УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УПРУГИХ МУФТ Российский патент 2003 года по МПК G01M7/06 G01M13/00 G01M17/00 

Изобретение относится к области испытательной техники и применяется при определении крутильной жесткости муфт, а также амортизаторов, торсионов и других элементов машин.

Известно устройство для экспериментального определения силовой характеристики и жесткости соединений сложной формы, например, коленчатого вала поршневых машин, описанное в книге [1].

Устройство содержит прикладывающее силу средство, механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение коленчатый вал, и средство, непосредственно обеспечивающее места прикладываемой силы.

Прикладывающее силу средство представляет собой подвеску с гирями на специальном грузовом рычаге.

Механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемый на кручение коленчатый вал, выполнен в виде несимметричной конструкции и состоит из одного двуплечевого рычага, закрепленного симметрично на торцевой части фланца коленчатого вала, коромысла с неподвижной опорой в центре и двумя серьгами по краям, одна из которых соединена с одним концом двуплечевого рычага, а другая - с одним концом грузового рычага, второй конец с помощью третьей серьги соединен со вторым концом двуплечевого рычага, т. е. в виде замкнутой цепной системы рычагов и звеньев. Однако с учетом крепления на соответствующем основании с опорами коленчатого вала, что на чертеже известного устройства не изображено, указанное устройство имеет сложную конструкцию.

Статическую силовую характеристику и крутильную жесткость амортизаторов и муфт, особенно резиновых, тросовых, металлической сетчатой структуры (МР) и т.д. определяют предпочтительно при постоянной скорости деформирования от 1 до 15 мм/мин [2].

Поэтому обеспечить указанное требование на известном устройстве невозможно из-за способа нагружения скручивающим моментом с помощью подвески с гирями, т.к. полученные при этом результаты будут весьма приближенными.

С другой стороны точка приложения подвески с гирями относительно неподвижной точки в средней части коромысла смещена, т.е.механизм является несимметричным, и поэтому известное устройство не обеспечивает возможность использования в качестве прикладывающей силы испытательную машину. В противном случае упругий элемент помимо деформации скручивания подвергается изгибу, искажая таким образом реальную характеристику крутильной жесткости.

Кроме того, в испытательных машинах захваты для крепления образца или устройства расположены осесимметрично, и при растягивающих или сжимающих усилиях захваты должны воспринимать их без перекосов и изгибов.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает достаточную точность определения характеристик муфты и не обладает универсальностью.

Технические результаты при использовании предлагаемого устройства для испытания упругих муфт выражаются:
1) в повышении точности определения характеристик упругих муфт, например экспериментального определения нагрузочной характеристики (скручивающий момент - угловая деформация), номинальной статической нагрузки муфты, коэффициентов рассеяния и демпфирования;
2) в универсальности, заключающейся в обеспечении использования для прикладывающей силы различных средств, например испытательной машины на расстяжение и сжатие, подвески с гирями, домкрата и т.д. Кроме того, при испытаниях независимо от выбранного вида средства (испытательная машина, подвеска с гирями, домкрат и т.д.), непосредственно обеспечивающим местом прикладываемой силы могут быть проушина, отверстия и крепежные детали.

Конкретные пути достижения указанных технических результатов устройства для испытания упругих муфт.

1. Точность обеспечивается тем, что при нагружении муфты скручивающим моментом происходит только деформация кручения, т.е. без изгиба оси муфты, а следовательно, без искажения полученных результатов испытаний. При этом в известных устройствах вместо прямолинейного рычага, служащего плечом прикладываемой силы и вызывающего помимо скручивающего момента и изгиб оси муфты, предусмотрено специальное устройство в виде составного вильчатого механизма. Механизм состоит из Т-образной пластины и двух пластин-щек с лапами для крепления к полке Т-образной пластины. Основание Т-образной пластины выполнено со средством, обеспечивающим место прикладываемой силы, и в собранном состоянии устройства оно строго симметрично муфте по толщине, чем и обеспечивается симметричное нагружение без изгиба оси муфты.

Кроме того, одна из опор крепления муфты - подшипниковая с центром для снижения сил трения, возникающих между подвижным-поворотным фланцем муфты и опорой.

