Стенд для испытаний зубьев зубчатых колес при динамических нагрузках Советский патент 1983 года по МПК G01M13/02 

41

00 05 Изобретение относится к Машиностроению, .а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытаниях зубьев зубчатых колес силовых передач на сопротивление усталости при изгибе путем создания комбинированных динамических нагрузок как циклических, так и ударных. Известен стенд для испытаний зуб7 чатых колес на сопротивление усталости зубьев при изгибе под деиствием пульсационной (циклической плавной отнулевой) нагрузки, содержащий корпус, привод, связанный с ним кривошипно-ползунный механизм с упругим шатуном, размещенный в корпусе с возможностью поворота вала, один конец которого предназначен для установки .испытуемого колеса, закреп ленный на его другом конце криволинейный рычаг, взаимодействующий с ползуном, и нагружающий элемент l Недостаток известного стенда заключается в ограниченности диапазона создаваемых нагрузок из-за невозможности создать асимметричную цик |лическую и ударные нагрузки. Наиболее близким к изобретению явля ется стенд для испытаний зубьев зубчат колес при динамических нагрузках, содержащий корпус, привод, связанный с ним кривошипно-ползунный механизм с упругим тиатуном, закрепленный в корпусе кронщтей.н, установленный в последнем с возможностью поворотаторсионный вал, один конец которого предназначен для установки испытуемо го колес, прикрепленный к другому концу торсионного вала рычаг , взаи модействующий с ползуном, и нагружаю щий элемент, предназначенный для вз имодействия с зубом испытуемого коле са. Нагружающий элемент выполнен в виде пластины с острой кромкой 2 . Недостаток стенда заключается в ограниченном диапазоне создаваемых нагрузок из-за невозможности создан дополнительно к.циклическим ударных нагрузок. Цель изобретения - расгтшрение диа пазона создаваеглмх нагрузок. Указанная цель достигается тем, что в стенде для испытания зубьев зубчатых колес при динамических нагрузках, содержащем корпус, привод, связанный с ним кривошипно-ползунный механизм с упругим шатуном, закрепленный в корпусе кронштейн, установленный в последнем с возможностью поворота торсионный вал, один конец которого предназначен для установки испытуемого колеса, прикрепленный к другому концу торсионного вала рычаг взаимодействующий с ползуном, и нагружающий элемент, предназначенный для взаимодействия с зубом испытуемо го колеса, нагружающий элемент выпол ней с цилиндрическим хвостовиком, размещенным в кронштейне с возможностью перемещения вдоль оси, стенд снабжен дополнительным приводом,ударником, взаимодействующим с хвостовиком, кулачковым механизмом, кулачок которого связан с дополнительным приводом, а толкатель -. с ударником, и установленшдм на корпусе регулируемым упором, взаимодействующим с рычагом. На фиг.1 изображен стенд, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1. Стенд содержит корпус, который состоит из основания 1, отдельно от него закрепленной на фундаменте массивной металлической опоры 2 и установленной на основании 1 верхней опоры 3. Испытуемое зубчатое колесо 4 закрепляется на конце торсионного вала 5,. установленного с возможностью поворота в кронштейне 6, который закреплен на опоре 2. На другом конце торсионного вала 5 закреплен рычаг 7. Взаимодействующий с испытуемым колесом нагружающий элемент 8 выполнен в виде упора с клиновым наконечником, кругового бурта и цилиндрического хвостовика, размещенного в направляющей 9 кронштейна 6. В направляющей 9 расположен наконечник ударника 10, к которому с помощью резьбы прикреплена тяга 11 с регулируемым резьбовым упором 12,и пружиной 113, посредством которых ударник 10 опирается на втулку 14, верхнюю опору 3. Оснащенный круговым буртом другой конец тяги 11 расположен с возможностью осевого перемещения в отверстии роликового толкателя 15 кулачкового механизма, включающего, кроме того, кулачок 16. Толкатель 15 установлен с возможностью перемещения; в отверстии неподвижной втулки 14 и на неподвижном ишицевом валике 17, закрепленных на верхней опоре 3 и служащих ему направляющими. На толк-ателе 15 закреплена ось 18 со свободно вращающимся роликом 19, имеющим сферическую форму обода1 Ролик 19 контактирует с профильной поверхностью кулачка 16, закрепленного на расположенном в подсиипниках верхней опоры 3 валу 20. На рычаге 7 закреплен передвижной кронштейн 21, шарнирно соединенный с ползуном, например втулкой.22, кривошипно-ползунного механизма, включающего, кроме того, шатуны 23 и кривошипный вал 24. Между торцом втулки 22 и закрепленным на шатуне 23 подвижным упором 25 установлена пружина 26. Шатун 23 закреплен на обойме 27, расположенной в подшипниках на эксцентриковом участке кривошипного вала 24. Последний расположен в подшипниках верхней опоры 3 и имеет привод, состоящий из электродвигателя 28, закрепленного на валу последнего ведущего шкива 29, ремней 30 и ведомого шкива 31, установленного на кривошипном вале 24. Конец рычага 7 взаимодействует с регулируемым упоро 32, установленным на Основании 1 . Дополнительный привод включает в себя электродвигатель 33 и связываю тую его с кулачком 16 ременную передачу, состоящую из ведущего мкива

34,установленного на выходном валу электродвигателя 33, ведомого шкива

35,установленного на валу 20 и выполняющего роль инерционного маховика, и ремней 36.

Стенд работает следующим образом.

