Патент на изобретение №2276341

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к испытательной технике. Устройство состоит из прикладывающего силу средства, механизма преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение виброизолятор, средств, непосредственно обеспечивающих места прикладываемой силы. Механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент состоит из трех опор, одна – неподвижная центральная подшипниковая и две – боковые, установленные осесимметрично на общем основании, между которыми устанавливаются по одному виброизолятору. Крепление “неподвижных” планок виброизоляторов со стороны боковых опор неподвижное, а крепление “подвижных” планок виброизоляторов со стороны неподвижной центральной подшипниковой опоры допускает только поворот планки без изгиба и осуществляется при помощи оси, которая выполнена с одной стороны с резьбой под соответствующее отверстие “подвижной” планки, а с другой – с гладкой поверхностью в виде цапфы под отверстие подшипника неподвижной центральной опоры, общего коромысла с серьгами по краям, одна присоединена через составной рычаг к “подвижной” планке одного виброизолятора с помощью крепежных средств, а другая – к “подвижной” планке второго виброизолятора. Средства, обеспечивающие место прикладываемой силы, выполнены в виде стаканов с внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью, один из которых со стороны общего основания имеет резьбовую цапфу, которая заворачивается через отверстие на общем основании в предварительно предусмотренное резьбовое отверстие в неподвижной центральной подшипниковой опоре, а второй со стороны основания стакана выполнен с проушиной, которая крепится с возможностью поворота в средней части коромысла с помощью крепежной оси, или в виде только проушин. Технический результат: усовершенствование устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники и применяется при определении силовой характеристики и крутильной жесткости виброизоляторов, соединительных упругих муфт, коленчатых валов и других элементов машин.

Известно устройство для экспериментального определения силовой характеристики и жесткости соединений сложной формы, например коленчатого вала поршневых машин, описанное в книге “Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС. Л.: Судостроение, 1968, с.43, рис.14а” /1/.

Устройство содержит прикладывающее силу средство, механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение коленчатый вал, и средство, непосредственно обеспечивающее места прикладываемой силы.

Прикладывающее силу средство является подвеской с гирями на специальном грузовом рычаге.

Механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение коленчатый вал, выполнен в виде несимметричной конструкции и состоит из одного двуплечевого рычага, закрепленного симметрично на торцевой части фланца коленчатого вала, коромысла с неподвижной опорой в центре и двумя серьгами по краям, одна из которых соединена с одним концом двуплечевого рычага, а другая – с одним концом грузового рычага, другой конец которого с помощью третьей серьги соединен с вторым концом двуплечевого рычага, т.е. в виде замкнутой цепной системы рычагов и звеньев. Однако с учетом крепления на соответствующем основании с опорами коленчатого вала, что на рисунке известного устройства не изображено, указанное устройство имеет сложную конструкцию.

Статистическую силовую характеристику виброизоляторов, особенно резиновых, тросовых, металлической сетчатой структуры (МР) и т.д., снимают предпочтительно при постоянной скорости деформирования от 1 до 15 мм/мин (см., например, Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л.: Судостроение, 1965, с.435-438 /2/).

Поэтому обеспечить указанное требование на известном устройстве невозможно из-за способа нагружения скручивающим моментом с помощью подвески с гирями, так как полученные при этом результаты будут весьма приближенными.

С другой стороны, точка приложения подвески с гирями относительно неподвижной точки в средней части коромысла смещена, т.е. механизм является несимметричным, и поэтому известное устройство не обеспечивает возможность использования в качестве прикладывающей силу испытательной машины.

Это связано с тем, что в испытательных машинах захваты для крепления образца или устройства расположены осесимметрично, и при растягивающих или сжимающих усилиях захваты должны воспринимать их без переносов и изгибов.

Известно также устройство для испытания упругих муфт (патент РФ №2206880) /3/, содержащее основание, две передвигаемые опоры, испытуемую муфту, составной вильчатый механизм, средства, непосредственно обеспечивающие точки прикладываемой силы (прототип).

Однако поскольку устройство главным образом предназначено для испытания упругих муфт, то соответствующие габаритные размеры (особенно диаметр муфты) и крутильная их жесткость существенно превышают габаритные размеры и жесткости виброизоляторов. Кроме этого, испытуемый образец несимметричен относительно точек прикладываемых сил, что существенно при использовании испытательных машин.

Таким образом, известное устройство имеет резервы по усовершенствованию.

Изобретение направлено на усовершенствование устройств для определения силовой характеристики и крутильной жесткости виброизоляторов.

Это достигается за счет того, что:

1) механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение виброизолятор, выполнен в виде симметричной конструкции;

2) средства, непосредственно обеспечивающие места прикладываемых сил через, например, захваты испытательной машины ручным нагружением или нагруженнием с помощью гирь, выполнены симметричными.

На фиг.1 представлен вид устройства по продольной плоскости, на фиг.2 – вид сверху и на фиг.3 – вид с торца.

