Стенд для испытания зубчатых колес Советский патент 1988 года по МПК G01M13/02 

JJ зг

а

г9

№

f « i ,

сд

ФигЛ

ми на валиках 9. Зубчатые колеса 10 вьшолнены с чередующимнся между собой нормальными и срезанными зубьями. Для нагружения заданной нагрузкой испытуемые колеса I1 через ведомые ры «iarH 19 связаны с нагружателем 25, ГГульсационное нагружение зубьев осу-

10

ществляется ведущими рычагами 18, получающими качательное движение от в вращающегося кулачкового вала 4 через бандаж 24. Величина нагрузки контро лируется динамометрической линейкой 32, а число циклов изменения нагруз ки электросчетчиками 34. 5 ил.

Изобретение относится к машиног- строению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при контрольных испытаниях изготовленнььч зубчатых колес. Целью изобре тения является ускорение испытаний путем обеспечения одновременного ис следования на выносливость нескольких пар зубчатьк колес с различными уровнями нагрузок и числами циклов измег- нения нагрузки в единицу времени. Стенд содержит основание 1, на котором смонтирован привод вращательного движения с кулачковым.валом 4. Кулач ки 7 расположены по длине вала 4 ря. дами и их количество в каждом ряду определяется из соотношения Z...:., ... Z,- ... - Ff Кмии мим const, где F- - величина нагрузки на зуб г-го ряда колес 10,П, I - - количество кулачков 7 в 1-м а ряду, m - показатель степени уравне-/Л НИН кривой усталости. Зубчатые коле- , са 10 и взаимодействующие с ними не-, (мм пытуемые колеса 11 расположены ряда-

I1

I Изобретение относится к машино- с|троению, а именно к испытательной TJexHHKe и может быть использовано г|ри контрольных испытаниях изготовт 1|енных зубчатых колес.

Цель изобретения - ускорение ис- 11ытаний путем обеспечения одновремен Цого исследования иа вьгаосливость не бколькнх пар зубчатых колес с различ- цыми уровнями нагрузок и числами цик- j|oB изменения нагрузки в единицу вре- йени.

На фиг.1 изображен стенд, общий Вид в разрезе; на фиг.2 разрез ца фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - уз ел I на фиг.1; йа фиг.З - кривая усталости зубьев,

i Стенд содержит основание 1, на ротором смонтирован привод 2, который ерез муфту 3 связан с кулачковым ва- jioM 4, установленным на подшипниках 5 в боковых стенках 6 основания 1, Кулачки 7 вала 4 расположены рядами л размещены в каждом ряду в плоскости, перпендикулярной оси вала 4 со сдви- - гом по фазе. На днище основания 1 закреплены опоры 8 по меньшей мере четырех валиков 9, на двух из которых, соосно расположенных, установлены два технологических зубчатых колеса 10, предназначенных для взаимодействия по меньшей мере с двумя испытуемыми зубчатыми колесами 11, устанавливае - мыми на двух других валиках 9. Технологическое зубчатое колесо 10 в каждом ряду вьтолнено из числа испытуемых с чередующимися между собой нормальными и срезанными зубьями. Пары зубьев колес 10 и 11, находящихся в зацеплении, прижаты друг к другу в нерабочем положении вспомогательной пружиной 12 растяжения.

Межосевое расстояние а, между валиками 9 регулируется набором прокладок 13 общей толщиной b , b т Опоры 8 зубчатых колес 10 и 11 с установлен

,5 ными прокладками 13 стянуты болтами 14 в единый блок, зафиксированы относительно основания 1 упорами 15 и болтами 16 и закреплены на днище основания 1 болтами 17.

0 В каждом ряду колес 10 и 11 для передачи нагрузки на стенде установле ны ведущие 18 и ведомые 19 рычаги, которые одним концом через зубчатые рейки 20 и клинья 21 соединены соот5 ветственно с зубьями технологических 10 и испытуемых 11 колес, а на другом. имеют шарниры 22 и 23 Шарниры 22 ведущих рычагов I8 снабжены бандажами 24, взаимодействующими с

20 кулачками 7 вала 4. Величина размаха качательного движения бандажа 24 определяется высотой кулачков 7 и зазо ром а между нарзгжной поверхностью бандажа 24 и впадиной кулачков 7 вала

25 4 и регулируется перемещением кулачкового вала 4 или изменением диамет- ра dg, бандажа 24. Нагружатель 25 выполнен в виде пружины сжатия и имеет устройство для

