НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для создания осевой нагрузки в ветвях контура испытательных стендов, а также при механических испытаниях материалов и конструкций, например, на прочность и жесткость.

Известны устройства для испытания конструкций, в которых нагрузка создается при помощи талрепов (стяжная муфта большой длины с резьбами противоположного направления на концах), лебедок или гидравлических силовозбудителей (цилиндр с поршнем и двумя штуцерами для подсоединения маслопроводов).

Из них наиболее компактным является талреп, но талреп не имеет привода и не применим в устройствах с автоматизированным процессом нагружения или для создания больших нагрузок, порядка нескольких десятков тонн.

Для работы гидравлического силовозбудителя требуется маслосистема, электрогидроклапаны и маслопроводы, значительно увеличивающие объем стендового оборудования, усложняющие подготовку и проведение испытаний. Наличие масла не позволяет, в ряде случаев, применить эти силовозбудители в специальных испытаниях, например в условиях высоких температур, вакуума и т.д.

Известны нагружающие устройства с электрическим и неэлектрическим приводом. Из них ближайшим по технической сущности является "Нагружающее устройство", представленное в заявке N 4786036 от 25.01.91 г. а.с. N 1716363 от 29.01.90 г. кл. G 01M 13/02, содержащее крышку, цилиндрический корпус, размещенную в нем волновую зубчатую передачу с внутренним расположением генератора волн, имеющего осевое отверстие, жесткое колесо которой скреплено с корпусом, расположенный эксцентрично оси волновой зубчатой передачи привод, кинематически связанный с последним редуктор, выходное зубчатое колесо которого связано с генератором волн, передачу винт-гайка, присоединяемые к нагружаемому объекту вилки, первая из которых связана с корпусом, и упорные подшипники, отличающееся тем, что с целью уменьшения габаритов и снижения массы крышка выполнена с полым валом, выходное зубчатое колесо редуктора установлено на последнем с возможностью вращения, передача винт-гайка размещена в осевом отверстии генератора волн и внутри полого вала, гайка передачи установлена в последнем с возможностью осевого перемещения и связана с второй вилкой, винт передачи связан с гибким колесом волновой зубчатой передачи, привод закреплен на торце крышки, последняя скреплена с жестким колесом волновой зубчатой передачи, входное зубчатое колесо редуктора размещено внутри крышки, а первая вилка кинематически связана упорными подшипниками с винтом передачи винт-гайка.

К недостаткам этого устройства следует отнести наличие узла подпятника, значительно усложняющего конструкцию, увеличивающего вес и габариты изделия, что делает его неконкурентоспособным по сравнению с гидравлическим силовозбудителем, выполняющим аналогичные функции.

Наличие покупных деталей упорных подшипников удорожает изделие.

Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов и веса нагружающего устройства, упрощение и удешевление конструкции.

Поставленная цель достигается заменой узла подпятника с упорными подшипниками многорядным подшипником скольжения, состоящим из наружных фланцев на хвостовике винта и составного цилиндра с внутренними фланцами, закрепленного в корпусе, причем хвостовик составного цилиндра образует отверстие с резьбой для присоединения к внешней силовой цепи, в корпусе выполнено сквозное осевое отверстие соосно с отверстием в генераторе волн волновой передачи, а винтовая передача установлена в сквозном отверстии корпуса.

На чертеже изображено нагружающее устройство.

Нагружающее устройство содержит крышку 1 корпуса с выполненным в ней полым валом, цилиндрический корпус 2, волновую зубчатую передачу с внутренним расположением генератора волн, состоящую из неподвижно закрепленного в корпусе жесткого зубчатого колеса 3, входящего в зацепление с ним гибкого зубчатого колеса 4, размещенного в последнем генератора волн деформации 5, соединенного при помощи штифтов 6 с выходной шестерней 7 редуктора, установленной на полом валу крышки 1, входная шестерня 8 которого установлена на валу привода 9, закрепленного на торце крышки 1 эксцентрично оси волновой передачи. Внутри полого вала и в осевом отверстии генератора волн деформации размещена винтовая передача винт 10 гайка 11, причем винт 10 имеет хвостовик с большим фланцем 12 и малыми фланцами 13. На фланце 12 закреплено гибкое колесо 4 волновой зубчатой передачи при помощи болтов 14.

В корпусе 2 закреплено два полуцилиндра 15 с внутренними фланцами 16, образующими с малыми фланцами 13 хвостовика винта многорядный подшипник скольжения. Число рядов в подшипнике скольжения должно быть больше одного для получения малого удельного давления трущихся поверхностей. Хвостовики полуцилиндров 15, скрепленные гайкой 17, образуют отверстие с резьбой для присоединения к внешней силовой цепи (на чертеже не показана).