Устройство состоит из общего основания 1, трех опор, одна – неподвижная центральная подшипниковая 2 и две – боковые 3, 4 (фиг.1, 2), двух специальных составных рычагов 5, 6, двух серег 7, 8, коромысла 9, средств 10, 11 (фиг.2, 3) крепления мест прикладываемых сил к захватам испытательной машины, двух испытуемых виброизоляторов 12, 13 (фиг.1, 2), состоящих из опорных планок или пластин 14, 15 с упругим элементом, элементов крепления 16, 17 (фиг.1), опор 2, 3, 4 (фиг.1, 2) к общему основанию 1 (фиг.1, 2, 3), элементов крепления 18, 19, 20, 21 (фиг.1, 2) и установки виброизоляторов 12, 13 в устройстве, элементов 22, 23 (фиг.1, 2), выполненных в виде пластин и шайб, регулирующих расстояние между боковыми опорами 3, 4, обеспечивающих испытание виброизоляторов 12, 13 других типоразмеров.

Составные рычаги 5, 6 (фиг.3) состоят из двух частей, а именно из самих рычагов 5, 6 и полукруглых дисков 24, 25, соединенных между собой ступенчато с помощью промежуточных втулок 26 (фиг.1, 2) и крепежных средств 27, 28 (фиг.1-3). С другой стороны диски 24, 25 винтами 29 (фиг.1, 2) закреплены к соответствующим “опорно-подвижным” планкам 15 виброизоляторов 12, 13.

Центральная подшипниковая опора 2 выполнена с отверстием, где установлены предпочтительно два подшипника качения 30, 31 (фиг.1, 2), в отверстиях которых устанавливается гладкая часть осей 18, 19, резьбовая часть которых заворачивается в резьбовые отверстия “подвижных” планок 15 виброизоляторов 12, 13. Крепление “неподвижных” планок 14 виброизоляторов 12, 13 производится к боковым опорам 3, 4 неподвижно с помощью болтов 20, 21 с фиксацией от проворачивания штифтами (на фигурах не показано).

Продольное перемещение боковых опор 3, 4 обеспечивается также пазами, выполненными или на общем основании 1, или на боковых опорах 3, 4 в предварительно предусмотренных дополнительных площадках с применением крепежных средств (на фигурах не показаны).

Крепление элементов 5 и 7, 7 и 9, 9 и 11, 6 и 8, 8 и 9 осуществляется с помощью осей 32 (фиг.2, 3).

Допускается также вместо подшипников качения 30, 31 применение или подшипников скольжения, или просто отверстий с хорошо обработанной поверхностью. При этом перед испытанием достаточно смазать отверстия осей 18, 19.

Работа устройства заключается в следующем.

Устройство в сборе с двумя образцами испытуемых виброизоляторов 12, 13 устанавливают между захватами и колоннами универсальной испытательной машины, например, марки УМ-5 или УММ-5 (на фиг.1-3 не показаны), а затем производят крепление элементов 10 и 11 (фиг.1, 3) к соответствующим захватам испытательной машины.

Выбирается значение максимальной силы и с учетом плеч рычагов 5, 24, 6, 25 определяется заданный максимальный момент скручивания упругого элемента виброизоляторов 12, 13, а также соответствующее значение угла закручивания или поворота.

Определяют необходимое количество замеров с определенным шагом прикладывающего усилия от 0° до максимального значения.

Запускается испытательная машина для режима ручного или автоматического управления.

При этом сначала производится ступенчатое с выбранным шагом нагружение виброизоляторов 12, 13 с регистрацией прикладывающего усилия (момента) и соответствующего угла скручивания, а затем в обратной последовательности ступенчатое их разгружение с регистрацией тех же параметров.

По полученным значениям получают восходящую и нисходящую ветви кривой “момент – угловая деформация”, и так как данные, соответствующие процессам нагружения и разгружения, не совпадают, то графическое изображение представляет из себя замкнутую кривую – петлю гистерезиса.

Каждому значению скручивающего момента отвечают два значения угла скручивания. Определив средние точки углов скручивания, через них проводят кривую, которая (для линейных виброизоляторов) оказывается близкой к прямой. Тангенс угла наклона этой линии к координатной оси скручивающего момента выражает крутильную жесткость виброизолятора.

Однако для стабилизации упругодемпфирующих характеристик испытания виброизоляторов следует производить не менее трех циклов, а устройство обеспечивает испытание любых типов виброизоляторов на кручение, для чего на полукруглых пластинах 24, 25 высверливаются соответствующие отверстия для крепления, а по высоте регулируются, например, пластинами 22 и шайбами 23 (фиг.1, 2).