2. Универсальность устройства для испытания упругих муфт различных типоразмеров обеспечивается тем, что основание устройства и полка Т-образной пластины вильчатого механизма выполнены пазами, например, "ласточкин хвост", а две пластины-щеки вильчатого механизма и опоры для установки муфты являются передвигаемыми по соответствующим пазам. Указанные особенности обеспечивают возможность крепления муфт с различными габаритными размерами. При этом высота опоры принимается равной (3-20)d, где d - диаметр вала муфты.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид устройства спереди, на фиг.4 - вид сверху, на фиг.5 - продольный разрез устройства.

На фиг.6 представлен механизм преобразования прикладываемой силы в скручиваемый момент, действующий на упругий элемент муфты, выполненный в виде составного вильчатого механизма.

На фиг.7 представлено основание устройства с передвигаемыми опорами.

На фиг.8-18 представлены примеры прикладывающих силу средств (испытательная машина-захваты, домкрат и подвеска с гирями) и средств, непосредственно обеспечивающих места прикладываемой силы в виде крепежных деталей, отверстий и проушин.

Устройство для испытания упругих муфт содержит основание 1, две передвигаемые опоры 2, 3, испытуемую муфту 4, составной вильчатый механизм 5, средство 6, 7, непосредственно обеспечивающее места прикладываемой силы (фиг.1-5).

Основание 1 выполнено с пазами А (фиг.2, 3, 4), которые обеспечивают крепление опор 2, 3 крепежными средствами 8 на различных расстояниях В друг от друга в зависимости от ширины или толщины С испытуемой муфты 4. Кроме того, на основании предусмотрено также средство 6 для прикладываемой по оси Z' силы. Передвигаемая опора 2 состоит из стойки 9 с лапой 10 и крепежными средствами 8. Внутри опоры 2 размещено центрирующее средство, которое с одной стороны предотвращает изгиб одного из фланцев (например, ведущего 11) при нагружении, а с другой стороны обеспечивает беспрепятственный поворот, т.е. угловое перемещение относительно оси ОХ.

Центрирующее устройство может быть в виде узла, состоящего из шпильки или болта 12 (фиг.5) с контргайкой 13 и шариком 14. На торце болта 12 выполнено шарообразное углубление для шарика 14, соответствующее углубление выполняется и на ведущем фланце 11 либо непосредственно, либо через промежуточный элемент 15, если фланец с центральным отверстием. Можно использовать в качестве центрирующего устройства конус или центр другой конструкции, т.е. любое устройство, обеспечивающее поворот или угловое перемещение одного фланца относительно другого без сгиба.

Опора 3 состоит из лапы 16 и цапфы (хвостовика) 17. К опоре 3 неподвижно крепится второй, например ведомый, фланец 18 муфты.

Таким образом, опора 3 предназначена для фиксации второй - ведомой части 18 муфты, а цапфа (хвостовик) 16 служит опорой для обеспечения работы составного вильчатого механизма 5.

Составной вильчатый механизм 5 состоит из двух щек 19 и 20 со средствами крепления 21 к кронштейну 22. Кронштейн 22 в центральной части имеет проушину - средство 6 - для обеспечения точки приложения прикладываемой силы, а справа и слева предусмотрены пазы D (фиг.1). Пазы D предназначены для обеспечения возможности испытания муфт различных типоразмеров, т.е. в зависимости от ширины или толщины С (фиг.1).

Щека 19 с одной стороны крепится к кронштейну 22, а с другой - к одному из фланцев, например ведущему 11.

Щека 20 также с одной стороны крепится к кронштейну 22, а с другой стороны имеет проушину 23 с подшипником 24 (фиг.4). Подшипник 24 устанавливается на цапфу 17 стойки 3.

Таким образом, щека 19 с кронштейном 22 создают крутящий момент на фланце 11 муфты, а щека 20 при этом благодаря подшипниковому узлу (т.е. цапфы 17, стойки 3 и подшипника 24) с одной стороны предотвращает возникновение изгибающей силы, а с другой - обеспечивает беспрепятственный поворот всего вильчатого механизма 5. В противном случае (без второй щеки 20) от прикладываемой силы к средствам 6, 7 одновременно с крутящим моментом возникает и изгибающий момент. Причиной возникновения изгибающего момента является несимметричность конструкции - узлов 19, 5, 7. При этом фланец 11 отклоняется относительно вертикальной плоскости OZY. Поэтому наличие второй щеки 20 в механизме имеет существенное значение.

