профиля качающегося рычага с грузом, на фиг.3 - кронштейн качающегося рычага с контактной площадкой и нагружающий кулачок-с роликом.Figure 1 shows a diagram of a test bench for vibration isolators in the forced and natural mode, figure 2 - beam I-beam profile of the swinging arm with a load, figure 3 - bracket swinging arm with a contact pad and a loading cam with a roller.

Стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний (фиг.1) балку двутаврового профиля рамы 1 с горизонтальным расположением стенки, жестко связанную с рамой 1 установленную на ее конце вертикальную стойку 2, верхний конец которой осью качания 3 шарнирно связан с качающимся рычагом 4, выполненным в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага 4 груз 5, жестко связанную с рамой 1 установленную на ее другом конце вертикальную стойку 6 с размещенными на ней регистрирующим 7 и спусковым 8 устройствами, верхнюю 9 опору испытуемого виброизолятора с опорными ножками 10, нижнюю 11 опору испытуемого виброизолятора с опорными ножками 12, испытуемый виброизолятор 13 и болты 14 крепления рамы 1.Test stand for vibration isolators in the mode of forced and natural vibrations (Fig. 1) an I-beam profile of a frame 1 with a horizontal wall, rigidly connected to the frame 1, a vertical strut 2 installed at its end, the upper end of which is pivotally connected to the swing arm 4 by the swing axis 3 made in the form of a beam of an I-beam with a vertical arrangement of the wall, a load 5 mounted movably along the entire length of the swinging lever 4, rigidly connected to the frame 1, a vertical rack 6 sec installed at its other end placed on it recording 7 and trigger 8 devices, the upper 9 support of the tested vibration isolator with support legs 10, the lower 11 support of the tested vibration isolator with support legs 12, the tested vibration isolator 13 and bolts 14 of the frame 1.

Установленный подвижно по всей длине качающегося рычага 4 груз 5 (фиг.1 и фиг.2) включает в себя набор металлических дисков 15 разного диаметра и разной высоты (а соответственно и разной массы), имеющих центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру стягивающего болта 16, нижний конец которого жестко связан с опорой 17 груза 5, в которой выполнены отверстия 18 для ее крепления при помощи крепежа к верхней полке двутаврового профиля балки качающегося рычага 4, на верхнем конце стягивающего болта 16 установлена гайка 19, скрепляющая набор надеваемых на него металлических дисков груза 5.Installed movably along the entire length of the swing arm 4, the load 5 (Fig. 1 and Fig. 2) includes a set of metal disks 15 of different diameters and different heights (and, accordingly, different weights) having a central hole whose diameter is equal to the diameter of the tightening bolt 16 , the lower end of which is rigidly connected to the support 17 of the load 5, in which the holes 18 are made for its fastening by means of fasteners to the upper flange of the I-beam profile of the swing arm beam 4, a nut 19 is installed at the upper end of the tightening bolt 16, fastening the set aemyh it metal disk load 5.

Нагрузочное устройство стенда для воспроизведения вынужденных колебаний действующей на испытуемый виброизолятор 13 нагрузки включает в себя (фиг.1) установленный на отдельном основании 20 приводной электродвигатель 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения, вал 22 которого через компенсационную муфту 23 связан с установленным в двух подшипниковых опорах 24 и 25 валом 26, на конце которого установлен нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг.1, фиг 3).The load device of the stand for reproducing forced vibrations of the load acting on the vibration isolator 13 under test includes (Fig. 1) a direct-current drive motor 21 with a variable speed mounted on a separate base 20, the shaft 22 of which is connected through a compensation sleeve 23 to the one installed in two bearing bearings 24 and 25 by a shaft 26, at the end of which a loading cam 27 with a roller 28 is installed (FIG. 1, FIG. 3).

С верхней полкой балки двутаврового профиля качающегося рычага 4 неподвижно связан установленный вдоль продольной оси этой полки кронштейн 29, на конце которого наклонная контактная площадка 30, с которой контактирует во время испытаний нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг 3).An arm 29 fixed along the longitudinal axis of this flange 4 is fixedly connected to the upper shelf of the I-beam of the swinging arm 4, at the end of which an inclined contact pad 30, with which the load cam 27 is in contact with the roller 28 (Fig. 3).

