Навантажувальний пристрій для випробування швидкохідних шпинделів
Навантажувальний пристрій для випробування швидкохідних шпинделів (патент РФ № 2108205 Юркевич В.В.) представлено на рис. 4.12. Воно містить підставу 1, на якому закріплений швидкохідний шпиндель 2 і два корпуси 3 радіальних нагружателя. На валу 4 шпинделя 2 за допомогою гвинта 5 закріплений ротор 6, що має лопаті, подібні лопатей пневматичної турбіни. До ротору 6 підходить сопло 7, яке встановлено до торцевої поверхні ротора 6 на відстані 0,2 мм і направлено так, щоб що виходить з нього повітря був спрямований проти обертання вала 4 шпинделя 2. Корпус 3 радіального нагружателя являє собою пневмоцилиндр, у внутрішню порожнину якого подається стиснене повітря, витрата повітря регулюється дроселем 8.
У корпус 3 радіального нагружателя входить пневматична подушка 9, що притискається нагружателя 3 до поверхні ротора 6. Подушка 9 має на своїй робочій поверхні кишеню 10, до якого подається стиснене повітря, при цьому витрата його регулюється дроселем 8.
Рис. 5.12. Навантажувальний пристрій для випробування швидкохідних шпинделів
У роторі 6 виготовлено отвір 11, в яке встановлюється вантаж для того, щоб створити необхідну інерційну навантаження.
Пристрій працює таким чином. При запуску шпинделя 2 ротор 6 починає обертатися. Потім подають повітря до сопла 7, виходячи з якого повітря надходить на лопатки ротора 6 , при цьому струмінь повітря робить силову дію на лопатки, в результаті чого виникає гальмівний момент, який навантажує електродвигун шпинделя. Змінюючи витрата повітря через сопло 7 по вибраному закону, отримують змінне в часі нагружение шпинделя. Одночасно подається стиснене повітря і до нагружателя радіальної силою 3. Під дією стиснутого повітря пневмоподушка 9 притискається до поверхні ротора 6. Стисле повітря, проходячи по клапанів пневмоподушки 9 надходить у кишеню 10 і створює тиск на поверхню ротора 6, в результаті чого на вал 4 шпинделя 2 діятиме радіальна сила. Так як навантажувальний пристрій має два нагружателя 3, то на вал 4 шпинделя 2 діятиме результуюча цих двох сил. Змінюючи дроселями 8 витрата повітря, що подається до пневмоподушках 9, можна змінювати величину і напрямок радіального навантаження на шпиндель 2 . Коли стиснене повітря надійшов у кишеню 10 пневмоподушки 9, він в результаті силового впливу зрушує пневмоподушках 9 вниз і між нею і ротором 6 утворюється зазор, який буде автоматично підтримуватися в роботі. Тому як створюваний гальмівний момент, так і радіальна сила на валу 4 шпинделя 2 створюватиметься безконтактним способом, що особливо важливо для швидкохідних шпинделів. Вантаж, встановлений в отворі 11 ротора 6, створюватиме відцентрову силу інерції, яка визначається масою вантажу.
Навантажувальний пристрій пневматичного типу має ту перевагу, що може використовуватися у виробництвах з підвищеною вибухонебезпекою. Але має той недолік, що в ньому відсутня система зворотного зв'язку по всіх імітованим силовим факторам.
Навантажувальний пристрій для випробування ріжучих вузлів деревообробних верстатів
Навантажувальний пристрій для випробування ріжучих вузлів деревообробних верстатів (патент РФ № 2077044, Юркевич В.В.) представлено на рис. 4.13; 4.14; 4.15; 4.16. Воно містить (рис. 4.13) Пневмоблоки підготовки повітря 1, пневмосистему, до складу якої входять два пневмоклапана витримки часу 2 і пневморозподільник 3, нагружателя 4. Нагружателя 4 (рис. 4.14) має підставу 6 , на якому закріплені дві стійки 7 , в останніх встановлені передня кришка 8 і задня кришка 9. в обох кришках встановлені радіально -упорні кулькові підшипники , в яких обертається вал нагружателя 10. з лівого боку на вал 10 одягнена напівмуфта 11, яка за допомогою пальцевих гумових кілець з'єднується з напівмуфтою 12. Вал 10 в середній частині має шліци , на які надітий диск 13. Стійки 7 з'єднані між собою чотирма шпильками , на які надіта щока 14, що має можливість вільно переміщатися в осьовому напрямку. У кришці 9 розташовується хрестовина 15, яка під тиском пневмопривода нагружателя 16 переміщує чотири штовхача 17. Напівмуфта 12 має різьбові отвори, в які встановлюються вантажі 19 (рис. 4.15). На напівмуфту 12 знизу впливає аеростатичний нагружателя, який складається з подушки 18, що спирається на кульку 20 і регулювальний гвинт 21.
