RU2714848C1

RU2714848C1 - Test bench for testing winch

Info

Publication number: RU2714848C1
Application number: RU2019125248A
Authority: RU
Inventors: Антон Вячеславович Москвичев; Никита Владимирович Сорока
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2020-02-19

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: invention relates to the field of test equipment in machine building and can be used for complex tests of winches. Proposed device comprises hydraulic plant, drive, brake, loading device with drive drum and cable-laying machine, mounting part with frame. Mounting plate is mounted on the frame through a strain-gauge force sensor and a resilient element with possibility of longitudinal movement along the frame guide rollers. Loading device drum is connected through gear transmissions, intermediate shafts, reduction gears and couplings with frequency-regulated electric motors. Stand automatic control system is connected to the strain gauge force sensor and the hydraulic motor main motor through the flow meter.

EFFECT: technical result consists in obtaining required error of force reproduction on traction winch cable, possibility of stabilizing rotation processes of drive drum without considerable fluctuations of its rotation frequency and accordingly forces on rope of tested traction winch in test mode.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытательной техники в машиностроении и может быть использовано для проведения комплексных испытаний лебедок.The invention relates to the field of testing equipment in mechanical engineering and can be used for complex testing of winches.

Известна конструкция стенда для испытания тяговой лебедки (а.с. СССР № 1518698, МПК⁴ G01M 19/00, опубл. 30.10.1989, Бюл. № 40), содержащая привод, гидроустановку с блоком управления, регулирования и контроля гидросистемы испытываемой лебедки, нагружающее устройство с тросоукладчиком и механизмом обтяжки троса. Привод содержит асинхронный двигатель, который через зубчатые передачи, а также телескопический и карданный валы связан с ведущим валом испытуемой лебедки. С двигателем кинематически соединен нагнетающий насос, а между двигателем и лебедкой установлена фрикционная муфта сцепления с гидравлическим управлением. Гидроустановка стенда содержит бак с рабочей жидкостью, оборудованный системой электронагрева и автоматического регулирования температуры рабочей жидкости. На баке установлена контрольно-измерительная аппаратура: распределители, реле давления, расходомеры, откачивающий насос, напорные золотники. В гидрокинематическую схему стенда входят откачивающий насос и гидравлический дисковый тормоз. Реле давления и распределители соединены между собой электрическими линиями связи, входящими в автоматическую систему управления стендом. Нагружающее устройство содержит барабан, который через передачу, редуктор и нагружатель связан с двигателем постоянного тока. Нагружатель выполнен в виде динамометрического электромагнитного порошкового тормоза, служащего в качестве задатчика усилия на тросе. A known design of the test bench for traction winch (AS USSR No. 1518698, IPC ⁴ G01M 19/00, publ. 10/30/1989, Bull. No. 40), containing a drive, hydraulic installation with a control unit, regulation and control of the hydraulic system of the tested winch, a loading device with a cable layer and a cable-tightening mechanism. The drive contains an induction motor, which is connected to the drive shaft of the tested winch through gears, as well as telescopic and cardan shafts. A pressure pump is kinematically connected to the engine, and a hydraulic friction clutch is installed between the engine and the winch. The hydraulic installation of the stand contains a tank with a working fluid, equipped with an electric heating system and automatic control of the temperature of the working fluid. Instrumentation equipment is installed on the tank: distributors, pressure switches, flow meters, a suction pump, pressure spools. The hydrokinematic scheme of the stand includes a pumping pump and a hydraulic disc brake. Pressure switches and distributors are interconnected by electric communication lines included in the automatic control system of the stand. The loading device comprises a drum, which is connected to a direct current motor through a transmission, a reducer and a loading device. The loader is made in the form of a dynamometric electromagnetic powder brake, which serves as a force adjuster on the cable.

Данная конструкция стенда выбрана в качестве прототипа. This stand design is selected as a prototype.

