МЕХАНИЗМ ЗАГРУЗКИ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ Российский патент 2015 года по МПК G01M15/00 F16H33/14 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в испытательной технике, а именно в стендах для испытания машин, механизмов, валов, агрегатов, приводов и т.п.

Известна автоматическая бесступенчатая механическая передача, включающая механизм загрузки крутящим моментом с узлом исполнительного механизма (Патент RU №22277657, F16H 33/14, 2006.01).

Недостатком этого устройства является то, что указанная передача создает небольшой крутящий момент (20-30 кгс·м), это не позволяет использовать ее в испытательной технике, например, для испытания тяжело нагруженных валов, агрегатов, машин и приводов на прочность.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство передачи крутящего момента, которое включает в себя механизм загрузки крутящим моментом (Патент RU №2475666, F16H 47/00, G01M13/02, 2011.08).

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются:

- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц внутренней части узла зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом в связи с тем, что размеры и масса балансировочных грузов в этом устройстве определены расчетно-экспериментальным способом, а выполнить динамическую балансировку внутренней части узла не представляется возможным из-за свободного вращения опор качения и свободного вращения зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами, соединенных между собой через диафрагмы болтами и гайками;

- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц наружных частей узла зубчатой передачи, выполнить динамическую балансировку которых не представляется возможным по конструктивным особенностям размещения опор механизма.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в устранении высокого уровня вибрации, возникающего в механизме загрузки крутящим моментом до 20 000 Н·м при частоте вращения входного вала до 4500 об/мин за счет изменения его конструкции с обеспечением раздельной динамической балансировки внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи.

Сущность изобретения заключается в том, что узел зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом, в отличие от прототипа, содержит два соединенных между собой шлицами, гайкой и штифтами зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами, которые размещены на подшипниковых опорах, установленных на оси эксцентриковой детали вместе с диаметрально противоположно закрепленными на основной оси балансировочными грузами, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала закреплено на размещенных подшипниковых опорах внутри зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала. Два соединенных между собой зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами имеют с одного торца два резьбовых отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные в плоскости оси эксцентриковой детали на расчетном диаметре под углом 180°, а балансировочные грузы имеют одно отверстие на том же расчетном диаметре, расположенное противоположно оси эксцентриковой детали. Зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала имеет в своей диафрагме два отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные под углом 180° на следующем расчетном диаметре, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом ведомого вала на том же расчетном диметре с тем же расположением имеет по два отверстия в двух своих диафрагмах соответственно.

Выполнение двух резьбовых отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в торце зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами и отверстия в балансировочном грузе, расположенном с той же стороны, позволяет разместить в них два специальных технологических винта с цилиндрической головкой, один из которых служит для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентриковой детали для выполнения динамической балансировки внутренней части узла зубчатой передачи, а второй винт устанавливается симметрично для компенсации дисбаланса от первого технологического винта. Отверстие в балансировочном грузе, который расположен с другой стороны, выполнено с целью унификации балансировочных грузов.

Выполнение двух отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в диафрагме зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом входного вала и аналогичных отверстий в двух диафрагмах зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала позволяет разместить в них два специальных технологических болта в сборе с гайками, которые служат для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно друг друга для выполнения динамической балансировки наружной части узла зубчатой передачи.

Заявляемая конструкция механизма позволяет выполнять раздельную динамическую балансировку внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи для обеспечения низкого уровня вибрации и обеспечения работоспособности узла в заданных условиях (по числу оборотов и крутящему моменту).

Изобретение проиллюстрировано фигурами.

На фиг.1 представлен механизм загрузки крутящим моментом.

На фиг.2 показаны собранные зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами с опорами и эксцентриковой деталью.

На фиг.3 показаны собранные зубчатые колеса с внутренними зубчатыми венцами.

Заявляемый механизм загрузки крутящим моментом 1 имеет узел зубчатой передачи 2 и узел исполнительного механизма 3. Узел зубчатой передачи 2 включает в себя внутреннюю часть 4 и наружные части 5 и 6.

