Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин, страница 105

Момент на балансирных установках может быть определен измерением силы на рычаге известной длины. Точность таких измерений значительно выше точности измерения крутящего момента на вращающемся валу. Однако, если даже предположить, что относительные погрешности измерений 6 (М) и 6 (со) остаются прежними, то погрешность определения потерь мощности будет 6 (Лг„) = 6 (М„гв) = 6 (М„) + 6 (со) = 0,06, т. е. значительно ниже, чем в предыдущем случае. Из формулы (Х1Ч.З) следует, что погрешность определения потерь в значительной мере зависит от величины ч„,. С уменьшением ч„, точность эксперимента увеличивается. Поэтому тормозные стенды с одним испытуемым объектом рекомендуется применять для испытания агрегатов с низким к. п. д., например гидромеханических трансмиссий, гусеничного движителя и т.

д. Выбор тормоза и согласование его с двигателем. В тормозных стендах применяются механические, электрические и гидравлические тормоза. Установившийся режим работы стенда возможен в том случае, когда момент, приложенный к ротору тормоза 34 н. А. носов 529 со стороны стенда, равен моменту самого тормоза. Если совместить на одном графике характеристики тормоза н двигателя, то установившийся режим работы стенда будет характеризоваться точкой пересечения характеристик. Однако при работе стенда возможны возмущения, выводящие систему двигатель — тормоз из равновесия (случайные изменения характеристики двигателя или тормоза, изменение потерь в испытуемом объекте). Рассмотрим реакцию тормозов на эти возмущения.

На рис. Х !ч2.3 показана совместная работа двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим, электрическим и механическим тормозами (точка О). При случайном увеличении момента - й двигателя (штриховая линия) новые и аг .-.3 точки совместной работы системы бу— - — - а р, дут соответственно 0„0„0„а обоз, роты, при которых устанавливается новый режим — л„п„па. Из графика видно, что наименьшее изменение скорости будет в системе с гидравлическим тормозом, а наибольшее — с механическим.

При снижении момента двигателя (штрих-пунктирная лил, п линия) изменение скорости будет анаРис. Х! тг.з. Характеристики логичным, однако при достаточно тормозов и двигатели: сильном возмущении в системе с ме- 1 — гиДравлический тормоз; 2 — ХаНИЧЕСКНМ ТОРМОЗОМ РаВЕНСтВа МО влектрический тормоз; 3 — мехаиический тормоз; 4 — двигатель МеНТОВ ВОобщЕ МОЖЕТ НЕ НаСТуПИТЬ и двигатель заглохнет. Таким же образом будет реагировать система двигатель — тормоз и на другие виды возмущений. Итак, с точки зрения приспособляемости к изменениям условий работы наилучшим является гидротормоз. Система с механическим тормозом работает неустойчиво.

Иногда в качестве тормоза используют электрические машины постоянного тока. Их сравнительно высокая стоимость окупается тем, что мощность, преобразованная в электрический ток, может быть полезно использована. Если, например, в качестве источника мощности на стенде установлен двигатель постоянного тока, то таким способом можно частично компенсировать расход электроэнергии из сети. В ряде случаев машины постоянного тока незаменимы: например, когда требуется имитировать рекуперацию мощности при испытании трансмиссий с механизмами поворота. Электрические тормоза позволяют, кроме того, изменять характеристику по заданной программе, например имитировать движение машины по пересеченной местности.

Для устойчивой работы стенда необходимо при его проектировании согласовать характеристики тормоза и двигателя. Рассмотрим порядок согласования элементов стенда, схема которого о30 приведена на рис. Х 1Ч.1. Допустим, что в качестве тормоза выбран гидротормоз с характеристикой, представленной на рис. Х1Ч.4. Характеристика имеет вид замкнутой фигуры (заштрихованная область). Кривая 1 определяет мощность, поглощаемую тормозом при полностью заполненном рабочем объеме.

Кривая 4 соответствует минимальной мощности, которую поглощает тормоз без рабочей жидкости за счет перемешивания воздуха и трения в подшипниках. Сверху (прямая 2) характеристика ограничена максимумом мощности, определенным по предельно допустимой температуре рабочей жидкости, справа (прямая 3) — предельными оборотами из условия прочности ротора. У При согласовании двигателя с тормозом необходимо, чтобы характеристика двигателя во I всем рабочем диапазоне размещалась внутри характеристики I 5 тормоза. Если испытуемый объект имеет передаточное число 4, то, очевидно, ротор тормоза будет вращаться со скоростью 4 пго = пг п При этом мощность, которую Рис.