Недостатком конструкции стенда является то, что нагружающее устройство, в состав которого входит нагружатель, служащий в качестве задатчика усилия на тросе, выполненный в виде динамометрического электромагнитного порошкового тормоза, не обеспечивает точность измерения, воспроизводимого усилия на тросе тяговой лебедки и обладает низкой скоростью реакции на изменение усилия на тросе испытуемой тяговой лебедки. The disadvantage of the stand design is that the loading device, which includes a loader that serves as a force adjuster on the cable, made in the form of a dynamometric electromagnetic powder brake, does not provide accuracy of measurement, reproducible force on the cable of the traction winch and has a low reaction rate to change efforts on the cable of the tested traction winch.

Кроме того, наличие дополнительных электрогидравлических элементов системы управления стендом, используемых для обеспечения автоматизации режимов испытания создает сложность конструкции стенда.In addition, the presence of additional electro-hydraulic elements of the bench control system used to ensure automation of the test modes creates a complexity in the design of the bench.

Технический результат, достигаемый от использования заявленного изобретения, заключается в обеспечении точности измерения, воспроизводимого усилия на тросе испытуемой тяговой лебедки, что в свою очередь позволяет имитировать нагрузки, возникающие в тяговой лебедке при эксплуатации.The technical result achieved by using the claimed invention is to ensure the accuracy of the measurement, reproducible force on the cable of the tested traction winch, which in turn allows you to simulate the loads that occur in the traction winch during operation.

Дополнительный технический результат, достигаемый от заявленного изобретения, заключается в стабилизации процессов вращения приводного барабана без значительных колебаний частоты его вращения, и соответственно, усилий на тросе испытуемой тяговой лебедки в режиме испытания.An additional technical result achieved from the claimed invention is to stabilize the processes of rotation of the drive drum without significant fluctuations in the frequency of its rotation, and accordingly, the efforts on the cable of the tested traction winch in the test mode.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявленный стенд для испытания тяговой лебедки, содержащий связанные системой электроавтоматики гидроустановку, тормоз, нагружающее устройство с приводным барабаном и тросоукладчиком, дополнительно содержит установочную часть с рамой, монтажную плиту с возможностью продольного перемещения по направляющим роликам рамы, закрепленную через тензометрический датчик силы с одной стороны, и упругий элемент с противоположной, нагружающее устройство включающее барабан, кинематически связанный через зубчатые передачи, промежуточные валы, редукторы и муфты, оборудованные колодочными тормозами, с частотно-регулируемыми электродвигателями, контролируемыми системой автоматического управления, связанной с тензометрическим датчиком силы и электродвигателем главной линии гидроустановки через расходомер.The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed test bench for the traction winch, containing a hydraulic installation connected by an electric automation system, a brake, a loading device with a drive drum and a cable layer, further comprises an installation part with a frame, a mounting plate with the possibility of longitudinal movement along the guide rollers of the frame, fixed through a strain gauge force sensor on one side and an elastic element on the opposite, a loading device including a drum, kinemati finely connected through gears, intermediate shafts, gearboxes and clutches equipped with block brakes, with frequency-controlled electric motors controlled by an automatic control system associated with a strain gauge force sensor and an electric motor of the hydraulic main line through a flow meter.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическим материалом на фиг. 1, на котором показана гидрокинематическая схема стенда для испытания тяговой лебедки. The essence of the claimed invention is illustrated by the graphic material in FIG. 1, which shows a hydrokinematic diagram of a stand for testing a traction winch.

Стенд для испытания тяговой лебедки 1 содержит установочную часть 2, нагружающее устройство 3 с тросоукладчиком 4, гидравлическую станцию 5 и технологическую лебедку (не показана).The test stand for the traction winch 1 comprises an installation part 2, a loading device 3 with a cable layer 4, a hydraulic station 5 and a technological winch (not shown).

Установочная часть 2 содержит раму 6 с установленной на ней монтажной плитой 7, имеющей возможность продольного перемещения по раме 6, и закрепленной на ней через тензометрический датчик силы 8 с одной стороны и упругий элемент 9 с противоположной стороны.The mounting part 2 comprises a frame 6 with a mounting plate 7 mounted thereon, having longitudinal movement along the frame 6, and mounted on it through a strain gauge force sensor 8 on one side and an elastic element 9 on the opposite side.

