Учебно-лабораторный комплекс для определения параметров работы узлов электромеханического привода

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Серенков Павел Степанович Лысенко Виктор Григорьевич Шапарь Валерий Алексеевич Минько Дмитрий Вацлавович Парханович Анастасия Владимировна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) 1. Учебно-лабораторный комплекс для определения параметров работы узлов электромеханического привода, содержащий плиту, с размещенным на ней редуктором, входной вал которого соединен с валом электродвигателя, а выходной - с устройством создания нагрузки, контроллер с органами управления электродвигателем, отличающийся тем, что снабжен несущим каркасом ступенчатой формы с горизонтальной и вертикальной поверхностями, на горизонтальной поверхности которого размещена плита, а на вертикальной - контроллер с органами управления электродвигателем, редуктор выполнен с возможностью изменения передаточного отношения, устройство создания нагрузки содержит корпус, снаружи которого в направляющих установлен подвижный стол,а внутри - кинематические элементы привода подвижного стола, кроме того, по меньшей мере одна из стенок корпуса редуктора и одна из стенок корпуса устройства создания нагрузки выполнены из оптически прозрачного материала, подвижный стол снабжен концевыми выключателями, электрически связанными с контроллером, соединения валов и подвижный стол закрыты защитными кожухами, которые выполнены из оптически прозрачного материала и снабжены устройствами блокировки включения электродвигателя,электрически связанными с контроллером. 91682013.04.30 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод устройства создания нагрузки содержит передачу винт-гайка, а подвижный стол установлен с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих скольжения. 3. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что подвижный стол установлен с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих качения. 4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод устройства создания нагрузки содержит червячную передачу, а подвижный стол установлен с возможностью углового реверсивного перемещения в направляющих скольжения. 5. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что подвижный стол установлен с возможностью углового реверсивного перемещения в направляющих качения.(56) 1. Лабораторный комплекс по исследованию элементной базы машин. Интернетисточник //-./103 2. Автоматизированный лабораторный комплекс Детали машин - передачи редукторные. Интернет-источник //////.231-79. Полезная модель относится к оборудованию для изучения студентами конструкции и практического определения параметров работы узлов электромеханического привода. Известен лабораторный комплекс по исследованию элементной базы машин 1, включающий в себя электродвигатель, ременную (цепную) передачу, муфту, зубчатый цилиндрический (червячный) редуктор и нагрузочное устройство (колодочный или дисковый тормоз). Недостатками известного устройства является то, что оно не обеспечивает многофункциональность, наглядность и безопасность работы, так как не предусматривает возможности замены отдельных конструктивных элементов, не обеспечивает изменения кинематических характеристик и не снабжено защитными элементами. Наиболее близким к предлагаемому устройству является автоматизированный лабораторный комплекс Детали машин - передачи редукторные 2, содержащий плиту с размещенными на ней редуктором, входной вал которого соединен с валом электродвигателя,а выходной - с устройством создания нагрузки, контроллер с органами управления электродвигателем. Известное устройство обеспечивает измерение основных характеристик редукторов КПД, моментов, скоростей вращения, мощностей на входном и выходном валах. Недостатком прототипа является отсутствие наглядности и функциональности, так как его конструкция не позволяет осуществлять замену кинематических элементов редуктора и устройства создания нагрузки во время проведения лабораторных занятий. Отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие создавать и изучать режимы работы при возвратно-поступательном и возвратно-вращательном движении, кинематические элементы устройств заключены в непрозрачные корпуса. Не обеспечена безопасность, в частности,отсутствуют защитные кожухи на движущихся частях, а также отсутствуют элементы,блокирующие работу электродвигателя при попытке снятия защитных кожухов. Кроме того, на безопасность работы с известным комплексом оказывает влияние то, что его конструктивные элементы расположены на поверхности плиты в одной плоскости с органами управления контроллером. Это не обеспечивает сохранность органов управления при монтаже-демонтаже конструктивных элементов и создает вероятность случайного запуска электродвигателя во время проведения занятий. 