СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТА ЗАЦЕПЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС В МНОГОСАТЕЛЛИТНОЙ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧЕ Российский патент 2024 года по МПК G01B5/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам и методам контроля контакта в зубчатом зацеплении планетарных передач.

Известна кинематическая схема установки, состоящая из планетарного механизма, двух электродвигателей, датчиков углового перемещения и крутящего момента, установленных на направляющих и компенсационных муфтах, служащая для проведения исследования кинематической и циклической погрешности, передаточного отношения зубчатого зацепления с передачей измерительных данных на ЭВМ (Акопян М.Г. Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2019. Т. 7, №2, с. 47-50, рис. 1).

Недостатком такого способа исследования является отсутствие исследования контакта зубчатого зацепления. Обработка результатов осуществляется за счет датчиков скорости и крутящего момента, которые отображают разницу фактических передаточных отношений зубчатых колес от теоретических, при условии их временного износа. Т.е. процесс исследования направлен на анализ передаточных отношений, а не на анализ фактического постоянного сопряжения колес между собой.

Наиболее близким к заявляемому способу исследования параметров зубчатого планетарного зацепления по технической сущности является устройство для реализации способа, основанное на электрической схеме измерения колебательного процесса в зубчатом зацеплении, в котором исследуется процесс зацепления за счет исключения влияния разрыва цепи в смежной сопряженной зубчатой паре. Валы неподвижных центральных колес присоединяются к источнику питания и замыкают цепь. В одной из образованных зубчатых пар центральное колесо - сателлит обеспечивает постоянный электрический контакт и по прерыванию тока в цепи судят о характере процесса и времени отсутствия контакта в другой паре (SU №1446446, МПК G01B 5/20, опубл. 23.12.1988 г.).

Недостатком такого способа исследования является отсутствие возможности проведения анализа работы различных конструкций водил и сателлитов, т.е. разработана принципиальная схема работы планетарного механизма без возможности унификации, а также отсутствует возможность сопряжения и передачи результатов на ЭВМ.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в определении наличия контакта зацепления зубчатых колес в многосателлитной зубчатой передаче, с целью дальнейшего совершенствования конструкций планетарных передач, обеспечивающих равномерное распределение нагрузок по сателлитам.

Техническая проблема решается тем, что исследование контакта зацепления зубчатых колес в многосателлитной планетарной передаче, заключается в том, что электрически последовательно соединяют центральное зубчатое колесо, сопряженное с сателлитами, установленными на водиле, центральное зубчатое колесо подключают к источнику питания, обеспечивают постоянный контакт в одной зубчатой паре, а о характере контакта в зубчатой паре судят по прерыванию тока в цепи, согласно изобретению, источник питания соединяют с блоком питания и подают напряжение через регулятор оборотов на электродвигатель и запускают планетарную передачу, параллельно ток от плюсового контакта блока питания подают сначала на стойку ведущего вала, затем на центральное колесо и на сателлит, выполненный из металла, и через водило к ведомому валу, с замыканием электрической цепи на стойку ведомого вала, а другие сателлиты выполняют диэлектрическими, при этом, с помощью встроенного в цепь блока питания цифрового мультиметра, данные измерения внутри цепи передают на персональный компьютер. Другие сателлиты выполняют из капролона.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, позволяет проводить исследования разнообразных конструкций многосателлитных планетарных передач с целью определения его оптимальной конструкции для решения проблемы равномерного распределения передаваемых нагрузок по сателлитам.

Отслеживание параметров подаваемого напряжения осуществляется посредством мультиметра и фиксации данных на персональном компьютере. Подаваемое напряжение, проходящее по всем металлическим элементам предлагаемой схемы, должно сохраняться или иметь незначительное отклонение, при проведении исследования. При падении напряжения или стремлении к минимуму означает, что электрическая цепь разорвалась и контакт отсутствует в месте зубчатого зацепления металлического сателлита и центрального зубчатого колеса. Разрыв электрической цепи коррелирует с отсутствием пятна контакта в зубчатом зацеплении. В случае наличия постоянного пятна контакта зацепления зубчатых колес и их плавной непрерывной работы, электрическое напряжение будет соответствовать поданному напряжению, или иметь незначительные погрешности, что подтверждает стабильную работу зубчатого зацепления. Наличие сателлитов, выполненных из капролона, предполагает последовательную их замену на металлический сателлит и проведение аналогичного исследования на каждом посадочном месте последних.