Виброизоляторы в условиях эксплуатации испытывают обычно нагрузки со статической и динамической составляющими. Статическая составляющая - это в большинстве случаев вес подрессориваемого объекта. Динамическая составляющая - это переменные во времени воздействия на подрессориваемый объект, связанные с условиями его функционирования. В большинстве случаев эксплуатационные воздействия на подрессориваемый объект носят импульсный характер. В период между предыдущим и последующим импульсными воздействиями подрессориваемый объект в течение некоторого времени совершает вызванные этим воздействием собственные колебания на подвеске. В течение этого периода в упругом элементе виброизолятора имеют место деформации растяжения-сжатия, которые в конечном итоге сказываются на ресурсе виброизолятора. Если в стендовых условиях воспроизводится на испытуемом виброизоляторе режим вынужденных колебаний, при котором в промежутке между импульсными воздействиями не обеспечивается воспроизведение собственных колебаний подрессориваемого объекта, такой режим испытаний не в полной мере соответствует эксплуатационному и результаты таких испытаний не могут считаться достоверными.Vibration isolators under operating conditions usually experience loads with static and dynamic components. The static component is in most cases the weight of the object being sprung. The dynamic component is the time-varying effects on the sprung object associated with the conditions of its functioning. In most cases, operational impacts on the sprung object are pulsed. In the period between the previous and subsequent impulse actions, the sprung object for some time performs its own vibrations caused by this effect on the suspension. During this period, tensile-compression deformations occur in the elastic element of the vibration isolator, which ultimately affect the life of the vibration isolator. If the forced vibration mode is reproduced on the test vibration isolator under bench conditions, in which the natural oscillations of the object being sprung cannot be reproduced between the pulsed actions, this test mode does not fully correspond to the operational one and the results of such tests cannot be considered reliable.

На предлагаемом стенде обеспечивается возможность воспроизведения как статической, так и динамической составляющих характерных для эксплуатации нагрузочных режимов, при которых динамическая составляющая представляет собой сумму вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске.At the proposed stand, it is possible to reproduce both the static and dynamic components of the load conditions characteristic of operation, in which the dynamic component is the sum of the forced and natural vibrations of the suspension object on the suspension.

При установке стандартных выпускаемых промышленностью виброизоляторов в подвеску подрессориваемых объектов необходима информация о том, в течение какого срока эксплуатации будет обеспечена нормальная работа виброизоляторов в подвеске при заданных нагрузках и как будут меняться упруго-демпфирующие характеристики виброизоляторов по мере исчерпания этого срока. Такого же рода информация необходима и для вновь спроектированных и изготовленных виброизоляторов. На предлагаемом стенде обеспечивается возможность проведения необходимых для получения такой информации ресурсных испытаний виброизоляторов.When standard vibration insulators manufactured by the industry are installed in the suspension of suspendable objects, information is needed on how long the normal operation of the vibration insulators in the suspension will be ensured at given loads and how the elastic-damping characteristics of the vibration isolators will change as this period expires. The same kind of information is necessary for newly designed and manufactured vibration isolators. At the proposed stand, it is possible to conduct life tests of vibration isolators necessary for obtaining such information.

Стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных колебаний работает следующим образом. Между верхней 9 и нижней 11 опорами виброизолятора устанавливается испытуемый виброизолятор 13 (фиг.1). При замкнутом спусковом устройстве 8 на верхнюю полку балки двутаврового профиля качающегося рычага 4 на заданном расстоянии от стойки 2 устанавливается груз 5 заданной массы. Масса груза определяется суммарной массой набора составляющих его металлических дисков. Вес груза 5, приведенный к оси испытуемого виброизолятора 13, должен соответствовать приходящейся на один виброизолятор части веса реального подрессориваемого объекта.The test bench for vibration isolators in the forced oscillation mode operates as follows. Between the upper 9 and lower 11 supports of the vibration isolator, the tested vibration isolator 13 is installed (Fig. 1). When the trigger 8 is closed, a load 5 of a given mass is installed on the upper flange of the I-beam of the swing arm 4 at a predetermined distance from the strut 2. The mass of the load is determined by the total mass of the set of metal disks making up it. The weight of the load 5, reduced to the axis of the tested vibration isolator 13, must correspond to the part of the weight of the real sprung object falling on one vibration isolator.

