УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН ПРИ НАГРУЖЕНИИ ВСТРЕЧНЫМИ КРУТЯЩИМИ МОМЕНТАМИ Российский патент 2016 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 имеют 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, 1979 - 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 такой схемы нагружения требует значительных затрат энергии на привод замкнутого контура за счет потерь в замыкающих редукторах, соединительных муфтах, технологическом редукторе и самом нагружателе.

Такие стенды занимают большие производственные площади, увеличивается их металлоемкость, усложняется конструкция.

Для устранения вышеперечисленных недостатков в Пензенской ГСХА предложен принципиально новый способ нагружения (встречное нагружение) по патенту №2237235 С27, G01M 13/02, Бюл. №27 от 27.09.2004.

В качестве прототипа можно предложить нагружающее устройство для обкатки и испытания элементов машин [патент №2477848. С.2. Бюл. №8 от 20.03.2013], которое 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, повышение КПД 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 центр вала.

На фиг. 1а изображена принципиальная схема первого нагружателя 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, которыми они соединены с прямолинейными рычагами 8, опирающиеся на ролик 5 сверху и снизу.

Криволинейные рычаги 9 соединены с рычагами 6 шарнирами 7, причем на свободные концы рычагов 8 опираются концы рычагов 9 через малые ролики 10, а к другим концам рычагов 9 крепятся грузы 11.

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

На фиг. 1б изображена принципиальная схема второго нагружателя устройства, представляющая собой копию первого нагружателя, повернутого относительно линии действия инерционных сил грузов на 180°.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 3 первого нагружателя (Фиг. 1а) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 8, и 9, а также грузы 11 под действием центробежных сил создают силы инерции F_и. Силы F_и посредством рычагов 9, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через малые ролики 10 создавать давление на свободные концы рычагов 8 и поворачивать рычаги 6 относительно вала 3 по часовой стрелке, создавая крутящий момент М_кр.

При вращении вала 3 второго нагружателя (Фиг. 1б), соединенного с валом 3 первого нагружателя валами испытуемого элемента (показано штрихпунктирной линией), присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 8 и 9, а также грузы 11 под действием центробежных сил создают силы инерции F_и.

Силы F_и посредством рычагов 9, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через малые ролики 10 создавать давление на свободные концы рычагов 8 и поворачивать рычаги 6 относительно вала 3 против часовой стрелки, создавая 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 крутящему моменту первого или второго нагружателя.

Изобретение относится к области испытательной техники 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 концами криволинейных и прямолинейных рычагов, на свободные концы которых опираются малые ролики, посаженные на одни свободные концы криволинейных рычагов, а их вторые концы соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через центр вала. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей нагружения, упрощении конструкции и уменьшении затрат энергии на привод стендов. 2 ил.

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 концами криволинейных и прямолинейных рычагов, на свободные концы которых опираются малые ролики, посаженные на одних свободных концах криволинейных рычагов, а их вторые концы соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через центр вала.