RU2064170C1

RU2064170C1 - Stand to test machine and its units

Info

Publication number: RU2064170C1
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Поликарпов
Original assignee: Вячеслав Александрович Поликарпов
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: power engineering, testing equipment. SUBSTANCE: invention is intended for measurement of torque and rotational speed. Stand includes energy machine with units of power provision, control and adjustment, measurement device with converters having rotational speed torque sensors. Shaft of machine is joined with the aid of driving or mobile coupling to input shaft of measurement device which output shaft is joined to shaft of machine. Device and machine are mounted immobile. Connection oif shaft of device with shaft of machine is manufactured in the form of rigid transmission. Device and rigid transmission are positioned in body which can also house machine. Rigid transmission and device can be placed in different bodies. Rigid transmission can be geared, chain or in the form of shaft. Machine can be manufactured of several aggregates. It can be coupled to auxiliary gear fabricated in the form of fan. EFFECT: expanded application field. 10 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике с энергетическим приводом и может быть использовано для измерения вращающего момента и частоты вращения или мощности с передачей энергии вращения объекту испытания /рабочей машине, узлу, механизму/ при прокручивании и поглощении энергии при торможении объекта /энергетической машины, двигателя, турбины/ во время работы, испытания, обкатки и диагностирования в условиях производства, эксплуатации и ремонта, а также при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. The invention relates to a test drive with an energy drive and can be used to measure torque and speed or power with the transfer of rotation energy to the test object / working machine, assembly, mechanism / when scrolling and absorbing energy when braking an object / power machine, engine, turbine / during operation, testing, running-in and diagnostics in the conditions of production, operation and repair, as well as during research and development work.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:
На фиг. 1 изображена схема конструкции стенда для испытания машины и ее узлов, реализующая данное предложение, в котором жесткая передача выполнена зубчатой, а объектом испытания "Д" является машина в виде двигателя внутреннего сгорания ДВС.The invention is illustrated graphic materials, where:
In FIG. 1 shows a design diagram of a test bench for testing the machine and its components, which implements this proposal, in which the hard drive is gear, and the test object "D" is a machine in the form of an internal combustion engine of an internal combustion engine.

На фиг. 2 показан вариант исполнения того же стенда, у которого жесткая передача выполнена в виде вала. In FIG. 2 shows an embodiment of the same stand, in which a rigid transmission is made in the form of a shaft.

На фиг. 3 показан вариант выполнения стенда с одним корпусом, в котором установлены измерительное устройство с подвижным рычагом, жесткая зубчатая передача и энергетическая машина с вспомогательным энергетическим устройством. In FIG. Figure 3 shows an embodiment of a stand with one housing in which a measuring device with a movable arm, a rigid gear transmission and an energy machine with an auxiliary energy device are installed.

На фиг. 4 то же самое с двумя корпусами, в которых установлены измерительное устройство с торсионным валом и жесткая передача в виде коробки скоростей, а энергетическая машина выполнена из двух агрегатов при последовательном соединении их валов. In FIG. 4 is the same with two cases in which a measuring device with a torsion shaft and a rigid transmission in the form of a gearbox are installed, and the power machine is made of two units with serial connection of their shafts.

На фиг. 5 то же самое с корпусом, в котором установлены измерительное устройство с подвижным рычагом и жесткая зубчатая передача с коробкой передач, а энергетическая машина выполнена из двух агрегатов при параллельном соединении их валов. In FIG. 5 is the same with the case, in which the measuring device with a movable lever and a rigid gear transmission with a gearbox are installed, and the power machine is made of two units with parallel connection of their shafts.

Стенд /фиг.1/ содержит карданную передачу 1 /приводную или подвижную муфту/, присоединенную к валу испытуемой машины "Д" и к входному валу 2 измерительного устройства 3, которое содержит преобразователь частоты вращения 4 и датчик 5, соединенный с регистратором 6, и преобразователь моментов 7, датчик 8, соединенный с регистратором 9 для измерения крутящего момента, и датчик 10, соединенный с регистратором 11 для измерения момента сопротивления /допускается применение одного датчика 8 для измерения указанных моментов/, а также жесткую передачу с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15, при этом вал 15 связан с выходным валом 16, который соединен с валом энергетической машины 17, а она присоединена к блоку 18 энергообеспечения и рекуперации. The stand / Fig. 1 / contains a cardan drive 1 / drive or movable coupling / connected to the shaft of the test machine "D" and to the input shaft 2 of the measuring device 3, which contains a speed converter 4 and a sensor 5 connected to the recorder 6, and a moment transducer 7, a sensor 8 connected to a recorder 9 for measuring torque, and a sensor 10 connected to a registrar 11 for measuring the resistance moment / it is allowed to use one sensor 8 to measure the indicated moments /, as well as a hard transmission with a tooth atymi wheels 12, 13 and shafts 14, 15, the shaft 15 is connected to an output shaft 16 which is connected to the power shaft of the machine 17, and it is attached to the block 18 of power supply and recovery.