Нагружающее устройство 3 содержит барабан 10, который через зубчатые передачи 11 и 12, промежуточные валы 13 и 14, редукторы 15 и 16, муфты 17 и 18 с установленными на них колодочными тормозами 19 и 20, связан с частотно регулируемыми электродвигателями 21 и 22 соответственно. The loading device 3 comprises a drum 10, which is connected to frequency-controlled electric motors 21 and 22, respectively, through gears 11 and 12, intermediate shafts 13 and 14, gears 15 and 16, clutches 17 and 18 with shoe brakes 19 and 20 mounted on them.

Тросоукладчик 4 содержит ходовой винт 23, через зубчатую передачу 24 кинематически связанный с барабаном 10, и установленную на нем гайку 25, несущую направляющий блок 26 для троса 41. При этом передаточное отношение зубчатых пар 13 и 24, шаг навивки на барабане 10 и резьбы на винте 23 выбраны таким образом, чтобы при работе стенда обеспечивалась нормальная укладка троса на барабан.The cable layer 4 contains a lead screw 23, through a gear 24 kinematically connected with the drum 10, and a nut 25 mounted on it, carrying a guide block 26 for the cable 41. In this case, the gear ratio of the gear pairs 13 and 24, the winding step on the drum 10 and thread on the screw 23 is selected so that when the stand is working, normal cable laying on the drum is ensured.

В отличие от вышеуказанного прототипа, в котором испытуемое изделие приводится в движение механическим приводом, заявленное изобретение предназначено для испытания тяговых лебедок с гидравлическим приводом. С этой целью в конструкции стенда предусмотрена гидравлическая станция 5, обеспечивающая подачу необходимого количества рабочей жидкости под определенным давлением к гидромотору 39 испытуемого изделия.Unlike the above prototype, in which the test product is driven by a mechanical drive, the claimed invention is intended for testing traction winches with a hydraulic drive. For this purpose, a hydraulic station 5 is provided in the stand design, which provides the supply of the required amount of working fluid under a certain pressure to the hydraulic motor 39 of the test product.

Гидравлическая станция 5 стенда содержит бак 27 с рабочей жидкостью. The hydraulic station 5 of the stand contains a tank 27 with the working fluid.

На баке установлена контрольно-распределительная аппаратура: расходомер 33, гидрораспределители 34 и 35, предохранительные клапаны 36 и 37. Control and distribution equipment is installed on the tank: a flow meter 33, hydrodistributors 34 and 35, and safety valves 36 and 37.

В состав гидравлической станции 5, также входят теплообменный аппарат 32, насос 28 главной гидравлической линии и насос 30 вспомогательной гидравлической линии, связанные соответственно с электродвигателями 29 и 31. Расходомер 33 и электродвигатель 29 соединены между собой электрической линией связи 38, входящей в систему автоматического управления стендом.The hydraulic station 5 also includes a heat exchanger 32, a main hydraulic line pump 28 and an auxiliary hydraulic line pump 30 associated with electric motors 29 and 31, respectively. A flow meter 33 and an electric motor 29 are interconnected by an electric communication line 38 included in the automatic control system stand.

Необходимый поток рабочей жидкости, регулируемый системой управления стендом посредством расходомера 33 и электродвигателя 29, под нужным давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 36, подается по главной гидравлической линии от насоса 28 к гидромотору 39 испытуемого изделия через гидрораспределитель 34, переключающий режимы выдачи и намотки троса 41 испытуемой тяговой лебедки 1.The required flow of working fluid, regulated by the control system of the stand by means of a flow meter 33 and an electric motor 29, under the required pressure determined by the setting of the safety valve 36, is supplied through the main hydraulic line from the pump 28 to the hydraulic motor 39 of the test product through the control valve 34, switching the issuing and winding of the cable 41 tested traction winch 1.

Гидравлическая станция 5 оснащена вспомогательной гидравлической линией, предназначенной для подачи рабочей жидкости к тормозу и фрикциону испытуемой тяговой лебедки 1 от насоса 30 через распределитель 35 под давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 37. The hydraulic station 5 is equipped with an auxiliary hydraulic line designed to supply the working fluid to the brake and friction of the tested traction winch 1 from the pump 30 through the distributor 35 under pressure determined by the setting of the safety valve 37.