Предлагаемый способ иллюстрируется на примере трехсателлитной планетарной передачи, где:

на фиг. 1 - показана электрическая схема и конструкция трехсателлитной планетарной передачи для исследования контакта зацепления зубчатых колес;

на фиг. 2 - показана конструкция трехсателлитной планетарной передачи в разрезе;

на фиг. 3 - скриншот с персонального компьютера в период исследования контакта зацепления зубчатых колес;

на фиг. 4 - изображен график изменения напряжения в зацеплении, визуально отображающий качество зацепления.

Электрическая схема включает в себя источник питания 1 от электросети 220 В, блок питания 2, тумблеры 3, регуляторы оборотов 4, электродвигатель 5, параллельную электрическую схему для исследования зубчатого зацепления планетарного механизма, в которой подключены лампа накаливания 6, мультиметр 7, персональный компьютер 8, стойку 9 ведущего вала 10, ведущий вал 10, центральное зубчатое колесо 11, диэлектрические сателлиты 12,13, выполненные из капролона, металлический сателлит 14, водило 15, ведущий вал 16 и стойку 17 ведущего вала 16.

Способ исследования контакта зацепления зубчатых колес в многосателлитной планетарной передаче осуществляется следующим образом - питание с переменным током от источника питания 1, от электросети 220 В, подается на блок питания 2 для понижения напряжения и его преобразования в постоянный ток для последующей передачи. Блок питания 2 передает напряжение параллельно на тумблеры 3, которые подают напряжение на регуляторы оборотов 4. Каждый регулятор оборотов 4 имеет определенную настройку оборотов вращения для электродвигателя 5, то есть исследования можно проводить на пяти различных оборотах электродвигателя от минимальных до максимальных, предусмотренных техническими параметрами двигателя. При включении одного из параллельно подсоединенных тумблеров 3 питание от блока питания 2 подается на последовательно подключенный с тумблером 3 регулятор оборотов 4, после чего происходит подача напряжения на электродвигатель 5 на заранее выставленных оборотах, который в свою очередь передает вращающий момент на ведущий вал 10 планетарной передачи.

Параллельно от блока питания 2 подключена электрическая схема для исследования контакта зубчатого зацепления планетарной передачи, запущенной от электродвигателя 5. Напряжение от плюсового контакта блока питания 2 подается на лампу накаливания 6, которая осуществляет визуализацию работы планетарной передачи. Параллельно лампе накаливания, последовательно электрической цепи подключен мультиметр 7, с помощью которого осуществляется точная фиксация напряжения в каждую секунду времени. Последовательно, от мультиметра 7, напряжение проходит на металлическую стойку 9 ведущего вала, от нее на металлический ведущий вал 10, на центральное зубчатое колесо 11 выполненное из металла. Далее ток от центрального зубчатого колеса 11 проходит через металлический сателлит 14, в то время как сателлиты 12, 13 являются диэлектриками и установлены для баланса и равновесия конструкции, и рассмотрения в работе всех элементов многосателлитного планетарного механизма. Напряжение, в случае контакта зацепления зубчатых колес, поступаемое от центрального зубчатого колеса 11 на металлический сателлит 14, проходит по всем металлическим элементам водила 15 и переходит на металлический ведомый вал 16, от которого проходит на металлическую стойку 17 ведомого вала. От стойки ведомого вала напряжение проходит к минусовому контакту блока питания 2. Все показатели напряжения, которые фиксирует мультиметр 7 в режиме реального времени, передаются на персональный компьютер 8 при помощи переходника RS232C-USB. На персональном компьютере 8 в программном обеспечении UT61B, происходит сбор данных в каждую секунду времени с мультиметра 7 и строится первоначальная зависимость напряжения от времени. После завершения исследования контакта зацепления одного из сателлитов на различных оборотах электродвигателя, данные с программного обеспечения экспортируются в файл формата XLSX для построения дальнейшей визуализации и анализа полученных зависимостей, изображенных на фигуре 4. Анализ контакта зацепления между металлическим сателлитом 14 и центральным зубчатым колесом 11 проводится на каждом из посадочных мест всех сателлитов, т.е. после первого исследования, металлический сателлит 14 меняют местами с диэлектрическим сателлитом 13, после второго исследования металлический сателлит 14 уже меняют местами с диэлектрическим сателлитом 12. Данная последовательность действий выполняется с целью проверки контакта зацепления на каждом из трех сателлитов, что позволяет подтвердить закономерность обнаруженного результата.