При срабатывании спускового устройства 8 под действием веса груза 5 балка двутаврового профиля качающегося рычага 4 поворачивается относительно оси качания 3 и через скрепленную с ней верхнюю опору 9 испытуемого виброизолятора 13 нагружает виброизолятор (фиг.1). Таким образом обеспечивается действие на испытуемый виброизолятор 13 статической составляющей нагрузки.When the trigger device 8 is triggered by the weight of the load 5, the I-beam of the swing arm 4 is rotated relative to the swing axis 3 and, through the upper support 9 of the tested vibration isolator 13 attached to it, loads the vibration isolator (Fig. 1). This ensures the effect on the tested vibration isolator 13 of the static component of the load.

На конце вала 26 устанавливается нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг.3). При испытаниях величина эксцентриситета оси ролика 28 относительно оси вращения нагружающего кулачка 27 определяет амплитуду импульсного нагружающего воздействия на испытуемый виброизолятор 13. Задается необходимая частота вращения вала электродвигателя 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения (фиг.1), определяющая частоту воспринимаемых испытуемым виброизолятором 13 вынужденных колебаний нагрузки. Таким образом задаются параметры действующей на испытуемый виброизолятор 13 динамической составляющей нагрузки. Приводным электродвигателем 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения нагружающий кулачок 27 с роликом 28 приводится во вращение. В начальный момент контакта ролика 28 с наклонной контактной площадкой 30 импульсное нагружающее воздействие на испытуемый виброизолятор 13 равно нулю, в последний момент контакта - максимуму. В течение каждого оборота нагружающего кулачка 27 после прекращения контакта ролика 28 с наклонной контактной площадкой 30 качающийся рычаг 4 и груз 5, суммарная масса которых соответствует на стенде массе подрессориваемого объекта, совершают собственные колебания под действием силы упругости испытуемого виброизолятора 13.At the end of the shaft 26, a loading cam 27 is installed with a roller 28 (Fig. 3). During testing, the magnitude of the eccentricity of the axis of the roller 28 relative to the axis of rotation of the loading cam 27 determines the amplitude of the pulsed loading action on the tested vibration isolator 13. The required rotation speed of the shaft of the DC motor 21 with an adjustable rotation speed (Fig. 1) determines the frequency of the forced vibrations perceived by the tested vibration isolator 13. load. In this way, the parameters of the dynamic component of the load acting on the tested vibration isolator 13 are set. The drive DC motor 21 with adjustable speed, the load cam 27 with the roller 28 is driven into rotation. At the initial moment of contact of the roller 28 with an inclined contact pad 30, the pulse loading effect on the tested vibration isolator 13 is equal to zero, at the last moment of contact, to the maximum. During each revolution of the loading cam 27 after the termination of the contact of the roller 28 with the inclined contact pad 30, the swing arm 4 and the load 5, the total mass of which corresponds to the mass of the sprung object on the stand, perform their own vibrations under the action of the elastic force of the tested vibration isolator 13.

В заданном таким образом режиме осуществляются ресурсные испытания виброизолятора 13. При этом величина его деформации при нагружении и величина действующего на него в каждый момент времени усилия регистрируются регистрирующим устройством 7 (фиг 1), а основные параметры процесса нагружения записывается на диск ЭВМ. По завершении испытаний аналитический программный пакет ЭВМ по этой записи определяет ресурсные показатели испытуемого виброизолятора 13 и оценивает изменение во времени его виброизолирующих качеств.In the mode set in this way, resource tests of the vibration isolator 13 are carried out. At the same time, the magnitude of its deformation under loading and the magnitude of the force acting on it at each moment of time are recorded by a recording device 7 (Fig. 1), and the main parameters of the loading process are recorded on a computer disk. At the end of the tests, the analytical computer software package from this record determines the resource indicators of the tested vibration isolator 13 and evaluates the change in time of its vibration-isolating qualities.