2 91682013.04.30 Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении наглядности, функциональности и безопасности использования учебно-лабораторного комплекса. Поставленная задача достигается тем, что учебно-лабораторный комплекс для определения параметров работы узлов электромеханического привода, содержащий плиту, с размещенными на ней редуктором, входной вал которого соединен с валом электродвигателя, а выходной - с устройством создания нагрузки, контроллер с органами управления электродвигателем, снабжен несущим каркасом ступенчатой формы с горизонтальной и вертикальной поверхностями, на горизонтальной поверхности которого размещена плита,а на вертикальной - контроллер с органами управления электродвигателем, редуктор выполнен с возможностью изменения передаточного отношения, устройство создания нагрузки содержит корпус, снаружи которого в направляющих установлен подвижный стол,а внутри - кинематические элементы привода подвижного стола, кроме того, по меньшей мере одна из стенок корпуса редуктора и одна из стенок корпуса устройства создания нагрузки выполнены из оптически прозрачного материала, подвижный стол снабжен концевыми выключателями, электрически связанными с контроллером, соединения валов и подвижный стол закрыты защитными кожухами, которые выполнены из оптически прозрачного материала и снабжены устройствами блокировки включения электродвигателя,электрически связанными с контроллером. Привод устройства создания нагрузки содержит передачу винт-гайка, а подвижный стол установлен с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих скольжения. Подвижный стол установлен с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих качения. Привод устройства создания нагрузки содержит червячную передачу, а подвижный стол установлен с возможностью углового реверсивного перемещения в направляющих скольжения. Подвижный стол установлен с возможностью угловогореверсивного перемещения в направляющих качения. Снабжение заявляемого устройства несущим каркасом ступенчатой формы с горизонтальной и вертикальной поверхностями, на горизонтальной поверхности которого размещена плита с размещенными на ней электродвигателем, редуктором и устройством создания нагрузки, а на вертикальной - контроллер с органами управления электродвигателем, позволяет решить проблему безопасности, так как обеспечивает сохранность органов управления при монтаже-демонтаже конструктивных элементов и предотвращает возможность случайного запуска электродвигателя во время проведения занятий. Безопасность обеспечена также тем, что все подвижные части устройства закрыты защитными кожухами, которые снабжены устройствами блокировки включения электродвигателя,электрически связанными с контроллером. Функциональность устройства достигается за счет 1) применения редуктора с возможностью изменения передаточного отношения с помощью сменных зубчатых колес,позволяющих изменять момент и скорость вращения выходного вала 2) применения устройства создания нагрузки, содержащего корпус, снаружи которого в направляющих установлен подвижный стол, позволяющий легко изменять величину нагрузки с помощью дополнительных грузов 3) снабжения устройства создания нагрузки расположенными внутри корпуса сменными кинематическими элементами привода, позволяющими изменять скорость и направление перемещения подвижного стола. Дополнительно функциональность заявляемого учебно-лабораторного комплекса обеспечивается тем, что подвижный стол устройства создания нагрузки снабжен концевыми выключателями, электрически связанными с контроллером, что позволяет осущест 3 91682013.04.30 влять демонстрацию и проводить измерения параметров при различной величине нагрузки в старт-стопном и реверсном режимах работы комплекса. Наглядность заявляемого учебно-лабораторного комплекса обеспечивается тем, что по меньшей мере одна из стенок корпуса редуктора и одна из стенок корпуса устройства создания нагрузки, а также защитные кожухи выполнены из оптически прозрачного материала, что позволяет демонстрировать в движении работу всех кинематических элементов и узлов. Применение в устройстве сменных кинематических элементов редуктора и привода подвижного стола (с разными