Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

К.т.н. Дудніков В.С., студент Шевцов М.С.

Дніпропетровський національний університет, Україна

Cтенд для навантаження гвинтових механізмів

Дане повідомлення відноситься до машинобудування, а саме до випробувальної техніки, і може бути використане для випробування гвинтових механізмів при дії осьових навантажень.

Відомий стенд для випробування гвинтових механізмів, що включає станину, на якій закріплені привід обертання, випробовуваний гвинтовий механізм, гідравлічний навантажувальний пристрій, виконаний у вигляді гідроциліндра двосторонньої дії, до обох порожнин якого підведені підводячи-відводячі гідро лінії з встановленими в них регульованими дроселями, при цьому шток навантажувального пристрою кінематично

пов’язаний з поступально рухомим елементом гвинтового механізму [1, рис.2].

В якості приводу обертання використовується навантажувальна гідромашина, забезпечена своєю системою гідроживлення через розподільник. Таким чином, є дві гідравлічні системи, взаємодія яких здійснюється за допомогою складної системи управління, що включає імпульсні датчики положення, цифроаналогові перетворювачі, комутатор, блоки порівняння.

Недоліком відомого стенду є його складність, наявність безлічі допоміжних елементів системи управління, розгалуженість гідравлічних магістралей, підвищена витрата енергії для роботи двох незалежних гідронасосів, що забезпечують роботу двох самостійних гідравлічних систем живлення.

В зв’язку з цим актуальною є задача спрощення конструкції і системи управління, зниження витрат енергії на функціонування стенду.

Поставлена задача вирішується тим, що в стенді для випробування гвинтових механізмів, що включає станину, на якій закріплені привід обертання, випробовуваний гвинтовий механізм, гідравлічний навантажувальний пристрій, виконаний у вигляді гідроциліндра двосторонньої дії, до обох порожнин якого підведені підводячи-відводячі гідролінії зі встановленими в них регульованими дроселями, при цьому шток навантажувального пристрою кінематично пов'язаний з поступально рухомим елементом гвинтового механізму, підводячи-відводячі гідролінії з’єднані між собою за допомогою шарового крану, що виконує роль регульованих дроселів. Крім того, гідроциліндр виконаний двоштоковим.

Сутність технічного рішення пояснюється рисунком, на якому пропонований стенд зображений схематично.

Стенд містить станину 1, на якій закріплений привід обертання 2 у вигляді електродвигуна, випробуваний гвинтовий механізм 3, гідравлічний навантажувальний пристрій 4. Електродвигун 2 кінематично з'єднаний з обертовим гвинтом 5 гвинтового механізму 3, гайка 6 якого жорстко з'єднана зі штоком 7, який поступально переміщається відносно корпусу 8 по направляючій шпонці 9. На корпусі 8 закріплені кінцеві вимикачі 10, 11, які при досягненні штоком 7 своїх крайніх робочих положень подають сигнал на реверсування електродвигуна 2.

Навантажуючий пристрій 4 виконано у вигляді двостороннього гідроциліндра 12, шток якого 13 кінематично пов'язаний зі штоком 7 гвинтового механізму, при цьому між ними встановлено силовимірювальний пристрій 14. Поршень 15 ділить об'єм циліндра на дві порожнини 16, 17, до яких підведені підводячи-відводячі гідролінії 18, 19 відповідно. Гідролінії 18,

19 з'єднуються між собою за допомогою шарового крана 20, який виконує функцію регульованих дроселів в кожній з гідроліній. Шток 13 виконано двостороннім.

Стенд працює таким чином. У початковому стані обидві порожнини гідроціліндра 16, 17 і гідролінії 18, 19 повністю заповнені рідиною, а шаровий кран 20 повністю відкритий. При включенні електродвигуна 2 обертальний рух гвинта 5 з допомогою гайки 6 перетвориться в поступальне переміщення штока 7 відносно корпусу 8 гвинтового механізму 3. Поступальне переміщення штоку 7 через силовимірювальний пристрій 14 передається штоку 13 і поршню 15. Переміщающийся поршень 15 витісняє рідину з порожнин 16 або 17 (залежно від напрямку переміщення поршня 15) через підводячи-відводячі гідролінії 18, 19 відповідно. При повністю відкритому шаровому крані 20 роль нерегульованих дроселів виконують самі підводячи-відводячі гідролінії 18, 19. Створюваний ними гідравлічний опір визначається площею прохідного перерізу гидроліній. У порожнинах 16 або 17 при перекачуванні рідини в іншу порожнину через дросель створюється гідравлічний тиск, що діє на ефективну площу штока 15, завдяки чому на штоку 13 створюється гальмівне осьове зусилля, яке навантажує шток 7 гвинтової передачі. Величина створюваного гальмівного (навантажуючого) зусилля фіксується силовимірювальним пристроєм 14.

Рисунок – Принципова схема стенду

При повороті шарового крану 20 відбувається зменшення площі його прохідного перерізу, що призводить до збільшення протитиску в порожнинах 16, 17 гідроциліндра, а, відповідно, до збільшення гальмівного зусилля. Поворот крана 20 здійснюють до тих пір, поки не буде досягнуто задане значення випробувального зусилля. Після цього робота стенду здійснюється в автоматичному режимі. При досягненні штоком 11 своїх крайніх робочих положень спрацьовують кінцеві вимикачі 10, 11, які по ланцюгу зворотного зв'язку в системі управління подають команду на реверсування електродвигуна 2. При необхідності зміни величини випробувального навантаження встановлюють нове положення шарового крану. При ресурсних випробуваннях гвинтового механізму стенд може бути обладнаний лічильником циклів подвійних ходів штока 11.

При реверсуванні електродвигуна 2 автоматично відбувається реверсування випробувального навантаження, внаслідок чого при випробуваннях працюють обидві бічні поверхні витків нарізі.

Запропонована конструкція стенду відрізняється простотою, універсальністю, дозволяє регулювати випробувальне зусилля в широких межах, що не вимагає витрат енергії на функціонування гідравлічного навантажувального пристрою.

Література

1. А. С. СССР №985485, F15B 19/00. Стенд для испытания винтовых преобразователей, 1982.