Х!Ч.4. К вопросу о согласовадолжен поглотить тормоз, вии двигателя с гадротормоаом й(лп гУачи. о (Х 1Ч.5) где 1уа и па — мощность и частота вращения вала двигателя; ч„, — к. п. д. испытуемого объекта. При проектировании тормозного стенда к. п. д. испытуемого объекта точно неизвестен. Поэтому в большинстве случаев, особенно если величина ч„., сравнительно высока, потери в испытуемом объекте при согласовании не учитывают, т. е. считают, что У,„ = Уа Итак, на первом этапе согласования на характеристику тормоза наносят кривую мощности двигателя, обороты которого приведены к валу тормоза.

Если построенная таким образом кривая полностью размещается внутри характеристики тормоза, то иа этом согласование заканчивается. Если характеристика двигателя проходит левее характеристики тормоза (штриховая линия на рис. Х1Ч.4), нужно увеличить обороты ротора тормоза, т. е. ввести между испытуемым объектом и тормозом согласующий редуктор с передаточным числом 1, а ( ( 1. Приблизительно можно считать 34а 631 "1 оР л $ (Хг"у'.6) где и, — частота вращения выходного вала испытуемого объекта при минимальной частоте вращения двигателя; па — частота вращения гидротормоза, необходимая для поглощения заданной мощности и определяемая по рис.

Х1Ч.4. После подбора редуктора вновь строят кривую мощности двигателя уже с учетом (, р (штрих-пунктирная кривая на рис. Х1Ч.4). К. п. д. согласующего редуктора можно также не принимать во внимание. Частота вращения ротора тормоза теперь рассчитывается по формуле и (Х1Ч.7) Особые трудности возникают при согласовании двигателя с тормозом; когда испытуемый объект имеет несколько передаточных чисел. В этом случае обычно не удается достичь хорошего согласования введением редуктора с фиксированным передаточным числом и вопрос приходится решать с помощью согласующей коробки передач.

При этом согласование осуществляется только при определенных сочетаниях передаточных чисел („, и (, р, что необходимо учитывать в дальнейшем при проведении испытаний на стенде. При установке на стенд двух испытуемых объектов по схеме на рис. Х1Ч.2 согласование двигателя с тормозом несколько упрощается, так как при включении любых передач в испытуемых редукторах их общее передаточное число равно единице.

Поэтому на первом этапе согласования на характеристику тормоза достаточно нанести характеристику двигателя без каких-либо пересчетов. Согласующего редуктора, как правило, при такой схеме не требуется. Замкнутые стенды Выше указывалось на то, что тормозные стенды имеют очень низкий к. п. д., так как большая часть мощности, развиваемой двигателем, рассеивается в .тормозе. Этого недостатка лишены замкнутые стенды, в которых нет тормоза и вся мощность приводного двигателя расходуется на восполнение потерь в элементах стенда.

К. п. д. такого стенда может достигать 100%, если все потери мощности прихоРнс. Х1У.о. Схема замкнутого стенда дятся на испытуемые объекты. Схемы стендов. Рассмотрим принципиальную схему замкнутого стенда (рис. Х1Ч.б). Кинематическая цепь стенда включает приводной двигатель 1, замыкающие редукторы 2 и б, испытуемые объекты 4 и 5 и нагружающее устройство 3.

Испытуемые объекты нагружаются мощностью, циркулирующей в замкнутом контуре стенда, Величину мощности, о32 передаваемой любым звеном контура, можно определить как произведение момента на угловую скорость звена 1т'г = М;гс,. (Х 1Ъ'.8) При известном направлении циркуляции мощности, можно определить ее величину в любом другом элементе стенда як = Мксзк = МгссюЧ~к~ (Х 1Ч.9) где т)г„— произведение к. п. д. всех агрегатов между звеньями 1ик.

Таким образом, мощность, циркулирующая в контуре, пропорциональна угловой скорости звеньев и крутящему моменту, создаваемому нагружателем, Наиболее простым способом нагружения контура стенда является его предварительная закрутка с использованием торсионного вала 5 к~к . (рис. Х1У.6). Пусть торсионный, ~ гтк . вал 1 нагружателя закручен моментом М„= 91„, где Я вЂ” вес груза; 1р — длина рычага. Направление закрутки примем таким, как 2 показано на рисунке (по часовой рис.

Х!н.з. нагружатсль с торси- стрелке). При этом на левом конце озими валом торсионного вала 1 возникнет упругий момент Мр — — М„, направленный против часовой стрелки. Этот момент останется после соединения валов стенда и снятия рычага и будет действовать через соединительную муфту на вал стенда 2. Допустим, что после пуска двигателя нагружатель вращается против часовой стрелки, т. е. направлениемоментаМ» и- угловой скорости ы совпадают (Мры ~ 0).