обеспечения независимой регулировки нагрузки, включающее неподвижную 26 и подвижную 27 опоры с ударосмягчающей подкладкой 28 между ними, и тягу 29, пропущенную через отверстия вертикаль5 ной стенки 30 основания 1 и соединенную одним концом с шарниром 23 ведомого рычага 19, а другим концом - с гайкой-рукояткой 31, проходящей через отверстие неподвижной опоры 26. 0 Нагружатель 25 установлен между подвижной опорой 27 и вертикальной стенкой 30 основания . Величина на3 1/4

грууки контро.пируется динамометрической линейкой 32, Неподвижная опора 26 закреплена на вертикальной стенке 30 основания болтами 33,

Каждый ряд зубчатых колес 10 и 11 имеет электросчетчик 34 числа циклов изменения нагрузки с подвижными 35 и неподвижными 36 нормально замкнутыми контактами, подключенными к источни- ку тока. Подвижные контакты 35 установлены с возможностью взаимодействия с ведущим рычагом 18 и отвода от не подвижного контакта 36 в тот момент в времени, когда наступит излом зуба одного из колес 10, 11 этого ряда.

Количество кулачков 7 в каждом ряду кулачкового вала 4 определено по следующей зависимости, являющейся производной от уравнения кривой уста- лости:

-«

F. «

Z,

const,

где F; - величина заданной нагрузки на зубья технологического 10 и испытуемых 11 колес i-ой пары валиков 9 (i-ряда колес 10 и 11); Z, - количество кулачков 7 в

ряду;

тп - показатель степени уравнения кривой усталости;

2,3,.,.- число пар валиков 9 (рядов). Стенд работает следующим образом Перед испытаниями выполняют настройку стенда. Технологические 10 и испытуемые 11 зубчатые колеса совме ствно с ведущими 18 и ведомыми 19 рычагами в сборе с шарнирами 22 и 23 устанавливают на валики 9 с опорами 8, скрепляют колеса 10 и 11 соответственно 18 и 19, зубчатыми рейками 20 20, клиньями 21. Зубчатые колеса 10 и 11 на опорах 8 приводят в зацепление между собой, пользуясь набором прокладок 13, и опоры 8 стягивают в единый блок болтами 14. Этот блок закрепляют на основании 1 болтами 17 (фиг.2) и фиксируют от сдвига болтами 16. После этого устанавливают величину заданного размаха 0,0 за счет регулировки зазора d (фиг,1) между поверхностью бандажа 24 и впадинами кулачков 7 4, причем максимальный размах 0,0 должен быть задан меньше высоты кулачков 7, чтобы

К1ч

зазор а никогда не исчезал. Перед нагружением зубчатых колес 10 и 11 кулачки 7 вала 4 ставят против банда жа 24 в каждом ряду. Величины нагру зок F, , F, получают расчетом на усталость (выносливость) по известным кривым усталости для аналогич ных зубчатых колес.

Минимальное значение расчетной нагрузки FfJ И связанное с ним минимальное напряжение СГ„„ц принимается несколько больше длительного предела вьгаосливости (Тр , соответствующего базовому числу Nj, изменения нагрузки с (1,1,,, 1,2)СГр Остальные значения нагрузок F, , F, ,,,. F ; F ... определяют , из соот-

лЛ п 5 ношения

F. Z., F Z

F ZK; с const

Кг

5 0

в

g

5

0

подставив в него вместо Ft - F, и вместо - ZK и т.д., т.е,

макс мин г t Mtc const (1)

vaicr соответственно минимальное и макси- ; мальное количество кулачков 7 в последовательных рядах кулачкового вала 4е

Соотношение (1) является производ ным от уравнения кривой усталости, имеющего следующий общий вид:

N С const,где - величина напряжения, возникающего в детали от нагрузки F; ; Кц,- число циклов изменения наГРЗ ЗКИ, при котором ПрОИСХО

дит поломка (разрушение) детали под нагрузкой F. , Сжатие пружинного нагружателя 25 производят гайкой-рукояткой 31.Величину нагрузки контролирзчот по шкале динамометрической линейки 32, После затя;кки нагружателя 25 неподвижную опору 26 подтягивают к .подвижной опоре 27 завинчиванием болтов 33 так, что зазор а (фиг.1) между неподвижной опорой 26 и ударосмягчаю- ;щей подкладкой 28 был меньше размаха 0,02 (Фиг,1), например (О,5,..О,7) ,0,Oj, Когда кулачки 7 вала 4 отходят от бандажа 24, зазор а уменьшается.