Принципиальная суть исследования заключается в отслеживании посредством мультиметра 7 параметров подаваемого напряжения, и фиксации данных на ПК 8. Подаваемое напряжение, проходящее по всей предлагаемой схеме, должно сохраняться или иметь незначительное отклонение, при проведении эксперимента. При падении напряжения или стремлении к минимуму означает, что электрическая цепь разорвалась и контакт отсутствует в месте зубчатого зацепления металлического сателлита 14 и центрального зубчатого колеса 11. Разрыв электрической цепи коррелирует с отсутствием пятна контакта в зубчатом зацеплении. В случае стабильной работы зубчатого зацепления, наличие постоянного пятна контакта зацепления зубчатых колес и плавной, непрерывной работы колес, электрическое напряжение будет соответствовать поданному напряжению, или иметь незначительные погрешности.

На фигуре 4 приведен график, переданный мультиметром на ПК, полученный при испытании электрической схемы, с целью исследования контакта зубчатого зацепления трехсателлитного планетарного механизма, в структуру которого включено водило, выполненное из составных элементов, для исключения избыточных связей и равномерного распределения мощности между тремя сателлитами. Здесь можно наблюдать зависимость напряжения, проходящего во всей электрической цепи от времени в секунду. От блока питания подавалось напряжение в 13 В и запускался электродвигатель от тумблера и регулятора оборотов на заранее выставленной скорости вращения 107 об/мин. Незначительное отклонение подаваемого напряжения в 13 В и отсутствие экстремально низких его значений означает, что исследование контакта зубчатых колес в рассматриваемой конструкции трехсателлитной передачи обеспечивает постоянство зацепления зубчатых колес планетарной передачи, что позволяет сделать вывод о равномерном распределении нагрузки между сателлитами.

Предлагаемый способ исследования зубчатого зацепления колес в многосателлитной планетарной передаче позволяет совершенствовать конструкции планетарных передач, обеспечивающих равномерное распределение нагрузок по сателлитам.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам и методам контроля контакта зацепления в планетарных передачах. Способ исследования контакта зацепления зубчатых колес в многосателлитной планетарной передаче заключается в том, что электрически последовательно соединяют центральное зубчатое колесо, сопряженное с сателлитами, установленными на водиле, центральное зубчатое колесо подключают к источнику питания, обеспечивают постоянный контакт в одной зубчатой паре, а о характере контакта в зубчатой паре судят по прерыванию тока в цепи. Источник питания соединяют с блоком питания и подают напряжение через регулятор оборотов на электродвигатель и запускают планетарную передачу, параллельно ток от плюсового контакта блока питания подают сначала на стойку ведущего вала, затем на центральное колесо и на сателлит, выполненный из металла, и через водило к ведомому валу, с замыканием электрической цепи на стойку ведомого вала. Другие сателлиты выполняют диэлектрическими, при этом с помощью встроенного в цепь блока питания цифрового мультиметра данные измерения внутри цепи передают на персональный компьютер. Обеспечивается контроль наличия контакта зубчатого зацепления колес в многосателлитной планетарной передаче с целью совершенствования конструкции планетарных передач, обеспечивающих равномерное распределение нагрузок по сателлитам. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ исследования контакта зацепления зубчатых колес в многосателлитной планетарной передаче, заключающийся в том, что электрически последовательно соединяют центральное зубчатое колесо, сопряженное с сателлитами, установленными на водиле, центральное зубчатое колесо подключают к источнику питания, обеспечивают постоянный контакт в одной зубчатой паре, а о характере контакта в зубчатой паре судят по прерыванию тока в цепи, отличающийся тем, что источник питания соединяют с блоком питания и подают напряжение через регулятор оборотов на электродвигатель и запускают планетарную передачу, параллельно ток от плюсового контакта блока питания подают сначала на стойку ведущего вала, затем на центральное колесо и на сателлит, выполненный из металла, и через водило к ведомому валу, с замыканием электрической цепи на стойку ведомого вала, а другие сателлиты выполняют диэлектрическими, при этом, с помощью встроенного в цепь блока питания цифрового мультиметра, данные измерения внутри цепи передают на персональный компьютер.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что другие сателлиты выполняют из капролона.