Стенд для обкатки и испытания передач с рекуперацией электрической энергии от тормозной машины к приводной

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕДАЧ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ОТ ТОРМОЗНОЙ МАШИНЫ К ПРИВОДНОЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Прищепов Михаил Александрович Гурин Владимир Владимирович Смоленчук Виталий Владимирович Прищепова Елена Михайловна Базулина Татьяна Геннадьевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Стенд для обкатки и испытания передач с рекуперацией электрической энергии от тормозной машины к приводной, содержащий станину с установленной на ней испытуемой передачей, приводной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором,кинематически соединенный с входным валом испытуемой передачи, тормозной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, преобразователь частоты, включенный в питающую сеть с трехфазным дросселем на выходе для питания приводного и тормозного электродвигателей, отличающийся тем, что приводной и тормозной электродвигатели имеют обмотки статора с переключением числа пар полюсов при схеме соединений треугольник - двойная звезда, причем обмотки статора приводного электродвигателя с 96272013.10.30 разным числом полюсов через первый и второй контакторы присоединены к выходу трехфазного дросселя, а обмотки статора тормозного электродвигателя с разным числом полюсов через третий и четвертый контакторы соединены с пятым контактором, вход которого присоединен к выходу трехфазного дросселя, а вал приводного электродвигателя соединен кинематически с валом первого датчика скорости, а вал тормозного электродвигателя - с валом второго датчика скорости, выход первого датчика скорости соединен с первым индикатором скорости, а выход второго датчика скорости соединен со вторым индикатором скорости, выходной вал испытуемой передачи кинематически соединен с входным валом повышающего вариатора, выходной вал которого соединен кинематически с валом ротора тормозного электродвигателя, при этом передаточное отношение по 1 (12) вышающего вариатора составляет от 1 до, где пер - передаточноепер (12) отношение испытуемых передачи- номинальное скольжение приводного и тормозного электродвигателей стенда. 2. Стенд для обкатки и испытания передач с рекуперацией электрической энергии от тормозной машины к приводной по п. 1, отличающийся тем, что содержит дополнительную передачу, аналогичную испытуемой, соединенную с испытуемой так, что выходные валы их соединены между собой, входной вал дополнительной передачи кинематически связан с входным валом повышающего вариатора, выходной вал которого соединен кинематически с валом тормозного электродвигателя, при этом передаточное отношение по 12. вышающего вариатора составляет от 1 до 12(56) 1. А. с. СССР 624132, МПК 01 13/02, 1977. 2. А.с. СССР 1525525, МПК 01 13/02, 1989 (прототип). Полезная модель относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использована для обкатки и испытания передач, например, редукторов при электрическом нагружении с рекуперацией энергии торможения непосредственно от тормозной машины к приводной. Известен стенд для испытания передач с использованием рекуперации электрической энергии, содержащий предназначенные для кинематического соединения с валом испытуемой передачи нагрузочный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и приводной электродвигатель постоянного тока, подключенный к сети переменного тока через регулятор напряжения и соединенный с его выходом выпрямитель, выход которого связан с якорем двигателя постоянного тока 1. Недостаток известного стенда заключается в использовании дорогого и ненадежного двигателя постоянного тока, а также нестандартных блоков согласования и регулирования напряжения, на которых существуют значительные потери энергии при работе стенда в нагрузочном режиме. Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является стенд для обкатки и испытания передачи с рекуперацией электрической энергии, содержащий станину с установленной на ней передачей, кинематически соединенные с ведомым валом передачи тормозной асинхронный электродвигатель и с ведущим валом приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорная обмотка которого через преобразователь частоты подключена к питающей сети 2. 