Экспериментальная установка для определения действующих усилий на звенья управляющего механизма

АННОТАЦИЯ

Целью настоящей работы является проверка основных результатов теоретических исследований по изучению закона изменения вращающих моментов, возникающих на звеньях управляющего механизма в период управления клиноременным вариатором, и выявления особенностей в динамике поведения цепи управления клиноременных вариаторов.

ABSTRACT

The aim of this work is to verify the main results of theoretical studies on the law of change in the torques arising on the links of the control mechanism during the control of a V-belt variator and to identify features in the dynamics of the control chain of V-belt variators.

Ключевые слова: вариатор, вращающий момент, частота вращения, зубчатая муфта, шкив, тахогенератор, клиновой ремень, электромагнитный порошковый тормоз, тензодатчик, статор тормоза, управляющий электродвигатель.

Keywords: variator, torque, speed, gear clutch, pulley, tachometer, V-belt, electromagnetic powder brake, strain gauge, brake stator, electric motor.

Экспериментальная установка – рис. 1. содержит приводной электродвигатель М постоянного тока типа П52, для которого был смонтирован специальный щит - 18 с целью изменения его частоты вращения. Вал приводного двигателя М через зубчатую муфту - 3 связан с валом ведущего шкива вариатора ВР-1. Один из дисков ведущего шкива подпружинен. Частота вращения двигателя М измерялась при помощи тахогенератора (ТГ)1. Широкий клиновой ремень связывает ведущий и ведомый шкивы вариатора. Вал ведомого шкива через зубчатую муфту - 7 соединен с электромагнитным порошковым тормозом Т, создающим тормозной момент, величиной которого можно управлять с помощью специального электрощита. Статор тормоза опирается на тензобалку с тензодатчиками, сигналы от которых подавались на усилитель - 14 и далее на записывающее  устройство - 16. Тахогенератор (ТГ) - 9 позволяет  следить  за частотой вращения ведомого шкива вариатора. Подвижный диск ведомого шкива перемещается в осевом направлении при помощи управляющего механизма от управляющего электродвигателя МР, частота вращения которого фиксировалась с помощью тахогенератора (ТГ) - 10.

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки

С целью возможности определения вращающего момента на валу управляющего двигателя и изучения динамики управляющего механизма при различных установившихся скоростях управляющего двигателя стандартный двигатель был заменен управляемым двигателем постоянного тока П11. Вал двигателя МР через упругую муфту 20 связан с валом червяка 12. Червячное колесо передачи в центре содержит гайку, взаимодействующую с винтом 13, осевое перемещение S которого передается на вход рычажного механизма, содержащего рычаг 19 воздействующий через шарикоподшипник на подвижный диск ведомого шкива.

Схема управляющего механизма и основные усилия, действующие на звенья рычажного механизма управления, показаны на рис.2. На рычаге 19 наклеены тензодатчики 17 – рис. 1, при помощи которых на рычаге 19 можно экспериментально определять вращающий момент Т_х. Сигналы от тензодатчиков 17 подавались на усилитель 14 и далее синхронно фиксировались с помощью записывающих устройств 15 и 16. Приводной двигатель М установлен пенделем и опирается на тензобалку, на который наклеены тензодатчики, предназначенные для измерения вращающего момента, развиваемого двигателем. Сигналы от тензодатчиков подавались на усилитель 14 и далее на записывающее устройство 15. Управляющий электродвигатель МР также установлен пенделем и его статор опирается на тензобалочку, имеющие тензодатчики, сигналы от которых через усилитель 14 записывались устройством 16. Таким образом, с помощью тензодатчиков фиксировались вращающие моменты, создаваемые электродвигателями М, МР и тормозом Т, а также вращающий момент на рычаге 19 управляющего механизма при управлении вариатором.

Рисунок 2. Схема управляющего механизма

Тахогенераторы 1, 9, 10, связанные с ведущим, ведомым валами вариатора и валом управляющего двигателя, позволяли фиксировать частоту вращения при помощи измерителей на щите управления установкой и одновременно на ленте с помощью записывающего устройства 16.

Тензодатчики двигателей М, МР, тормоза Т и рычага 19 тарировались. К статорам двигателей, тормоза и рычагу 19 крепились рычаги, к которым подвешивались грузы, создающие вращающие моменты. Эти известные тарировочные моменты фиксировались на ленте записывающими устройствами 15 и 16, рис.1.

Для проведения опытов была разработана методика экспериментальных исследований, целью которых является изучение законов изменения вращающих моментов в цепи управляющего механизма клиноременного вариатора при работе управляющего двигателя от момента его включения до выхода на установившийся режим.

Полученные на основе экспериментов результаты всегда содержат некоторую ошибку. Различают ошибки трех типов: систематические, случайные и грубые. Последние иногда называют “промахами”. При оценке случайных погрешностей эксперимента считаем, что случайная величина подчиняется нормальному закону распределения, что широко используется в технике эксперимента [1, 2, 3].

С учетом цели экспериментальных исследований опыты проводились в следующей последовательности [4]: устанавливалась определенная величина тормозного момента; при помощи щита управления задавалась величина угловой скорости приводного электродвигателя в пределах рабочих скоростей ведущего шкива вариатора; в период установившегося режима работы приводного двигателя производился пуск управляющего двигателя МР и фиксировались все указанные выше параметры от начала запуска до выхода на установившиеся режимы работы и далее до остановки; опыты повторялись при различных значениях тормозного момента, частоты вращения приводного двигателя и значениях установившейся скорости вращения управляющего двигателя; опыты производились во всем диапазоне изменения передаточного отношения вариатора.

Список литературы:
1. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 288 с.
2. Мэнли Р.Анализ и обработка записей колебаний.–М.: Машиностроение, 1972.
3. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. –М.: Наука, 1971.
4. Мальцев В.Ф., Набиев М.Б. Экспериментальное исследование управляющего механизма клиноременного вариатора. IV Международная научно-техническая конференция по инерционно-импульсным механизмам, приводам и устройствам: Тез. докл. – Владимир, 1992. – С. 29-30.