Теплообменный аппарат 32 охлаждает рабочую жидкость, возвращающуюся от испытуемой тяговой лебедки 1 в бак 27.The heat exchanger 32 cools the working fluid returning from the tested traction winch 1 to the tank 27.

Система автоматического управления стендом осуществляет функциональную связь исполнительных элементов стенда, путем поддержания значения усилия на тросе 41 тяговой лебедки 1 в пределах заданного допуска, контролируя и регулируя крутящий момент, создаваемый электродвигателями 21 и 22, и поддерживая частоту вращения электродвигателя 29, для обеспечения установленной величины подачи рабочей жидкости к испытуемому изделию, проходящей через расходомер 33.The automatic control system of the bench provides functional communication of the executive elements of the stand, by maintaining the force value on the cable 41 of the traction winch 1 within the specified tolerance, by monitoring and adjusting the torque generated by the electric motors 21 and 22, and maintaining the frequency of rotation of the electric motor 29, to ensure a set feed rate working fluid to the test product passing through the flow meter 33.

Стенд может работать в двух режимах: испытания (обкатки) лебедки и обтяжки троса.The stand can operate in two modes: testing (running) of the winch and cable tightening.

Стенд в режиме испытания (обкатки) лебедки работает следующим образом. Перед началом работы на стенде, испытуемую тяговую лебедку 1 устанавливают и закрепляют на установочной части 2 стенда. После этого к тяговой лебедке 1 подключаются рукава высокого давления, подводящие рабочую жидкость от гидравлической станции 5. Конец троса 41 мерной длины закрепляют на барабане 10 и наматывают на него электродвигателями 21 и 22 через тросоукладчик 4. Затем второй конец троса 41 пропускают через тяговое устройство лебедки и закрепляют на барабане 40 испытуемой тяговой лебедки 1. Далее на пульте управления стендом включают режим «Намотка», и тяговая лебедка 1 перематывает трос 41 с барабана 10 на барабан 40 с заданными усилием и скоростью, контролируемыми системой автоматического управления стенда. Причем это усилие создается за счет работы гидромотора 39, приводящего в работу тяговое устройство лебедки и наматывающего трос 41 на барабан 40, и электродвигателей 21 и 22, работающих в генераторном режиме, тормозящих барабан 10. При этом большая часть электроэнергии, затрачиваемая на подачу рабочей жидкости от гидравлической станции 5 к испытуемой тяговой лебедке 1, возвращается обратно в сеть.The stand in the test mode (run-in) of the winch operates as follows. Before starting work on the stand, the tested traction winch 1 is installed and fixed on the installation part 2 of the stand. After that, high-pressure hoses are connected to the traction winch 1, supplying the working fluid from the hydraulic station 5. The end of the measured length cable 41 is fixed on the drum 10 and wound on it by electric motors 21 and 22 through the cable layer 4. Then the second end of the cable 41 is passed through the winch traction device and fixed on the drum 40 of the tested traction winch 1. Next, on the stand control panel, the “Winding” mode is turned on, and the traction winch 1 rewinds the cable 41 from the drum 10 to the drum 40 with a predetermined force and speed, the controller emymi system of automatic control of the stand. Moreover, this effort is created due to the operation of the hydraulic motor 39, which drives the winch traction device and the cable winder 41 onto the drum 40, and the electric motors 21 and 22 operating in the generator mode, inhibiting the drum 10. In this case, most of the energy used to supply the working fluid from the hydraulic station 5 to the tested traction winch 1, returns back to the network.

Усилие, возникающее на тросе 41, при его наматывании тяговым устройством испытуемой лебедки 1 на барабан 40, за счет торможения барабана 10 электродвигателями 21 и 22, передается от испытуемой тяговой лебедки 1, установленной на монтажной плите 7, имеющей возможность продольного перемещения по направляющим роликам рамы 6, на тензометрический датчик силы 8 жестко зафиксированный на раме.The force arising on the cable 41, when it is wound by the traction device of the test winch 1 to the drum 40, due to the braking of the drum 10 by the electric motors 21 and 22, is transmitted from the tested traction winch 1 mounted on the mounting plate 7, with the possibility of longitudinal movement along the guide rollers of the frame 6, the strain gauge force sensor 8 is rigidly fixed to the frame.