Дополнительно /фиг.2/ показан вариант исполнения этого-же стенда, когда жесткая передача выполнена в виде вала 14, связанного с выходным валом 19, который соединен с валом энергетической машины 17. В этом случае из конструкции исключаются часть корпуса 3, зубчатые колеса 12, 13 и валы 15, 16 /на схеме показано пунктирными линиями/. Additionally / FIG. 2/, an embodiment of the same stand is shown, when the rigid transmission is made in the form of a shaft 14 connected to an output shaft 19, which is connected to the shaft of the energy machine 17. In this case, part of the housing 3, gears 12 are excluded , 13 and shafts 15, 16 / the diagram shows the dashed lines /.

Кроме того, стенд /фиг. 1, 2 и др./ содержит пульт оператора 20 с блоками управления и регулирования, а при необходимости соответствующие системы автоматизации и программирования, приборы 21 электросиловой части стенда, приборы 22 параметров испытуемой машины, соответствующие им вторичные преобразователи 23 и датчики 24, в также ручное 25 и электродистанционное 26 управление машиной "Д". In addition, the stand / Fig. 1, 2, etc. / contains an operator panel 20 with control and regulation units, and, if necessary, appropriate automation and programming systems, devices 21 of the electric power part of the stand, devices 22 of the parameters of the tested machine, their corresponding secondary transducers 23 and sensors 24, also manual 25 and remote control 26 of the machine "D".

Для безопасности работы карданная передача 1 и входной вал 2 имеют защитное ограждение /на фиг. 1, 2 и др. не показано/. For safe operation, the cardan drive 1 and the input shaft 2 have a protective guard / in FIG. 1, 2, etc. not shown.

На фиг.3 показан вариант стенда с одним корпусом, в котором установлены преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5, преобразователь 7 моментов с датчиками 8, 10, жесткая передача с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15, 16 и энергетическая машина 17 в виде электромашины с вспомогательным вентилятором 27. Все датчики 5, 8, 10 соединены через вторичные преобразователи 23 с соответствующими регистраторами 6, 9, 11, расположенными на пульте оператора 20. Преобразователь 7 моментов выполнен в виде двуплечего рычага, один конец которого расположен на оси поворота, закрепленной в корпусе, а другой для передачи силы от преобразованного момента, опирается на противодействующий элемент датчика силы 8 крутящего момента при торможении или датчика силы 10 момента сопротивления при прокручивании. Жесткая передача выполнена зубчатыми колесами 12, 13 с валами 14, 15, при этом входной вал 2 объединен с валом 14 и расположен в подшипниках подвижного рычага 7, а выходной вал 16 объединен с валом 15 и валом энергетической машины 17. Figure 3 shows a variant of the stand with one case, in which a speed converter 4 with a sensor 5 is installed, a torque converter 7 with sensors 8, 10, a hard drive with gears 12, 13 and shafts 14, 15, 16 and an energy machine 17 in the form of an electric machine with an auxiliary fan 27. All sensors 5, 8, 10 are connected via secondary converters 23 to the corresponding recorders 6, 9, 11 located on the operator panel 20. The moment converter 7 is made in the form of a two-shouldered lever, one end of which is located on the axis by Orochi fixed in the housing, and the other for transmitting power from the transformed points, based on the reaction force sensor element 8 during braking torque or force sensor 10, the moment of resistance when scrolling. A rigid transmission is made by gears 12, 13 with shafts 14, 15, while the input shaft 2 is combined with the shaft 14 and located in the bearings of the movable arm 7, and the output shaft 16 is combined with the shaft 15 and the shaft of the energy machine 17.