параметрами зубчатых колес, передачи винт-гайка и червячной передачи), установленного с возможностью прямолинейного возвратнопоступательного или углового реверсивного перемещения в направляющих скольжения или качения, также направлено на повышение наглядности заявляемого учебнолабораторного комплекса. Сущность полезной модели поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображен общий вид учебно-лабораторного комплекса с приводом устройства создания нагрузки, содержащим передачу винт-гайка, и подвижным столом, установленным с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих скольжения на фиг. 2 вид справа учебно-лабораторного комплекса на фиг. 3 - вид устройства создания нагрузки с приводом, содержащим передачу винт-гайка, и подвижным столом, установленным с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направляющих качения на фиг. 4 - вид устройства создания нагрузки с приводом, содержащим червячную передачу, и подвижным столом, установленным с возможностью углового реверсивного перемещения в направляющих скольжения на фиг. 5 - вид устройства создания нагрузки с приводом, содержащим червячную передачу, и подвижным столом, установленным с возможностью углового реверсивного перемещения в направляющих качения. Учебно-лабораторный комплекс (фиг. 1, 2) содержит несущий каркас ступенчатой формы с горизонтальной 1 и вертикальной 2 поверхностями. На горизонтальной поверхности 1 размещена плита 3 с электродвигателем 4, редуктором 5 со сменными зубчатыми колесами 6 и устройством 7 создания нагрузки, соединенными с плитой 3 посредством резьбовых крепежных элементов 8. Передача винт-гайка 9 (фиг. 1, 3) или червячная передача 10 (фиг. 4, 5) привода устройства 7 создания нагрузки связаны с подвижным столом 11, который установлен в направляющих 12 скольжения (фиг. 1, 4) или в направляющих 13 качения (фиг. 3, 5). Закрепленные на подвижном столе 11 кулачки 14 взаимодействуют с концевыми выключателями 15, установленными в крайних или настроечных положениях стола. Соединение 16 валов электродвигателя 4 и редуктора 5, соединение 17 валов редуктора 5 и устройства 7 создания нагрузки и подвижный стол 11 закрыты прозрачными защитными кожухами 18, снабженными устройствами 19 блокировки работы электродвигателя 4. На вертикальной поверхности 2 каркаса расположен контроллер 20 с органами управления электродвигателем 4. Устройство работает следующим образом (фиг. 1). На плите 3, размещенной на горизонтальной поверхности 1 несущего каркаса учебнолабораторного комплекса, устанавливают электродвигатель 4, редуктор 5 со сменными зубчатыми колесами 6, устройство 7 создания нагрузки и соединяют их с плитой 3 посредством резьбовых крепежных элементов 8. Закрывают прозрачными защитными кожухами 18 соединения 16, 17 валов и подвижный стол 11 и проверяют работоспособность устройств 19 блокировки. Затем с помощью органов управления контроллера 20 включают электродвигатель 4. Крутящий момент на выходном валу электродвигателя 4 через соединение валов 16 передается на входной вал редуктора 5 и через зубчатые колеса 6 - на выходной вал редуктора 5. Далее через соединение 17 валов крутящий момент передается входному валу устройства 7 создания нагрузки, содержащему передачу винт-гайка 9(фиг. 1, 3) или червячную передачу (фиг. 4, 5) привода подвижного стола 11, который пе 4 91682013.04.30 ремещается по направляющим 12 скольжения (фиг. 1, 4) или по направляющим 13 качения (фиг. 3, 5). Когда подвижный стол 11 достигает крайнего или настроечного положения, происходит взаимодействие кулачка 14 с одним из концевых выключателей 15 и электродвигатель 4 останавливается или начинает вращаться в другую сторону. После достижения подвижным столом 11 другого крайнего или настроечного положения снова происходит переключение электродвигателя 4 и цикл работы повторяется. Устройства 19 блокировки работы электродвигателя 4 срабатывают при снятии прозрачных защитных кожухов 18. Органы управления контроллера 20 позволяют управлять пуском и остановом электродвигателя 4, а также частотой его оборотов в случае необходимости изменения скорости движения подвижного стола 11. Использование данной полезной модели направлено на обеспечение возможности демонстрации зависимости кинематических и силовых параметров подвижного стола устройства создания нагрузки от характеристик элементов механических передач, а также от мощности и частоты оборотов электродвигателя в старт-стопном и реверсном режимах работы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6