Для сброса показаний тензометрического датчика силы 8, после снятия нагрузки с троса 41, предусмотрен упругий элемент 9. В конце цикла перемотки троса с барабана 10 нагружающего устройства 3 на барабан 40 тяговой лебедки 1, в работу включатся колодочные тормоза 19 и 20, которые окончательно останавливают барабан 10, уменьшая при этом время его полной остановки.To reset the readings of the strain gauge force sensor 8, after removing the load from the cable 41, an elastic element 9 is provided. At the end of the cycle of rewinding the cable from the drum 10 of the loading device 3 to the drum 40 of the traction winch 1, the shoe brakes 19 and 20 will finally work, which finally stop drum 10, while reducing the time it stops completely.

После окончания намотки троса на барабан 40 тяговой лебедки 1, на пульте управления стендом включают режим «Выдача», и тяговая лебедка 1 начинает выдавать трос, который наматывается на барабан 10, приводимый в движение электродвигателями 21 и 22, при этом один электродвигатель вращает барабан 10, а второй электродвигатель притормаживает его моментом меньшим, чем требуется для вращения барабана, но большим, чем динамический момент барабана. Это позволяет стабилизировать процесс вращения барабана 10, избегая значительных колебаний его частоты вращения, и, соответственно, усилий на тросе 41 в режимах разгона и торможения. After the winding of the cable on the drum 40 of the traction winch 1, on the control panel stand switch on the mode "Issue", and the traction winch 1 begins to issue a cable that is wound on the drum 10, driven by electric motors 21 and 22, while one electric motor rotates the drum 10 and the second electric motor slows it down with a torque less than that required for the rotation of the drum, but greater than the dynamic moment of the drum. This allows you to stabilize the rotation process of the drum 10, avoiding significant fluctuations in its frequency of rotation, and, accordingly, the efforts on the cable 41 in acceleration and braking modes.

Таким образом, тяговая лебедка 1 выполняет несколько циклов намотки и выдачи троса 41 с различными величинами усилий на тросе и различными скоростями намотки и выдачи троса, заданными техническими требованиями на испытуемое изделие. После окончания всех работ тяговая лебедка 1 снимается с установочной части 2 и отправляется на следующую операцию. Thus, the traction winch 1 performs several cycles of winding and issuing the cable 41 with different forces on the cable and different speeds of winding and issuing the cable, given the technical requirements for the test product. After all work is completed, the traction winch 1 is removed from the installation part 2 and sent to the next operation.

Порядок работы стенда в режиме обтяжки троса аналогичен порядку работы стенда в режиме испытания (обкатки) лебедки, но вместо испытуемой тяговой лебедки 1 на установочную часть 2 монтируется технологическая лебедка. Величина усилия на тросе, скорость выдачи и намотки троса при работе в этом режиме устанавливаются технологическим процессом.The order of operation of the stand in the mode of tightening the cable is similar to the order of operation of the stand in the test (running) mode of the winch, but instead of the tested traction winch 1, a technological winch is mounted on the installation part 2. The magnitude of the effort on the cable, the speed of issuing and winding the cable when working in this mode are set by the technological process.

Работа стенда в режимах испытания (обкатки) лебедки и обтяжки троса автоматизированы. Величина усилия на тросе в процессе испытания лебедки и обтяжки троса может изменяться по заданной программе испытаний в автоматическом режиме и контролируется системой управления стендом.The work of the stand in the test (run-in) modes of the winch and cable tightening is automated. The magnitude of the effort on the cable during the testing of the winch and cable fitting can be changed according to the specified test program in automatic mode and is controlled by the bench control system.

Claims

A stand for testing a traction winch, comprising a hydraulic installation connected by an electric automation system, a brake, a loading device with a drive drum and a cable layer, characterized in that it further comprises an installation part with a frame, a mounting plate with the possibility of longitudinal movement along the guide rollers of the frame, fixed through a strain gauge force sensor with one side, and the elastic element with the opposite, a loading device comprising a drum kinematically connected through gears, between nye shafts, gearboxes and couplings equipped with drum brakes, with variable-speed motors controlled by an automatic control system associated with a strain gauge force sensor and the motor of the main line through the hydro meter.