Стенд динамических испытаний пружин

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТЕНД ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПРУЖИН(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого(72) Авторы Луковников Вадим Иванович Рудченко Юрий Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого(57) 1. Стенд динамических испытаний пружин, содержащий трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, закрепленный на неподвижной станине, с, по меньшей мере, одним выходным валом и тремя фазными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и позиционный элемент нагрузки, кинематически связанный с выходным валом электродвигателя, отличающийся тем, что позиционный элемент нагрузки представляет собой пружину, подвергаемую испытанию, один конец которой закреплен на станине, а второй кинематически соединен с выходным валом электродвигателя, причем три фазные обмотки соединены параллельно между собой, две из них включены согласно друг другу и встречно третьей. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что источник переменного напряжения является однофазным.(56) 1. Остроумов В.П. Производство винтовых цилиндрических пружин. - . Машиностроение, 1970. - С. 137. 2. Патент Республики Беларусь 4958, 2003. 21562005.09.30 Полезная модель относится к области общего машиностроения, а более конкретно к стендам динамического испытания пружин. Полезная модель может быть использована в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Известен стенд динамического испытания пружин, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, подключенный к трехфазной сети переменного тока, и кривошипно-шатунный механизм с регулируемой длиной кривошипа 1. Недостатком этого стенда является сложность конструкции из-за необходимости в механическом преобразователе вращательного движения в колебательное. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому стенду испытания пружин является стенд для экспресс испытаний пружинных материалов 2, включающий трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, закрепленный на неподвижной станине, с, по меньшей мере, одним выходным валом и тремя фазными обмотками,подключенными к источнику переменного напряжения, и позиционный элемент нагрузки,кинематически связанный с валом электродвигателя. Первая и вторая фазные обмотки включены последовательно встречно между собой, а третья подключена последовательно согласно по отношению ко второй, а позиционный элемент нагрузки представляет собой маятник. Недостатком данного стенда является небольшая амплитуда колебания электромагнитного момента двигателя и наличие специально установленного маятникового позиционного элемента для получения автоколебательного режима. Задачей полезной модели является повышение амплитуды колебания электромагнитного момента и упрощение конструкции стенда. Поставленная задача достигается тем, что в стенде динамического испытания пружин,включающем трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, закрепленный на неподвижной станине, с, по меньшей мере, одним выходным валом и тремя фазными обмотками, подключенными к источнику переменного напряжения, и позиционный элемент нагрузки, кинематически связанный с выходным валом электродвигателя, согласно полезной модели, позиционный элемент нагрузки представляет собой пружину, подвергаемую испытанию, один конец которой закреплен на станине, а второй кинематически соединен с выходным валом электродвигателя, причем три фазные обмотки подключены к источнику однофазного переменного напряжения, соединены параллельно между собой,две из них включены согласно друг другу и встречно третьей. Благодаря параллельному подключению трех фазных обмоток к источнику однофазного переменного напряжения, увеличивается фазный ток через обмотки, что ведет к увеличению магнитодвижущей силы (далее по тексту - МДС), и, как следствие, возрастает амплитуда колебания электромагнитного момента двигателя. В предлагаемой конструкции стенда не требуется специально вводить позиционный элемент нагрузки для создания автоколебательного режима, так как функцию этого элемента выполняет испытуемая пружина, что ведет к упрощению конструкции заявляемого стенда. На фиг. 1 представлена схема, поясняющая конструкцию стенда, на фиг. 2 - схема подключения фазных обмоток к источнику однофазного переменного напряжения, на фиг. 3 пространственное изображение относительных МДС фазных обмоток. Стенд динамических испытаний пружин (фиг. 1) включает трехфазный асинхронный электродвигатель 1, закрепленный на неподвижной станине 2, вал 3 которого кинематически связан с испытуемой пружиной 4, вторым концом пружина крепится к станине. Устройство работает следующим образом. При подключении к фазным обмоткам , , двигателя (фиг. 2) источника однофазного переменного напряжения по ним протекает ток, который создает неподвижное в пространстве пульсирующее с частотой сети магнитное поле. При этом в обмотке ротора наводится электродвижущая сила (далее по тексту ЭДС) и начинает протекать ток. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем возникают силы, результирующий момент которых относительно оси вращения 2 21562005.09.30 оказывается равным нулю. Если же ротору внешним усилием придать начальную скорость, то он начинает развивать момент и разгоняться. Это объясняется тем, что в обмотке ротора вследствие того, что она пересекает магнитное поле, возникает еще одна ЭДС и ток. В результате взаимодействия этого тока с полем статора создается вращающий момент. По мере разгона электродвигателя, момент, создаваемый пружиной, вначале помогает электродвигателю, а затем начинает противодействовать. По мере увеличения угла поворота вала от начального положения позиционный момент от действия пружины увеличивается. При равенстве позиционного момента и момента двигателя последний останавливается. Далее аналогично. Фазные обмотки ,ивключены между собой параллельно, что обеспечивает максимальный фазный ток в обмотках и, как следствие, максимальную амплитуду колебания момента двигателя. При этом относительная суммарная МДС(фиг. 3) равна геометрической сумме относительных МДС отдельных фазных обмоток , ,(, , ). При геометрическом сложении относительных МДС (, , ) трех фазных обмоток,две из которых включены согласно между собой и встречно третьей, имеем результирующую относительную МДС , которая в два раза больше МДС любой отдельно взятой фазной обмотки. Таким образом, использование трех обмоток, подключенных по схеме,представленной на фиг. 2, обеспечивает наибольшую МДС. В данной конструкции стенда для получения автоколебательного движения не требуется применение специального позиционного элемента нагрузки (маятника или пружины),так как он присутствует здесь естественным образом в виде испытуемой пружины. Таким образом, по сравнению с известными, заявляемый стенд динамических испытаний пружин, построенный на базе автоколебательной электромеханической системы,обеспечивает повышенную амплитуду колебания электромагнитного момента с одновременным упрощением конструкции. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.