Рис.5.13. Схема навантажувального пристрою для випробування ріжучих вузлів деревообробних верстатів
До подушки 18 підводиться стиснуте повітря, а його витрата регулюється дроселем 22. Так як при роботі фрикційного гальма виділяється значна кількість тепла, то в стійці 7 і щоці 14 виконані порожнини об'ємного гідроохлажденія 23.
Пневматична система включає (рис. 5.16) блок підготовки повітря, два пневмопривод, 16, два пневмоклапана витримки часу 2, пневморозподільник 3, регульований дросель 22 аеростатичного нагружателя 18.
Регулювання часу дії навантаження і часу пауз здійснюється двома гвинтами 5 (рис. 4.13), а імітація пауз при радіальному навантаженні здійснюється за рахунок канавок 24 (рис. 4.15).
Рис. 5.14. Навантажувач навантажувального пристрою на рис.5.13
Пристрій працює таким чином. Стиснене повітря з магістралі надходить у Пневмоблоки підготовки повітря 1 (рис. 5.13), після якого він надходить через редукційний клапан ( рис. 5.16) і дросель 22 в подушку 18 аеростатичного нагружателя (рис. 5.15). Від Пневмоблоки підготовки повітря 1 (рис. 5.16) повітря через редукційний клапан надходить до пневморозподільника 3 і далі до пневмоприводу нагружателя 16, який спрацьовує і затискає гальмівний диск 13 (рис. 5.14) між стійкою 7 і щокою 14 . Водночас повітря по трубопроводу надходить до лівого пневмоклапанов витримки часу 2 (рис. 5.16) і викликає його спрацьовування через певний час, який регулюється гвинтом 5 (рис. 5.13).
При спрацьовуванні лівого пневмоклапана витримки часу 2 (рис. 5.16) повітря від нього надходить до пневморозподільника 3 і змушує пересунутися його золотник. При цьому пневмопривод нагружателя 16 з'єднується з атмосферою, тиск падає, гальмівний диск 13 (рис. 5.14) починає обертатися вільно , гальмівний момент не розвивається. При спрацьовуванні пневморозподільника 3 (рис. 5.16 ) він з'єднує трубопровід блоку підготовки повітря 1 з трубопроводом, відповідним до правого пневмоклапанов витримки часу 2, в результаті чого він спрацьовує і через певний час подає повітря до пневморозподільника 3 . Пневморозподілювач 3 спрацьовує, і цикл повторюється в автоматичному режимі. Таким чином, час навантаження і пауз можна регулювати за бажанням випробувача.
Рис.5.15. Навантажувач навантажувального пристрою на рис.5.13
Відомо, що радіальне навантаження в деревообробних верстатах складається з відцентрової навантаження неврівноважених мас, що складають основну частину навантаження, і сил, що виникають при різанні деревини. Імітація відцентрових сил інерції здійснюється шляхом установки в напівмуфту 12 вантажу 19 (рис. 5.15), маса якого попередньо розраховується. Складова від сил різання імітується аеростатичного нагружателя, який працює таким чином. Стисле повітря, пройшовши дросель 22, надходить в подушку 18, де він по вертикальному каналу надходить в кишеню, зроблений на верхній поверхні подушки 18. Так як стиснене повітря не встигає вийти в зазор між напівмуфтою 12 і подушкою 18, то в кишені розвивається тиск, яке навантажує випробовуваний вузол радіальної навантаженням. Чинна навантаження регулюється гвинтом 21, дроселем 22 і редукційним клапаном 25 (рис. 5.16 ).
Рис. 5.16. Пневмосистема навантажувального пристрою
Так як радіальна сила при обробці деревини розвивається тільки при знятті стружки черговим ножем, то за нею слід пауза, коли ніж виходить з деревини і навантаження стає рівною нулю. Для імітації пауз при радіальному навантаженні на напівмуфті 12 зроблені канавки 29 (рис. 5.15), які з'єднують кишеню аеростатичного нагружателя з атмосферою і тим самим знімають радіальну силу, що розвивається ім. Навантажувальний пристрій управляється від комп'ютера і відповідає всім вимогам, що пред'являються до автоматизованих навантажувальним пристроям, призначеним для випробування ріжучих вузлів деревообробних верстатів.