Перед испытаниями зуб, смежный с первым испытуемым на зубчатом колесе 4 и препятствующий его контакту с нагружающим элементом 8, срезают и устанавливают зубчатое колесо 4 на торсионном валу 5. Включают электродвигатель 33, вращение от которого через ременную передачу состоящую из шкивов 34 и 35 и ремней 36, а также с помощью вала 20 передается профильному кулачку 16, и электродвигатель 28, который через ременную передачу, состоящую из шкивов 29 и 31 и ремней 30, передает вращение кривошипному валу 24. .В результате вращения последнего происходит циклическое деформирование пружины 26, усилие сжатия которой, передаваемое через втулку 22 и передвижной кронштейн 21 рычагу 7, создает пульсационный мо- . мент на торсионном валу 5, действующий на испытуемое зубчатое колесо 4. Пульсационная нагрузка на испытуемом зубе создается при его взаимодейстВИИ и с нагружающим элементом 8, опирающимся через Фланец направляющей 9 на кронштейн 6 и препятствующим повороту зубчатого колеса 4,

В результате вращения кулачка 16 и взаимодействия с последним ролика 19 совершается возвратно-поступательное перемещение роликового толкателя 15 в направляющих в виде втулки 14 и ттшицевого валика 17, а связанного с ним с пo юraью тяги 11 ударника 10 - в направляющей 9. При этом контакт ролика 19 с кулачком 16 обеспечивается силой сжатия пружины 13.

I

Холостой ход.совершается при обкатывании роликом 19 восходящей части профиля кулачка 16, а рабочий под действием силы сжатия пружины 13 при обкатывании-нисходящей части профиля. Вл1сота выступов кулака и, соответственно, ход роликового толкателя 15, превышает величину хода ударника 10 на величину отрезка а (фиг.1).

Поэтому после остановки ударника 10 при ударе по нагружающему элементу 8, опирающемуся на испытуемый зуб контакт между буртом наверхнем конце тяги 11 и роликовым толкателем 15 прерывается на время, зависящее от скорости вращения кулачка 16 и ограниченное, с целью предотвращения повторных ударов в результате послеударного отскока, размерами и профилем впадины кулачка 16. С целью предотвращения поворота зубчатого колеса -4 и рычага 7, размыкания контакта торцовых поверхностей нагружающего элемента 8 и направляющей 9 на кронштейне 6 и последующего искажения пульсационной и ударной нагрузок зазор между регулируемым упором 32 и рычагом 7 полностью исключается.

Точное задание скорости улара (и ударной нагрузки), зависящей от скорости вращения кулачка 16-, и угла наклона между плоскостью его вращения и касательной к профильной поверхности в точке контакта с роликом 19 в момент удара, .достигается выбором точки контакта путем регулирования расстояния между роликом 19 и ударнимом 10, с целью обеспечения одновременного касания ударника 10, нагружающего элемента 8 и торцевой поверхности; роликового толкателя 15(бурта тяги 11), Это регулирование производится.с помощью резьбы на тяге 11, служащей для крепления последней к ударнику 10. Кроме того, точность задания ударной нагрузки обеспечивается уменьшением действующих на роликовый толкатель 15 крутящих моментов в плоскостях, перпендикулярных и параллельных направлению движения, которое позволяет снизить силы трения в его направляющих в виде втулки 14 и шлицевого валика 17 з счет выполнения ;роликового толкателя 15 в форме незамкнутого прямоугольника, охватывающего профильную поверхность кулачка 16 в радиальной плоскости, и размещением в ней оси 18 ролика 19 и двух поперечных выступов, перемещающихся по втулке 14 и валику 17, а также за счет обеспечения совпадения геометрических осей симметрии втулки 14, валика 17, толкателя 15 с осями симметрии пружины 13, ударника 10 и с геометрическим центром сферической наружной поверхности ролика 19. Требуемые скорости и частоты ударов обеспечиваются подбором сменных кулачков 16 и диаметра сменных шкивов 34 и 35.

Регулирование пульсационной нагрузки обеспечивается перемещением кронштейна 21 на рычаге 7, регулирование частоты - изменением скорости врш-дения кривошипного вала 24, подбором диаметра сменных шкивов 29 и 31.

5101П486

Такая конструкция стенда позволя- ударную нагрузки с любым законом их создавать регулируемые по величине редования и , тем самьам,обеспечить расшии частоте приложения пульсационную и рение диапазона создаваемых нагрузок.

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЗУБЬЕВЗУБЧАТЫХ КОЛЕС.ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ, содержатий корпус, привод, связанный с ним кривошипно-ползунный. механизм с упругим шатуном, закрепленный в корпусе кронштейн, установленный в псЗследнем с возможностью по ворота торсионный вал, один конец которого предназначен для установки испытуемого колеса, прикрепленный к другому концу торсионного вала рычаг, взаимодействующей с ползуном и нагружающий элемент, предназначенный для взаимодействия с зУбом испытуемого колесаГ отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона создаваемых нагрузок, нагружающий элемент выполнен с цилиндрическим хвостовиком, размещенным в кронщтейне с возмо ностью перемещения вдоль оси, стенд снабжен дополнительным приводом, ударником, взаимодействукяцим с хвостовиком, кулачковым ме- § ханизмом, кулачок которого связан с (Л дополнительным приводом, а трлкательс ударником, и установленным на корс пусе регулируемым упором, взаимодействующим с Еилчагом.

//

Фиг. 1

20

-17