На фиг. 4 показан вариант стенда с двумя корпусами в одном из них установлено измерительное устройство 3, содержащее преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5 и преобразователь 7 моментов с датчиком 8, в другом корпусе жесткая передача в виде коробки скоростей 28. Выходной вал 16 соединен с валом энергетической машины. Преобразователь 7 моментов выполнен в виде торсионного вала определенной длины и диаметра с двумя зубчатыми дисками по концам, а на уровне зубьев каждого диска расположены источник света и фотодатчики 5, 8, соединенные через вторичные преобразователи 23 с регистратором 9 для измерений моментов при торможении и прокручивании. Один из зубчатых дисков использован как преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5 и регистратором 6. Зубчатые колеса 12 коробки скоростей 28 выполнены из трех зубчатых колес, разных по диаметрам и числу зубьев и закрепленных на валу 14. Зубчатые колеса 13 выполнены блоком из трех шестерен, который может перемещаться по шлицам на валу 15 для зацепления с одним из соответствующих зубчатых колес 12. Энергетическая машина 17 выполнена из двух агрегатов - электромашины и индукторного тормоза 29, при этом выходной вал 16 соединен последовательно через вал электромашины с валом индукторного тормоза 29. Измерительное устройство 3 неподвижно закреплено на корпусе коробки скоростей 28, которая вместе с энергетическими агрегатами 17, 29 установлены неподвижно на станине 30. In FIG. 4 shows a variant of the stand with two cases, in one of them a measuring device 3 is installed, comprising a speed converter 4 with a sensor 5 and a torque converter 7 with a sensor 8, in the other case a rigid transmission in the form of a gearbox 28. The output shaft 16 is connected to the energy shaft cars. The moment converter 7 is made in the form of a torsion shaft of a certain length and diameter with two gear disks at the ends, and at the level of the teeth of each disk there is a light source and photosensors 5, 8 connected through secondary converters 23 to a recorder 9 for measuring moments during braking and scrolling. One of the gear disks is used as a speed converter 4 with a sensor 5 and a recorder 6. The gears 12 of the gearbox 28 are made of three gears, different in diameter and number of teeth, and mounted on the shaft 14. The gears 13 are made of a block of three gears, which can move along the slots on the shaft 15 for engagement with one of the corresponding gears 12. The energy machine 17 is made of two units - an electric machine and an induction brake 29, while the output shaft 16 is connected in series with shaft of electric machines with an inductor shaft brake 29. The measuring device 3 is fixedly secured to the gearbox housing 28, which together with the power units 17, 29 fixedly mounted on the frame 30.

На фиг.5 показан вариант стенда с корпусом 31 имеющим промежуточный вал 32, при этом в корпусе установлены преобразователь частоты вращения 4 с датчиком 5, а на промежуточном валу преобразователь 7 моментов в виде подвижного рычага с зубчатым колесом 12, закреплено зубчатое колесо 13 и на шлицах подвижный блок 33 из двух шестерен, который может перемещаться для зацепления с зубчатыми колесами 34, разных по диаметру и числу зубьев и закрепленных на валу 15, соединенном с выходным валом 16 и валом энергетической машины 17. Такая конструкция позволяет выполнить соосность выходного вала 16 с входным валом 2. Все датчики 5, 8, 10 соединены с соответствующими регистраторами 6, 9, 11, блоками управления и регулирования, а также, при необходимости, с системами автоматизации и программирования. Энергетическая машина 17 состоит из двух агрегатов электромашины, вал которой параллельно соединен цепной или клиноременной передачей 35 с валом гидравлического тормоза 36. Корпус 31 с измерительным устройством и жесткой передачей, электромашина 17 и гидротормоз 36 установлены неподвижно на станине 30. Figure 5 shows a variant of the stand with the housing 31 having an intermediate shaft 32, while the rotational speed converter 4 with the sensor 5 is installed in the housing, and the torque converter 7 in the form of a movable lever with the gear wheel 12 is mounted on the intermediate shaft, the gear wheel 13 is fixed and the slots, a movable block 33 of two gears, which can be moved for engagement with gears 34, different in diameter and number of teeth, and mounted on a shaft 15 connected to the output shaft 16 and the shaft of the energy machine 17. This design allows you to olnit alignment of the output shaft 16 to the input shaft 2. All the sensors 5, 8, 10 are connected to respective recorders 6, 9, 11, control units, and also, if necessary, to the automation and programming systems. The energy machine 17 consists of two units of an electric machine, the shaft of which is connected in parallel with a chain or V-belt transmission 35 with the hydraulic brake shaft 36. The housing 31 with a measuring device and a rigid transmission, the electric machine 17 and the hydraulic brake 36 are mounted motionless on the bed 30.