Внутренняя часть 4 имеет эксцентриковый вал 7 с заглушками 8 и 9, на котором находится штифт 10 для фиксации первого балансировочного груза 11 и штифт 12 для фиксации второго балансировочного груза 13. Между балансировочными грузами 11 и 13 на опорах качения 14 и 15 через распорную втулку 16 закреплены зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами 17 и 18, закрепленные между собой через шлицы 19 гайкой 20, которая стопорится штифтами 21. Вал 7 имеет опоры качения 22 и 23, на которых он закреплен гайками 24 и 25 с контровкой замятием чашечных замков 26 и 27 в пазы гаек 24 и 25. Опора 22 расположена в диафрагме 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Опора 23 расположена в первой диафрагме 30 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. Снаружи диафрагмы 30 закреплено балансировочное кольцо 32.

Наружная часть 5 включает в себя полумуфту 33, которая переходит во вторую диафрагму 34 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. На внутренней части диафрагмы 34 установлен корпус 35 с опорами качения 36 и 37, на которых через распорную втулку 38 гайкой 39 закреплена диафрагма 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Гайка 39 стопорится в пазы диафрагмы 28 винтами 40. Внутри диафрагмы 28 установлена полумуфта 41.

Снаружи диафрагмы 34 закреплено балансировочное кольцо 42. Далее на диафрагме 34 через шлицы 43 закреплено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом 31 с диафрагмой 30. Диафрагма 30 закреплена на внутренней обойме опоры качения 44 фланцем корпуса 45 ведомой шестерни 46 привода узла исполнительного механизма 3. Наружная обойма опоры 44 закреплена в корпусе 47 фланцами 48 и 49.

В шлицы 50 вала 7 установлена рессора 51, которая через шлицевое соединение 52 связана с ведущей шестерней 53 привода узла исполнительного механизма 3 и далее через шлицевое соединение 54 с рессорой 55 привода ручной загрузки (разгрузки) крутящим моментом.

Полумуфта 33 связана внутренними шлицами 56 с ведомым валом (не показан).

Полумуфта 41 связана внутренними шлицами 57 с входным валом (не показан).

Узел исполнительного механизма 3 имеет два модуля: модуль загрузки крутящим моментом 58 и модуль снятия загрузки крутящим моментом 59.

Модули 58 и 59 содержат фрикционные муфты сцепления 60 и 61 для плавного и безударного включения модулей при работе. Включение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется гидравлической системой путем подачи давления в полости 62 и 63. Выключение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется сбросом давления из полостей 62 и 63 и работой возвратных пружин 64 и 65.

Для предотвращения поломки деталей исполнительного механизма 3 управление работой обеих муфт сцепления 60 и 61 осуществляется одним трехпозиционным гидравлическим распределителем (не показан), исключающим возможность одновременной подачи давления в полости 62 и 63.

Соединения перечисленных деталей, если не указано особо, выполнены резьбовыми соединениями и застопорены замками (не обозначены).

Для устранения высокого уровня вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц выполняется раздельная динамическая балансировка внутренней 4 и наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи 2.

Для крепления зубчатых колес с наружными венцами 17 и 18 на эксцентриковом валу 7 с целью проведения динамической балансировки внутренней части 4, в резьбовые отверстия (не обозначены) на торце собранных зубчатых колес вкручены специальные технологические винты 66 и 67 с цилиндрической головкой и шлицем. Винт 66 вкручивается в отверстие, расположенное на противоположной стороне от оси эксцентриковой детали и служит непосредственно для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентрикового вала 7 через отверстие в балансировочном грузе 11. Винт 67 устанавливается на том же диаметре с противоположной стороны для компенсации дисбаланса от винта 66.

Таким образом, пакет деталей и сборочных единиц для выполнения динамической балансировки внутренней части 4 включает в себя эксцентриковый вал 7 с заглушкой 8, балансировочные грузы 11 и 13, штифты 10 и 12, зубчатые колеса 17 и 18 с гайкой 20 и штифтами 21, специальные технологические винты 66 и 67, опоры качения 14, 15, 22 и 23, распорную втулку 16. Пакет стянут расчетным моментом затяжки гайками 24 и 25 и законтрен замками 26 и 27. Балансируют динамически собранный пакет внутренней части 4 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют на опорах 22 и 23. Съем металла производят с поверхностей Б, В, Г и Д балансировочных грузов 11 и 13. При необходимости увеличения массы балансировочных грузов 11 и 13 в отверстия Е и Ж вкручиваются резьбовые заглушки общим количеством до 14 штук (не показаны) на клей К-400 OCT В6-06-5100-96 с контровкой кернением не менее чем в двух местах резьбового соединения с обоих сторон каждой установленной заглушки. По окончании балансировки специальные технологические винты 66 и 67 демонтируют.