Новизна изобретения выявлена из сравнения с прототипом [3] и заключается в следующем: прикладывающим силу средством является испытательная машина на растяжение – сжатие или подвеска с гирями, или ручное нагружение (на фиг.1-3 не представлены); механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение виброизолятор, выполнен в виде симметричной конструкции, состоящей из трех опор, одна – неподвижная центральная подшипниковая 2 и две – продольно передвигаемые боковые 3, 4, установленные на общем основании 1, между которыми устанавливаются по одному виброизолятору 12, 13, при этом крепление “неподвижных” планок 14 виброизоляторов со стороны боковых опор 3, 4 неподвижное и осуществляется крепежными средствами 20, 21, а крепление “подвижных” планок 15 виброизоляторов 12, 13 со стороны неподвижной центральной подшипниковой опоры 2 допускает только поворот планки 15 без изгиба и осуществляется при помощи специальных осей 18, 19, которые выполнены с одной стороны с резьбой под соответствующее отверстие “подвижной” планки 15, а с другой – с гладкой поверхностью в виде цапфы под соответствующие отверстия подшипников 30, 31 неподвижной центральной опоры 2, общего коромысла 9 с серьгами 7, 8 по краям, одна из которых 7 присоединена через специальный составной рычаг 5, 25 к “подвижной” планке 15 одного виброизолятора 13 с помощью крепежных средств 28, 29, а другая 8 – к “подвижной” планке 15 второго виброизолятора 12, средств, непосредственно обеспечивающих места прикладываемой силы, выполненных или в виде стаканов 10, 11 с внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью, один из которых 10 со стороны общего основания 1 имеет резьбовую цапфу, которая заворачивается через отверстие на общем основании 1 в предварительно предусмотренное резьбовое отверстие в неподвижной центральной подшипниковой опоре 2, а второй 11 со стороны основания стакана выполнен с проушиной, которая хранится с возможностью поворота в средней части коромысла 9 с помощью крепежной оси 32, или в виде только проушин в зависимости от конструкции захватов испытательной машины. Продольное перемещение боковых опор 3, 4 обеспечивается с помощью регулируемых пластин 22 и шайб 23, установленных между торцевыми плоскостями общего основания 1 и вертикально поперечными плоскостями опор 3, 4 с применением крепежных деталей.

Таким образом, изобретение соответствует критерию “новизна”.

Какие-либо другие устройства для определения крутильной жесткости виброизоляторов с указанными выше преимуществами, особенностями и отличительными признаками нам не известны.

Источники информации

1. Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС. Л.: Судостроение, 1968, с.43, рис.14а.

2. Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л.: Судостроение, 1965, с.435-438.

3. Патент РФ №2206880, G 01 M 7/06,13/00, 17/00, Бюл. №7, 20.06.2003 (Прототип).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ (к фиг.1-3)

1 – общее основание устройства;

2 – неподвижная центральная подшипниковая опора;

3, 4 – боковые опоры;

5, 6 – специальные составные рычаги;

7, 8 – серьги;

9 – коромысло;

10, 11 – средства крепления мест прикладываемых сил к захватам испытательной машины;

12, 13 – испытуемые виброизоляторы;

14 – “неподвижная” опорная планка виброизолятора;

15 – “подвижная” опорная планка виброизолятора;

16 – крепежное средство неподвижной центральной подшипниковой опоры 2;

17 – крепежное средство боковых опор 3, 4;

18, 19 – оси специальные;

20, 21 – болты;

22 – регулировочная пластина;

23 – регулировочная шайба;

24, 25 – полукруглые диски рычагов 5, 6;

26 – промежуточная втулка;

27 – крепежное болтовое соединение;

28 – штифт;

29 – винт;

30, 31 – подшипники качения;

32 – ось.

Формула изобретения

Устройство для определения крутильной жесткости виброизоляторов, содержащее прикладывающее силу средство, механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение виброизолятор, средства, непосредственно обеспечивающие места прикладываемой силы, отличающееся тем, что механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение виброизолятор, выполнен в виде симметричной конструкции, состоящей из трех опор, одна – неподвижная центральная подшипниковая и две – боковые, установленные осесимметрично на общем основании, между которыми устанавливается по одному виброизолятору, при этом крепление “неподвижных” планок виброизоляторов со стороны боковых опор неподвижное и осуществляется крепежными средствами, а крепление “подвижных” планок виброизоляторов со стороны неподвижной центральной подшипниковой опоры допускает только поворот планки без изгиба и осуществляется при помощи специальной оси, которая выполнена с одной стороны с резьбой под соответствующее отверстие “подвижной” планки, а с другой – с гладкой поверхностью в виде цапфы под отверстие подшипника неподвижной центральной опоры, общего коромысла с серьгами по краям, одна из которых присоединена через специальный составной рычаг к “подвижной” планке одного виброизолятора с помощью крепежных средств, а другая – к “подвижной” планке второго виброизолятора, средств, непосредственно обеспечивающих места прикладываемой силы, выполненных в виде стаканов с внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью, один из которых со стороны общего основания имеет резьбовую цапфу, которая заворачивается через отверстие на общем основании в предварительно предусмотренное резьбовое отверстие в неподвижной центральной подшипниковой опоре, а второй со стороны основания стакана выполнен с проушиной, которая крепится с возможностью поворота в средней части коромысла с помощью крепежной оси, или в виде только проушин.

РИСУНКИ