96272013.10.30 Основными недостатками данного стенда являются небольшой диапазон тормозных нагрузок, испытание только одного вида передач и ненадежное управление в режиме торможения. Задача полезной модели - расширение диапазона тормозных нагрузок стенда, обкатка и испытание на стенде механических передач с различным передаточным отношением,повышение надежности управления в режиме обкатки и испытания передач под нагрузкой. Указанная задача достигается тем, что в стенде для обкатки и испытания передач с рекуперацией электрической энергии от тормозной машины к приводной, содержащем станину с установленной на ней испытуемой передачей, приводной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором кинематически соединен с входным валом испытуемой передачи, тормозной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, преобразователь частоты, включенный в питающую сеть с трехфазным дросселем на выходе для питания приводного и тормозного электродвигателей, приводной и тормозной асинхронные электродвигатели имеют обмотки статора с переключением числа пар полюсов при схеме соединения треугольник - двойная звезда, причем обмотки статора приводного электродвигателя с разным числом полюсов через первый и второй контакторы присоединены к выходу трехфазного дросселя, а обмотки статора тормозного электродвигателя с разным числом полюсов через третий и четвертый контакторы соединены с пятым контактором, вход которого присоединен к выходу трехфазного дросселя, а вал приводного электродвигателя соединен кинематически с валом первого датчика скорости, вал тормозного электродвигателя - с валом второго датчика скорости, выход первого датчика скорости соединен с первым индикатором скорости, а выход второго датчика скорости соединен со вторым индикатором скорости, выходной вал испытуемой передачи кинематически соединен с входным валом повышающего вариатора, выходной вал которого соединен кинематически с валом тормозного электродвигателя, при этом передаточное отношение 1 (12) повышающего вариатора составляет от 1 до, где пер - передаточное отно пер (12) шение испытуемых передачи- номинальное скольжение приводного и тормозного электродвигателей стенда стенд содержит дополнительную передачу, аналогичную испытуемой, соединенную с испытуемой так, что выходные валы их соединены между собой,входной вал дополнительной передачи кинематически связан с входным валом повышающего вариатора, выходной вал которого соединен кинематически с валом тормозного электродвигателя, при этом передаточное отношение повышающего вариатора составляет 12. от 1 до 12 На фиг. 1 изображена схема стенда обкатки и испытания передач с рекуперацией электрической энергии при испытании одного редуктора на фиг. 2 - схема механической части стенда при обкатке под нагрузкой двух одинаковых механических передач. Стенд содержит станину (на фиг. 1 не показана) с установленной на ней испытуемой передачей 1, приводной асинхронный электродвигатель 2 и аналогичный тормозной асинхронный электродвигатель 3 имеют обмотки статора с переключением числа полюсов при схеме соединений треугольник - двойная звезда, причем обмотка статора приводного электродвигателя 2, имеющая схему треугольник, через первый контактор 4 подключена к выходу трехфазного дросселя 5, а через второй контактор 6 обмотка статора приводного электродвигателя включена по схеме двойная звезда, вход трехфазного дросселя 5 подключен к преобразователю частоты 7, включенному в сеть 8, обмотка статора тормозного электродвигателя 3, имеющего схему треугольник, через третий контактор 9 и через пятый контактор 10 подключена на выход трехфазного дросселя 5, а через четвертый контактор 11 обмотка статора тормозного электродвигателя 3 включена по схеме двойная звезда. Вал приводного электродвигателя соединен кинематически с валом первого дат 3 96272013.10.30 чика скорости 12, а вал тормозного электродвигателя 3 с валом второго датчика скорости 13,выход первого датчика скорости 12 соединен с первым индикатором скорости 14, а выход второго датчика скорости 13 соединен со вторым индикатором скорости 15, выходной вал испытуемой передачи соединен кинематически с входным валом повышающего вариатора 16,выходной вал которого соединен кинематически с валом ротора тормозного электродвигателя 3. В случае обкатки и испытания соединенных встречно-последовательно дополнительной 17 и испытуемой передач 1 выходные валы их соединены между собой, а входной вал дополнительной передачи 17 кинематически связан с входным валом повышающего вариатора 16, выходной вал