Гайка 11, имеющая возможность осевого перемещения, снабжена пазом 18, в котором установлена шпонка 19, закрепленная в крышке 1 корпуса. Гайка 11 снабжена хвостовиком 20 с резьбой для присоединения к внешней силовой цепи. Составной цилиндр выполнен из двух полуцилиндров 15 из условий сборки.

Нагружающее устройство работает следующим образом.

При включении электропривода 9 вращение его вала передается через шестерни 8 и 7 редуктора генератору волн деформации 5. Вращающийся генератор волн деформации 5 за счет овальной формы наружной поверхности создает в гибком зубчатом колесе 4 бегущую волну деформации, которая из-за разности в числах зубьев гибкого колеса 4 и жесткого зубчатого колеса 3, неподвижно закрепленного в корпусе, приводит к волновому преобразованию вращательного движения с большим коэффициентом редукции. Замедленное вращение гибкого колеса 4, соединенного своим фланцем с большим фланцем 12 винта 10, преобразуется в винтовой передаче винт 10 гайка 11 в поступательное перемещение гайки 11 относительно корпуса нагружающего устройства. При этом закрепленная в крышке 1 корпуса шпонка 19 скользит в пазу 18 гайки 11.

Поступательное движение гайки 11 приводит к изменению расстояния между хвостовиками полуцилиндров 15 и хвостовиком 20 гайки 11, при этом изменяется длина устройства и, следовательно, в замкнутой внешней силовой цепи с нагружаемым объектом создается силовая нагрузка.

При выдвижении гайки 11 сжимающая осевая силовая нагрузка воздействует на хвостовик 20, гайку 11, винт 10, его фланцы 13, фланцы 16 полуцилиндров 15, хвостовики полуцилиндров 15.

При утапливании гайки 11 осевая силовая нагрузка изменяется на растягивающую. Изменение направления перемещения гайки 11 осуществляется путем реверсирования привода 9. Корпус устройства при этом остается свободным от осевой силовой нагрузки.

Реактивный крутящий момент, возникающий при работе нагружающего устройства, воздействует на гибкое зубчатое колесо 4, винт 10, гайку 11, шпонку 19, крышку 1 корпуса, жесткое зубчатое колесо 3.

Для сохранения ранее созданного усилия при выключении электропитания привода 9 винтовая передача винт 10 гайка 11 выполнена самотормозящейся.

По сравнению с прототипом предлагаемое нагружающее устройство имеет следующие технико-экономические преимущества: меньшие габариты и вес, отсутствует узел подпятника, дефицитные упорные подшипники, конструкция устройства более простая и дешевая.

Использование: машиностроение, испытательная техника, для создания нагрузки в силовых цепях испытательных стендов. Сущность изобретения: нагружающее устройство содержит крышку, цилиндрический корпус и размещенную в нем волновую зубчатую передачу с внутренним расположением генератора волн деформации, имеющего осевое отверстие. Жесткое колесо волновой передачи скреплено с корпусом. Редуктор кинематически связан с приводом, расположенным эксцентрично оси волновой зубчатой передачи, а выходное зубчатое колесо его связано с генератором волн. Винтовая передача винт-гайка, гайка которой установлена с возможностью осевого перемещения, а винт связан с гибким колесом волновой передачи, расположена в осевом отверстии генератора волн. Один из присоединяемых к нагружаемому объекту элементов крепления связан с корпусом, а второй связан с гайкой. Нагружающее устройство снабжено составным цилиндром с внутренними фланцами, на хвостовике винта выполнены наружные фланцы, а упорный подшипник представляет собой многорядный подшипник скольжения, образованный фланцами винта и цилиндра. 1 ил.

Нагружающее устройство, содержащее крышку, цилиндрический корпус, размещенную в нем волновую зубчатую передачу с внутренним расположением генератора волн деформации, имеющего осевое отверстие, жесткое колесо которой скреплено с корпусом, расположенный эксцентрично оси волновой зубчатой передачи привод, кинематически связанный с последним редуктор, выходное зубчатое колесо которого связано с генератором волн, расположенную в осевом отверстии генератора волн винтовую передачу винт гайка, гайка которой установлена с возможностью осевого перемещения, а винт связан с гибким колесом волновой передачи, присоединяемые к нагружаемому объекту элементы крепления, один из которых связан с корпусом, а другой связан с гайкой, и упорный подшипник, отличающееся тем, что нагружающее устройство снабжено составным цилиндром с внутренними фланцами, на хвостовике винта выполнены наружные фланцы, а упорный подшипник представляет собой многорядный подшипник скольжения, образованный фланцами винта и цилиндра.