5Utl51

но не исчезает, а зазор а, исчезает, поскольку под действием нагружателя 25 подвижные опоры 27 будут прижаты к неподвижным 26 через подкладки 28. В 5 этот момент зубья разгружаются. Подвижные контакты 35 электрических - . счетчиков 34 устанавливают относитель. но поверхности бандажа 24 так, чтобы при максимальном рабочем размахе ве- Ю дущего рычага J8 между ними оставал ся зазор 1,.,2 мм, исключающий возмож ность отхода подвижного контакта 35 от неподвижного 36 при нормальном состоянии зубьев каждого из колес, 15 Включением привода 2 приводят кулачке вый вал 4 во вращение ,

При набегании кулачков 7 вала 4 на бандаж 24 ведущий рычаг 18 со- вместно с технологическим зубчатым колесом 10 и зубчатой рейкой 20 с клином 21 получает качательное движе ние с угловой скоростью сОц относительно точки О центра колеса 10, и ось шарнира 22 с бандажом 24 перемещается от точки О, до точки (фигг) . При этом зуб технологического колеса 10, находящийся в зацеплении с зубом колеса 11 (фиг.4), проворачивает по- следнее, преодолевая сопротивление F; (фиг,4), приложенное к зубу колеса 11 от нагружатепя 25 через подвижную опору 27, гайку-рукоятку 31, тягу 29 шарнир 23 и рьтчаг 19, соединенный с испытуемым колесом 11 зубчатой рейкой 20 с клином 21. После достижения максимального размаха бандажа 24j равного отрезку , кулачок 7 вала 4 постепенно отходит от бандажа 24 до проявления зазора aj д,|„„ (фиг.). При этом все элементы, участвовавшие в передаче нагрузки от нагружателя 25 до бандажа 24, возвращаются в ис ходное положение и завершают цикл качательного движения, освобрждаясь от нагрузки после того, как .произойдет соприкосновение подвижных опор 27 с неподвижными 26 через ударосмяг- ,чающие подкладки 28, Таким образом совершается пульсационное нагрзгжение зубьев во времени.

Одновременно с включением стенда напряжение U источника тока (фнг,1) подается на электросчетчики 34 через замкнутые подвижные 35 и неподвижные 36 контакты, и счетчики 34 включаются в электрическую цепь. При поломке любого зуба колес 10 или 11 вспомогз

5 5

5

0 5 о 0 5

g

106

тельная пружина растяжения 12 сжут 1ает ся дополнительно и перемещает ведущий рычаг 8 с бандажом 24 от кулачко вого вала 4, увеличивая зазор а. При этом бандаж 24 воздействует на подвижный контакт 35 и отводит его от неподвижного контакта 36, размыкая электрическую цепь питания соответствующего счетчика 34, и последний останавливается.

Испытание заканчивают после полом ки одного из нагруженных пар зубьев во всех рядах. По результатам испытаний строят кривую усталости (фиг,5) и по ней судят о несущей способности (выносливости) испытуемых зубчатьж крлес 11.

Для следующего цикла испытаний зубчатое колесо со сломанным зубом (колесо 10 или 11) в каждом ряду поворачивают относительно рычагов 18 или 19 на один зуб. Таким СГбразом в последующих экспериментах одновременно будут испытьшаться и новые (свежие) и уцелевшие в предыдущем цикле испытаний зубья. Это позволяет ускорить накопление экспериментальных данных для вьтолнения вероятностных расчетов по несущей способности зубчатых колес.

Ускорение испытаний зубчатых колес обеспечивается без увеличения мощности привода и достигается одновремен - ньм исследованием на выносливость ряда пар зубчатых колес с разными уровнями нагрузок F; и разными числами циклов Пц; изменения нагрузки в единицу времени, которые связаны с величиной F- обратно пропорциональной зависимостью.

Формула изобретения

Стенд для испытания зубчатых колес содержащий основание, закрепленный на нем привод, установленные на основании параллельно друг другу по меньшей мере пару валиков, один из которых предназначен для крепления испытуемого колеса, предназначенное для взаимодействия с последним и закрепленное на другом валике технологическое зубчатое колесо и для каждой Йары валиков и ведомый рычаги, нагр жатель с устройством регулировки нагрузки и электросчетчик числа циклов изменения нагрузки, имеющий подвижный и неподвижный нормально замкнутые контакты, о тличающи и-

с я тем, что, с целью ускорения испытаний, он снабжен кулачковым ва лом по меньшей мере с двумя рядами кулачков, которые расположены в плос- костях размещения технологических колес перпендикулярно оси вала, кулачки в ряду установлены со сдвигом по фазе и их число определено по следующей зависимости:

F7 Z|i; const,

где F; - величина заданной нагрузки

на зубья технологического и испытуемого колес i-и пары валиков (ряда);

Z. - количество кулачков в

i-M ряду;

m - показатель степени уравнения кривой усталости; i 1,2,

/

.г

/«

Цзиг.З

Ni4i Hii2

/(оличесл7бо Сриг.

Фиг.