которого соединен кинематически с валом тормозного электродвигателя 3 (фиг. 2). Работает стенд следующим образом. Устанавливают на стенде испытуемую передачу 1 и соединяют ее кинематически с повышающим вариатором 16 и с валом приводного электродвигателя 2. При холостой обкатке механической передачи сначала включают второй контактор 6 и пятый контактор 11 (цепи катушек на фиг. 1 не показаны) для соединения обмоток обоих электродвигателей 2 и 3 в схему двойная звезда. Контакторы 4, 9 и 6, 11 сблокированы таким образом, что включение контактора 4 вызывает включение контактора 9, а включение контактора 6 приводит к включению контактора 11. Таким образом,приводной 2 и тормозной 3 электродвигатели всегда имеют одинаковую схему соединения обмоток и, соответственно, одинаковое число полюсов и одинаковую синхронную скорость электромагнитного поля. Включают частотный преобразователь 7 в сеть 8 и, постепенно увеличивая частоту тока, производят обкатку испытуемой передачи 1 на холостом ходу при разной скорости вращения. При обкатке с нагрузкой сначала настраивают повышающий вариатор 16 таким образом, чтобы вал тормозного электродвигателя 3 вращался со скоростью вала приводного электродвигателя 2. Для этого, изменяя передаточное число вариатора, наблюдают за показаниями индикаторов скорости 14 и 15. При равенстве их скоростей включают контактор 10, отчего обмотка статора тормозного электродвигателя 3 включается параллельно обмотке приводного электродвигателя 2. Далее, увеличивая скорость вала тормозного электродвигателя 3, выше его синхронной угловой скорости электромагнитного поля, с помощью повышающего вариатора 16 выводят тормозной электродвигатель 3 в генераторный режим. При этом вырабатываемая тормозным электродвигателем 3 электрическая энергия передается к обмотке приводного электродвигателя 2. При уменьшении или увеличении частоты тока изменяется скорость приводного электродвигателя 2, одновременно изменяется скорость тормозного электродвигателя 3. Но тормозной электродвигатель 3 остается по-прежнему в генераторном режиме торможения. При необходимости обкатки с повышенным тормозным моментом контакторы 10, 6 и 11 отключают, а частоту тока уменьшают до начальной. Включают контакторы 4 и 9, тем самым включают обмотку электродвигателей 2 и 3 в схему треугольник, с помощью преобразователя частоты 7 увеличивают скорость приводного электродвигателя 2 до требуемого значения. Далее с помощью вариатора 16 изменяют скорость тормозного электродвигателя 3 до значения скорости приводного электродвигателя2, наблюдая за показаниями индикаторов скорости 14 и 15. При одинаковой скорости электродвигателей 2 и 3 включают контактор 10 и с помощью вариатора переводят электродвигатель 3 в режим генераторного торможения. При соединении обмоток двигателей 2 и 3 в схему треугольник торможение происходит с большим крутящим моментом и большей тормозной мощностью. На данном стенде можно обкатывать механические передачи, например редукторы, с различным передаточным числом. С помощью повышающего вариатора 16 и индикаторов скорости 14 и 15 можно легко настраивать тормозной электродвигатель 3 в режим генераторного торможения. 4 96272013.10.30 При обкатке и испытании двух одинаковых механических передач (фиг. 2) соединенных встречно-последовательно так, что их выходные валы соединены между собой, а входной вал дополнительной передачи 17 кинематически соединен с входным валом повышающего вариатора 16, выходной вал которого соединен кинематически с валом тормозного электродвигателя 3. В этом случае передаточное отношение повышающего вариатора 16 должно изменяться в меньшем интервале от 1 в сторону уменьшения, что упрощает его конструкцию. Таким образом, применение приводного и тормозного асинхронных электродвигателей с переключением числа полюсов при схеме соединения обмоток треугольник - двойная звезда обеспечивает расширение диапазона тормозных нагрузок стенда в 2 раза. Применение повышающего вариатора при обкатке и испытании механических передач и датчиков скорости приводного и тормозного электродвигателей в сочетании с индикаторами скорости и контактором позволяет надежно настроить тормозной электродвигатель для включения в сеть и дальнейшего перевода его в режим генераторного торможения. Это позволяет обкатывать и испытывать на одном стенде механические передачи с различными передаточными отношениями. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5