На следующем этапе возможно проведение испытаний испытуемого виброизолятора 13 с другими статической и динамической составляющими нагрузки. Для изменения величины статической составляющей изменяется масса груза 5 путем изменения суммарной массы набора составляющих его металлических дисков, или с целью изменения плеча действия нагружающего усилия груз 5 перемещается на заданное расстояние по длине качающегося рычага 4 (фиг.1 и фиг.2) и его опора 16 фиксируется при помощи крепежа на верхней полке двутаврового профиля балки этого рычага. Для изменения параметров динамической составляющей на конец вала 26 устанавливается нагружающий кулачок 27 с роликом 28 с другой величиной эксцентриситета оси ролика 28 относительно оси вращения нагружающего кулачка 27 (фиг.3), определяеющей амплитуду импульсного нагружающего воздействия на испытуемый виброизолятор 13 при вынужденных колебаниях, и задается определяемая этим режимом частота вращения приводного электродвигателя 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения, определяющая частоту воспринимаемых испытуемым виброизолятором 13 вынужденных колебаний нагрузки.At the next stage, it is possible to test the tested vibration isolator 13 with other static and dynamic load components. To change the value of the static component, the mass of the load 5 is changed by changing the total mass of the set of metal disks constituting it, or in order to change the shoulder of the action of the loading force, the load 5 moves a predetermined distance along the length of the swinging lever 4 (Fig. 1 and Fig. 2) and its support 16 is fixed using fasteners on the upper flange of the I-beam profile of the beam of this lever. To change the parameters of the dynamic component, a loading cam 27 with a roller 28 is installed at the end of the shaft 26 with a different eccentricity of the axis of the roller 28 relative to the rotation axis of the loading cam 27 (Fig. 3), which determines the amplitude of the pulse loading effect on the tested vibration isolator 13 during forced vibrations, and is set the rotation frequency of the direct current drive electric motor 21 with an adjustable rotation speed determined by this mode, which determines the frequency of the vibration isolation perceived by the subject Hur 13 internally load fluctuations.

Таким образом, за счет того, что конструкция стенда позволяет изменять в широких пределах величину действующей на испытуемый виброизолятор статической составляющей нагрузки путем изменения массы груза или плеча действия усилия от его веса, а также изменять параметры динамической составляющей нагрузки путем изменения эксцентриситета оси ролика нагружающего кулачка относительно его оси вращения и частоты вращения приводного электродвигателя постоянного тока с регулируемой частотой вращения обеспечивается возможность воспроизведения на стенде характерных для условий эксплуатации нагрузочных режимов, при которых динамическая составляющая представляет собой сумму вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске.Thus, due to the fact that the stand design allows changing over a wide range the value of the static component of the load acting on the tested vibration isolator by changing the mass of the load or the shoulder of the action of the force from its weight, as well as changing the parameters of the dynamic component of the load by changing the eccentricity of the axis of the roller of the loading cam relative to its rotational axis and rotational speed of the DC drive electric motor with an adjustable rotational speed provides the ability to reproduce at a stand characteristic of operating conditions of loading modes in which the dynamic component is the sum of the forced and natural vibrations of the suspension object under suspension.

Claims

Test stand for vibration isolators in the forced and natural vibration mode, comprising a frame, a swinging arm, a load mounted movably along the entire length of the swinging arm, two vertical struts rigidly connected to the frame and installed at its ends, the upper end of one of which is pivotally connected to the swinging arm, and on the other there is a trigger and recording device, upper and lower supports of the tested vibration isolator with support legs, and the frame is made in the form of a beam of an I-beam with a horizontal arrangement lowering the wall, the swinging lever is in the form of an I-beam with a vertical wall arrangement, and the load is made in the form of a set of metal disks of different masses, a direct current drive electric motor with an adjustable speed mounted on a separate base, characterized in that it contains a drive shaft connected to the drive shaft variable-speed DC motor with a loading cam with a roller in contact with an inclined contact pad connected to a swing arm.