Випробувально-діагностичний стенд являє випробовуваний об'єкт, оснащений випробувально- діагностичним обладнанням. Сюди відносяться автоматизовані навантажувальні пристрої, які встановлюються на всі основні вузли верстата і відтворюють в процесі випробувань на ці вузли силовий вплив, подібне тому, яке діє на ці вузли в процесі експлуатації. Також встановлюються прилади для створення зовнішніх збурень і діагностичних впливів, в якості яких широкого поширення набули електромагнітні вібратори.
До складу випробувально-діагностичного стенда як обов'язкова складова входять системи фіксації положення шпинделя. При цьому, як правило, є типу сигналів. Одним з них є базова мітка, то є мітка, яка фіксує певне положення шпинделя в просторі. Базова мітка використовується для визначення швидкості обертання шпинделя, служить командою для початку зняття показань з датчиків переміщення, і по ньому проводять підрахунок необхідної кількості знімаються циклів роботи шпинделя. Другим типом сигналів є референтні мітки, що відповідають певному куті повороту шпинделя. До складу випробувально-діагностичного стенда можуть також входити пристрої і пристосування для визначення геометричної і кінематичної точності, визначення траєкторії осі шпинделя і вершини різця, оцінки жорсткості системи та вимірювання вібрацій.
Навантажувальний стенд для випробування поздовжньо- фрезерних деревообробних верстатів (авторське свідоцтво СРСР 1775041, Юркевич В.В., Мартинов С.В.) представлений на рис. 5.17 і 5.18. Навантажувальний стенд включає в себе навантажувальні пристрої 1 для випробування вузлів механізмів різання (шпинделів) 2 верстата 3 і навантажувальний пристрій для випробування вузлів механізму подачі з вулицями 4, гідросистему і командоаппарат 5. Кожне навантажувальний пристрій 1 виконано у вигляді пов'язаної з гідросистемою гидростатической опори, що має оправлення 6 (рис. 5.18) і корпус 7 з кишенями 8, а також кінематично пов'язаного зі шпинделем гідродвигуна 9. Між розміщеними на валах вальців зірочками 15 ланцюгової передачі 11 і корпусами 21 вальців встановлені спираються на шайби 16 тарілчасті пружини. Навантажувальний пристрій для вузлів механізму подачі з вулицями має гальмо 10 (рис. 5.17). Вальці 4 механізму подачі попарно зв'язані між собою і з гальмом 10 допомогою ланцюгової передачі 11. Гальмо 10 встановлений на станині 12 верстата 3 з можливістю переміщення в напрямку руху заготовки по качалкою 13 і забезпечений гідроциліндром 14. Гальмо 10 виконаний у вигляді фрикційного механізму з гідроциліндром 18.
Навантажувальний стенд працює таким чином. При запуску верстата обертові шпинделі 2 приводять в дію кінематично пов'язані з ними гидродвигатели 9, які створюють в гідросистемі необхідний робочий тиск рідини, забезпечуючи подачу її в кишені гідростатичних опор і в порожнині гідроциліндрів 14 і 18.
Управління подачею рідини і частотою спрацьовування згаданих елементів гідросистеми, які забезпечують необхідне нагружение шпинделів 2 верстата і вальців 4 механізму подачі, здійснюється командоаппаратом 5 допомогою управління распределительно-регулюючою апаратурою гідросистеми. При цьому спрацьовування гідроциліндра 18 призводить до виникнення гальмівного моменту на валу фрикційного гальма, який передається на вальці 4 допомогою ланцюгової передачі 11 (ланцюгів і зірочки 15). При спрацьовуванні гідроциліндра 14 гальмо 10 переміщається по качалкою 13 в ліво, навантажуючи ланцюгову передачу 10 розтягуючим зусиллям, при цьому кожен з вальців 4 повертається щодо осі свого шарнірного кріплення на верстаті 3, долаючи опір пружини 19.
Рис. 5.17. Схема навантажувального стенду для випробування поздовжньо-фрезерних деревообробних верстатів
Рис. 5.18. Навантажувальні пристрої до стенду (рис. 5.17)
При цьому на вальці 4 імітується радіальна сила, що має місце при русі заготовки. Осьова складова сили притиску заготовки вулицями 4, що виникає внаслідок нахилу з зубів до поверхні базує лінійки, імітується шляхом переміщення зірочки 15 по валу вальців 4 і стиснення пружних елементів 17 за допомогою гайки кріплення 20 і контролюється за допомогою динамометричного ключа при загвинчування згаданої гайки.
При цьому пружні елементи 17 з шайбами 16 складають пари ковзання. Керуючи роботою гідроциліндрів 14 і 18, можна імітувати як безперервну подачу заготовок, так і з різними інтервалами. Навантажувальний стенд розроблений для випробувань чотиристороннього поздовжньо- фрезерного верстата З 16-1 Б на Городоцькому заводі деревообробних верстатів.