НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН ВСТРЕЧНЫМИ КРУТЯЩИМИ МОМЕНТАМИ Российский патент 2015 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, а именно к технологиям и испытательным и обкаточным стендам.

Испытание и обкатка сборочных единиц в машиностроении и при ремонте - заключительные операции технологического процесса, выявляющие качество сборки и ремонта узла или агрегата (редукторы, карданные валы, муфты, валы и др.).

Испытание и обкатка проводятся без нагрузки и под нагрузкой.

При обкатке под назначенной нагрузкой в виде крутящих моментов происходит интенсивная приработка подвижных сопряжений, представляющая собой процесс изменения физико-механических свойств поверхностей сопрягаемых деталей и достижения оптимальной шероховатости.

Обкатка и испытание элементов машин позволяют проверить надежность их работы с ее многообразием показателей как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации с целью уменьшения числа отказов при их работе.

Наиболее важное значение играют обкатка и испытание при продолжительно действующей нагрузке крутящим моментом, приближенным к условиям эксплуатации на данной машине.

При этом возрастают энергетические затраты, т.е. приработка и испытания при изготовлении и ремонте стали высокоэнергозатратными.

Известны нагружатели [Машины и стенды для испытания деталей / Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: «Машиностроение. - С.71…73], позволяющие проводить обкатку и испытания под нагрузкой с использованием замкнутого контура. Созданы нагружатели (нагружающие устройства) с использованием инерционных сил для создания нагрузки в виде крутящего момента в замкнутом силовом контуре.

Недостатки всех конструкций состоят в том, что их применение возможно только в замкнутом силовом контуре со сложной конструкцией стендов, а затраты энергии на привод остаются значительными.

Кроме того, в силовом контуре требуется установка испытуемого элемента и технологического элемента для выравнивания угловых скоростей в контуре, например, при испытании коробок передач и редукторов.

Применение вышеописанной схемы нагружения требует значительных затрат энергии на привод замкнутого контура за счет потерь в замыкающих редукторах, соединительных муфтах, технологическом редукторе и самом нагружателе.

Стенды занимают большие производственные площади, увеличивается их металлоемкость, усложняется конструкция.

Для устранения вышеперечисленных недостатков предложен принципиально новый способ нагружения (встречное нагружение) по патенту №2237235 С2, G01M 13/02, Бюл. №27 от 27.09.2004, но до настоящего времени рационального и более простого технического решения на реализацию этого способа нет.

В качестве прототипа технического решения можно предложить нагружающее устройство для обкатки и испытания элементов машин [патент №2477848 С2. Бюл.№8 от 20.03.2013], который содержит присоединительные валы и грузы и состоит из двух нагружателей инерционного типа, которые при вращении создают на входном валу испытуемого элемента первым нагружателем и выходном валу того же испытуемого элемента вторым нагружателем противоположно направленные одинаковые крутящие моменты.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение работоспособности нагружающего устройства, которое состоит из двух нагружателей инерционного действия, которые при вращении создают на входном валу испытуемого элемента первым нагружателем и выходном валу того же испытуемого элемента вторым нагружателем противоположно направленные одинаковые крутящие моменты за счет того, что вал каждого нагружателя, вращаясь в опорах, жестко закреплен с роликом, к которому прикреплены диаметрально противоположно рычаги с шарнирами на концах для соединения с криволинейными рычагами, а между шарнирами, опираясь на ролик, расположены прямолинейные рычаги, на свободные концы которых опираются малые ролики, сидящие на одних свободных концах криволинейных рычагов, а вторые концы криволинейных рычагов соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через цент вала.

На фиг.1а изображена принципиальная схема первого нагружателя нагружающего устройства, состоящего из электромотора 1, муфты 2, соединяющей вал электромотора с валом первого нагружателя 3. Вал нагружателя 3 вращается в опорах 4 и жестко закреплен с роликом 5, к которому жестко прикреплены диаметрально противоположно рычаги 6. На концах рычагов 6 расположены шарниры 7. На рычагах 6 между шарниром 7 и роликом 5 расположены кронштейны 8 с шарнирами 9, которые соединены с прямолинейными рычагами 10, опирающимися на ролик 5 сверху и снизу.

Криволинейные рычаги 11 соединенные с рычагами 6 шарнирами 7, причем на свободные концы рычагов 10 опираются концы рычагов 11 через малые ролики 12, а к другим концам рычагов 11 крепятся грузы 13.

Грузы располагаются на одной линии, проходящей через центр ролика 5, по которой направлена сила инерции грузов F_и.

На фиг.16 изображена принципиальная схема второго нагружателя нагружающего устройства, представляющая собой копию первого нагружателя, повернутого относительно линии действия инерционных сил грузов на 180°.

Нагружающее устройство работает следующим образом. При вращении вала 3 первого нагружателя (Фиг.1а) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 10 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции F_и. Силы F_и посредством рычагов 11, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через ролики 12 создавать давление на свободные концы рычагов 10 и поворачивать посредством кронштейнов 8 рычаги 6 относительно вала 3 по часовой стрелке, создают крутящий момент М_кр.

При вращении вала 3 второго нагружателя (Фиг.16), соединенного с валом 3 первого нагружателя валами испытуемого элемента (показано штрихпунктирной линией) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 10 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции F_и.

Силы F_и посредством рычагов 11, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через малые ролики 12 создавать давление на свободные концы рычагов 10 и поворачивать посредством кронштейнов 8 рычаги 6 относительно вала 3 против часовой стрелки, создают также крутящий момент М_кр.

Эти моменты, создаваемые первым и вторым нагружателями, должны быть одинаковыми, тогда находящийся между нагружателями испытуемый элемент будет находиться под нагрузкой крутящим моментом, равным сумме крутящих моментов от первого и второго нагружателей.

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при обкатке и испытании элементов машин. Устройство содержит два нагружателя инерционного действия с присоединительными валами. При этом вал каждого нагружателя вращается в опорах и жестко закреплен с роликом, к которому прикреплены диаметрально противоположно рычаги с шарнирами на концах для соединения с криволинейными рычагами, а между шарнирами и роликом на кронштейнах с шарнирами, опираясь на ролик, расположены прямолинейные рычаги, на свободные концы которых опираются малые ролики, сидящие на одних свободных концах криволинейных рычагов, а вторые концы криволинейных рычагов соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через центр вала. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей нагружения и уменьшении затрат энергии на привод стендов. 2 ил.

Нагружающее устройство для испытания элементов машин встречными крутящими моментами, содержащее два нагружателя инерционного типа, которые при вращении создают на входном валу испытуемого элемента первым нагружателем и выходном валу того же испытуемого элемента вторым нагружателем противоположно направленные одинаковые крутящие моменты, отличающееся тем, что оно состоит из двух нагружателей и вал каждого нагружателя, вращаясь в опорах, жестко закреплен с роликом, к которому прикреплены диаметрально противоположно рычаги с шарнирами на концах для соединения с криволинейными рычагами, а между шарниром и роликом на кронштейнах с шарнирами, опираясь на ролик, расположены прямолинейные рычаги, на свободные концы которых опираются малые ролики, сидящие на одних свободных концах криволинейных рычагов, а вторые концы криволинейных рычагов соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через центр вала.