При работе стенда для испытаний машины "Д" /фиг. 1, 2/ во время торможения, например двигателя внутреннего сгорания /ДВС/, крутящий момент и частота вращения от вала двигателя, через карданную передачу 1 передаются на входной вал 2 измерителя 3, преобразователи частоты 4, момента 7 и жесткую передачу с зубчатыми колесами 12, 13 и валами 14, 15. Преобразователь частоты вращения 4 и датчик 5 передает сигнал через вторичный преобразователь 23 к регистратору 6, а преобразователь 7 крутящего момента и датчик 8 через вторичный преобразователь 23 передает сигнал к регистратору 9. В этом случае первоначальное измерение момента и частоты вращения исключает влияние на точность измерений различных потерь в последующих механизмах жесткой передачи, которые будут составлять дополнительную нагрузку к основному тормозу - энергетической машине 17. When the test bench of the machine "D" / Fig. 1, 2 / during braking, for example, an internal combustion engine / internal combustion engine /, the torque and speed from the engine shaft are transmitted via cardan drive 1 to input shaft 2 of meter 3, frequency converters 4, moment 7 and a hard gear with gears 12 , 13 and shafts 14, 15. The speed converter 4 and the sensor 5 transmits a signal through the secondary converter 23 to the recorder 6, and the torque converter 7 and the sensor 8 through the secondary converter 23 transmits a signal to the registrar 9. In this case, the initial and the measurement of torque and speed excludes the influence on the measurement accuracy of various losses in subsequent hard transmission mechanisms, which will add an additional load to the main brake - energy machine 17.

После измерения момента и частоты вращения жесткая передача через передаточное число зубчатой передачи 12, 13 передает измененными момент и частоту вращения на вал 15 и на выходной вал 16 или 19, соединенный с валом энергетической машины 17, которая присоединена к блоку 18 энергообеспечения и рекуперации для поглощения тормозной мощности, вырабатываемой двигателем "Д", и передачи ее в электросеть. Изменение режимов работы и контроль за работой стенда и двигателя осуществляется с пульта оператора 20 с блоками управления и регулирования, где имеются ручное 25 и электродистанционное 26 управление подачей топлива в двигатель, а также приборы 21 электросиловой части стенда и приборы 22 параметров ДВС. Для автоматизации процессов испытания, обкатки двигателя и стабилизации работы стенд оборудуется существующими системами автоматизации и программирования. After measuring the moment and speed, the hard transmission through the gear ratio of the gear 12, 13 transfers the moment and speed to the shaft 15 and to the output shaft 16 or 19, connected to the shaft of the energy machine 17, which is connected to the power supply and recovery unit 18 for absorption braking power generated by the engine "D", and transmitting it to the mains. Changing the operating modes and monitoring the operation of the stand and the engine is carried out from the operator’s panel 20 with control and regulation units, where there are manual 25 and remote control 26 fuel supply to the engine, as well as devices 21 of the power section of the stand and devices 22 of the internal combustion engine parameters. To automate the testing processes, engine break-in and stabilize the work, the stand is equipped with existing automation and programming systems.

При работе стенда для испытаний двигателя "Д" во время прокручивания, энергетическая машина 17 становится электродвигателем и за счет электроэнергии от блока энергообеспечения 18, через выходной вал 16 или 19 измерителя с жесткой передачей, передает энергию прокручивания на входной вал 2, карданную передачу 1 и вал двигателя "Д". Тогда момент сопротивления прокручиванию и частота вращения передаются на преобразователи 7 и 4, где с помощью датчиков 10 и 5 регистраторами 11 и 6 производятся измерения. When the test bench for the engine "D" is running during spinning, the energy machine 17 becomes an electric motor and, due to the electricity from the power supply unit 18, transmits the scroll energy to the input shaft 2, cardan gear 1 and, through the output shaft 16 or 19 of the meter with a hard drive motor shaft "D". Then the moment of resistance to rolling and the rotation frequency are transmitted to the transducers 7 and 4, where measurements are made using sensors 10 and 5 by the registrars 11 and 6.