Балансировка наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи выполняется в единой сборочной единице, которая включает в себя зубчатые колеса 29 и 31, диафрагмы 28, 30 и 34, корпус 35 с опорами 36 и 37, распорную втулку 38, гайку 39 с винтами 40 и балансировочные кольца 32 и 42.

Для жесткого крепления от вращения друг относительно друга зубчатых колес с внутренними зубчатыми венцами 29 и 31 с целью проведения совместной динамической балансировки наружных частей 5 и 6 в отверстиях диафрагм 28, 30 и 34 устанавливаются на одном расчетном диаметре диаметрально противоположно специальные технологические болты 68 с гайками 69, подобранные с разницей масс не более установленной нормативной величины.

Балансируют динамически собранную сборочную единицу из наружных частей 5 и 6 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют в специальном технологическом приспособлении (не показано) с базированием по опорам И и К. Съем металла производят с поверхностей Л и М балансировочных колец 32 и 42. По окончании балансировки специальные технологические болты 68 и гайки 69 демонтируют.

При работе механизма загрузки крутящим моментом 1 за счет выполнения раздельной динамической балансировки внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6 обеспечивается низкий уровень вибрации в пределах установленной нормативной величины.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в испытательной технике, а именно в стендах для испытания машин, их агрегатов, углов и деталей. Механизм загрузки крутящим моментом (1) содержит узел зубчатой передачи (2) и узел исполнительного механизма (3). Узел зубчатой передачи (2) включает в себя внутреннюю часть (4) и наружные части (5) и (6). Внутренняя часть (4) содержит зубчатые колеса (17) и (18), которые в сборе друг с другом имеют резьбовые отверстия для специальных технологических винтов (66) и (67). Наружные части (5) и (6) содержат зубчатые колеса (29) и (31), в диафрагмах которых (28), (30) и (34) выполнены отверстия, которые позволяют разместить в них специальные технологические болты (70) с гайками (71) для жесткого крепления зубчатых колес (29) и (31) от вращения друг относительно друга с целью выполнения динамической балансировки. Достигается крутящий момент до 20000 Н·м при частоте вращения входного вала до 4500 об/мин с обеспечением низкого уровня вибрации. 3 ил.

Механизм загрузки крутящим моментом, содержащий входной вал, узел исполнительного механизма и узел зубчатой передачи, состоящий из двух соединенных между собой зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами, отличающихся числом зубьев не менее чем на единицу и сопряженных с двумя соответствующими зубчатыми колесами с внутренними зубчатыми венцами, при этом зубчатые колеса узла зубчатой передачи с наружными зубчатыми венцами размещены на подшипниковых опорах, установленных на эксцентриковой детали, при этом ось эксцентриковой детали смещена относительно оси вала узла зубчатой передачи на заданное расстояние, на валу узла зубчатой передачи противоположно оси эксцентриковой детали закреплены балансировочные грузы, отличающийся тем, что два соединенных между собой шлицами, гайкой и штифтами зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами имеют с одного торца два резьбовых отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные в плоскости оси эксцентриковой детали на расчетном диаметре под углом 180°, балансировочные грузы имеют одно отверстие на том же расчетном диаметре, расположенное противоположно оси эксцентриковой детали, при этом для выполнения динамической балансировки внутренней части узла зубчатой передачи в отверстия устанавливаются два специальных технологических винта, один из которых служит для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентриковой детали, второй винт устанавливается симметрично для компенсации дисбаланса от первого технологического винта, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала имеет в своей диафрагме два отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные под углом 180° на следующем расчетном диаметре, зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом ведомого вала на том же расчетном диметре с тем же расположением имеет по два отверстия в двух своих диафрагмах соответственно, при этом для выполнения динамической балансировки наружных частей узла зубчатой передачи в отверстия устанавливаются два специальных технологических болта в сборе с гайками, служащие для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно друг друга.