Для испытания муфты производится сборка устройства, как это представлено на фиг. 1-5. Затем средствами 6 и 7 закрепляют устройство соответственно с неподвижным и подвижным захватами испытательной машины (на фиг.1-5 не показаны).

Устройство для испытания упругих муфт работает следующим образом.

В зависимости от конкретных типов испытуемых муфт и заданных значений угловой деформации α (фиг.2, 3) выбираем шаг опытов и величину максимального крутящего момента.

Учитывая, что динамометр испытательной машины показывает значение силы Р (фиг.2, 3), то умножая последнюю на плечо L, получают значения соответствующего момента.

Под воздействием силы Р происходит поворот на угол α (фиг.2, 3) только ведущего фланца 11 муфты 4, так как ведомый фланец 18 закреплен крепежными средствами 25 (фиг.4) к опоре 3.

Крутящий момент на фланце 11 возникает через проушину и щеку 19, которая закреплена крепежными средствами 26 с фланцем 11. При этом вторая щека 20 совершает свободный поворот вокруг цапфы 17, обеспечивая тем самым только крутильную деформацию упругих элементов муфты 4.

Цапфа 17 может быть выполнена также с подшипником внутри опоры 3, т.е. подвижной. Подшипники, применяемые в устройстве, могут быть любого типа (качения, скольжения, игольчатые и т.д.).

На фиг. 8-18 показаны позиции: 27, 28 - подвижные и неподвижные захваты испытательной машины; 29 - домкрат; 30 - подвеска с гирями; 31 - проушина; 32 - отверстие; 33, 34 - крепежные детали.

Таким образом, представленная кинематическая взаимосвязь элементов устройства и принцип действия их при нагружении обеспечивают повышение точности определения характеристик упругих муфт (номинальной нагрузки, коэффициентов рассеяния и демпфирования и т.д.) и универсальность как по возможности применения различных средств нагружения и вариантов использования мест (проушина, отверстие, крепежные детали) прикладываемой силы, так и испытания муфт различных типоразмеров.

Ввиду отсутствия подобного устройства для получения точных характеристик муфт в настоящее время планируется приступить к разработке чертежей на изготовление данного устройства.

Актуальность данного устройства связана и с тем, что испытания разработанных заводами и фирмами муфт известными методами не удовлетворяют.

Следовательно, устройство является новым, полезным и актуальным по использованию при испытаниях муфт.

Источники информации
1. Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС. - Л.: Судостроение, 1968, с.43, рис.14а.

2. Беляковский Н. Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. - Л.: Судостроение, 1965, с.435-438 - прототип.

Изобретение относится к испытательной технике и применяется для определения крутильной жесткости муфт, а также других элементов машин (амортизаторов, торсионов и т.д.). Технический результат изобретения - повышение точности определения характеристик упругих муфт, а также универсальности использования. Устройство содержит основание, две передвигаемые опоры, испытуемую муфту, составной вильчатый механизм, средства, непосредственно обеспечивающие места прикладываемой силы. Кинематическая взаимосвязь элементов устройства и принцип действия силовой схемы нагружения обеспечивает только кручение упругого элемента муфты без изгиба, следовательно, и точность определения характеристик муфты. Конструктивные особенности устройства обеспечивают испытание различных типоразмеров муфт, а также других элементов машин как на существующих испытательных машинах, так и на вибрационных стендах, а также с использованием подвески с гирями. Устройство используется как при статических, так и при динамических испытаниях муфт. 18 ил.

Устройство для испытания упругих муфт, содержащее прикладывающее силу средство, механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на испытуемую на кручение муфту, средства, непосредственно обеспечивающие места прикладываемой силы, отличающееся тем, что прикладывающим силу средством является или испытательная машина на растяжение-сжатие, или подвеска с гирями, или домкрат, механизм преобразования прикладываемой силы в скручивающий момент, действующий на упругий элемент муфты, выполнен в виде составного вильчатого механизма и двух опор, передвигаемых по пазам, предусмотренных в основании устройства, одна из опор выполнена как средство для неподвижного крепления ведомого фланца с диаметром (3-20)d- (d - диаметр вала), вторая опора - подшипниковая с центром, обеспечивающая поворот посредством составного вильчатого механизма второго - ведущего-фланца муфты без изгиба, а средства, непосредственно обеспечивающие места прикладываемой силы, выполнены или в виде проушин, или в виде отверстий, или в виде крепежных деталей, при этом одно - на составном вильчатом механизме, а другое - на основании.