В тех случаях, когда для испытания машины "Д" и ее узлов требуется только торможение или только прокручивание с измерением крутящего момента или момента сопротивления, стенд для испытания машины и ее узлов может быть конструктивно переоборудован в тормозной или прокручивающий следующим образом. In those cases when testing the machine "D" and its components only requires braking or only scrolling with the measurement of torque or torque, the test bench for testing the machine and its components can be structurally converted into a brake or scrolling as follows.

Тормозной стенд для испытания машины и ее узлов содержит измеритель 3 /фиг. 1 и др./, в котором для измерения крутящего момента используется преобразователь 7 с датчиком 8 и соответствующие им вторичный преобразователь 23 с регистратором 9. В этом случае из конструкции исключаются соответствующая часть преобразователя 7, датчик 10, часть вторичного преобразователя 23 и регистратор 11. Энергетическая машина 17 в данной конструкции стенда выполнена в виде тормоза с соответствующими блоками обеспечения, например гидротормоз, индукторный тормоз и другие виды тормозных устройств. The brake stand for testing the machine and its components contains a meter 3 / Fig. 1 and others /, in which a transducer 7 with a sensor 8 and a corresponding secondary transducer 23 with a recorder 9 are used to measure the torque. In this case, the corresponding part of the transducer 7, the sensor 10, part of the secondary transducer 23 and the registrar 11 are excluded from the design. The energy machine 17 in this stand design is made in the form of a brake with corresponding support units, for example a hydraulic brake, an induction brake and other types of brake devices.

Прокручивающий стенд для испытания машины и ее узлов содержит измеритель 3 /фиг. 1 и др./, в котором для измерения момента сопротивления используется преобразователь 7 с датчиком 10 и соответствующие им вторичный преобразователь 23 с регистратором 11. В этом случае из конструкции исключаются соответствующая часть преобразователя 7, датчик 8, часть вторичного преобразователя 23 с регистратором 9. Энергетическая машина 17 в данной конструкции стенда выполнена в виде энергетического привода с соответствующими блоками энергообеспечения, например электродвигатели, тепловые двигатели, пневматические и другие виды прокручивающих устройств. Scrolling stand for testing the machine and its components contains a meter 3 / Fig. 1 and others /, in which a transducer 7 with a sensor 10 and a corresponding secondary transducer 23 with a recorder 11 are used to measure the resistance moment. In this case, the corresponding part of the transducer 7, the sensor 8, part of the secondary transducer 23 with the registrar 9 are excluded from the design. The energy machine 17 in this stand design is made in the form of an energy drive with corresponding power supply units, for example, electric motors, heat engines, pneumatic and other types of scrolling their devices.

Работа стенда при его использовании для торможения или прокручивания идентична описанной выше. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 The operation of the stand when using it for braking or scrolling is identical to that described above. YYY2 YYY4

Claims

1. A test bench for the machine and its components, comprising an energy machine with power supply, control and regulation units, a measuring device with a converter having speed and torque sensors, characterized in that the machine shaft is connected to the input shaft of the measuring device by means of a drive or movable coupling the output shaft of which is connected to the shaft of the energy machine, and the measuring device and the energy machine are stationary.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the connection of the output shaft of the measuring device with the shaft of the energy machine is made in the form of a rigid transmission, the latter being mounted motionless relative to the energy machine and the measuring device.

3. The stand according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with a housing in which a measuring device and a hard transmission are installed.

4. The stand on PP. 1 and 2, characterized in that it is equipped with two housings in which a measuring device and a hard gear are respectively installed.

5. The stand according to paragraphs 1 to 3, characterized in that in the housing in which the measuring device and the hard drive are installed, an energy machine is additionally located.

6. The stand according to claim 2, characterized in that the hard drive is gear.

7. The stand according to claim 2, characterized in that the rigid transmission is made chain.

8. The stand according to claim 2, characterized in that the rigid transmission is made in the form of a shaft.

9. The stand according to paragraphs 1-8, characterized in that the energy machine is associated with an auxiliary energy device made in the form of a fan.

10. The stand according to paragraphs 1-9, characterized in that the energy machine is made of several units.