Способ исследования деформативности элементов зубчатых колес Советский патент 1988 года по МПК G01B5/20 G01B121/08 

(Л

4

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам и методам исследования и контроля зубчатых колес.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На чертеже изображена конструктивная схема, позволяющая реализовать способ исследования деформативности элементов зубчатых колес.

Конструктивная схема включает в себя зубчатое колесо 1 с исследуемыми венцами 2, которые выполнены с цилиндрической базовой поверхностью, диск 3, установленньй на ступице колеса 1 соосно с ним и с возможностью поворота на последней, и закрепленные на диске 3 два бесконтактных индуктивных преобразователя 4 и 5, один из кото- рых взаимодействует с базовой поверхностью исследуемого венца 2, второй - с поверхностью ступицы, сопряженной с диском 3.

Между базовой (внутренней) поверхностью исследуемого зубчатого венца 2 колеса 1 и бесконтактным индуктивным преобразователем 4, закрепленным в диске 3, образован измеряемьй зазор 2j . Диск 3 установлен со сторо- ны торца соосно колесу 1. Преобразователь 4 зафиксирован в подвижном сухаре 6, размещенном в радиальном пазу диска 3. Необходимая величина зазора Л, подбирается путем переме- щения сухаря 6 в радиальном пазу диска 3.

Для повьшения точности на базовой поверхности исследуемого зубчатого венца 2 могут быть вьтолнены коорди- натные метки 7, выполненные, например, в виде рисок глубиной 0,2 - 0,3 мм и шириной также 0,2 - 0,3 мм. Длина рисок должна быть несколько больше размера активной части индук- тивного преобразователя, что .гарантирует формирование стабильного сигнала.

Для контроля точности сопряжения диска 3 и ступицы зубчатого колеса 1 служит преобразователь 5. Между преобразователем 5 и базовой поверхностью ступицы образован измеряемый зазор Д.

Обработка результатов исследова- ния деформативности венца 2, полученных с помощью преобразователя 4,произ- водится с учетом сигналов, полученных от преобразователя 5, фиксирующем неточности дзижения диска 3 по опорной (базовой) поверхности ступицы. Благодаря этому повышаются точность и достоверность исследований.

Сигналы преобразователей 4 и 5 выводятся посредством токосъемника на регистрирующий прибор (не показаны) и обрабатьшаются оператором.

Для повышения чувствительности измерительной системы зубчатый венец 2 колеса 1 может быть выполнен на измеряемом участке максимально тонким. Базовой поверхностью в данном случае является поверхность зубчатого венца, находящаяся ниже впадин между зубьями (для колес внешнего зацепления). При использовании предложенного устройства бесконтактньй преобразователь 4 закреплен на диске 3 и соответственно направлен на эту поверхность. Нагружение передачи вызьгоает поворот и осадку основания зацепляющихся зубьев, а следовательно, деформацию примыкающих к ним, а также и других участков зубчатого венца„ Вследствие этого изменяется величина измеряемого зазора 3, , установленного между преобразователем 4 и базовой поверхностью венца 2. При исследовании характера деформаций венца 2 в условиях статического нагружения диску

3с преобразователем 4 придается вращательное движение и преобразователь

4при этом обследует базовую поверхность венца 2 по всему его периметру.

Реализуется способ следующим образом .

При исследованиях в динамике диск

3,а вместе с ним и преобразователь

4,может быть зафшссирован неподвижно относительно исследуемых венцов 2. При этом зона зацепления по мере поворота колеса 1 вокруг оси перемещается по венцу 2 относительно неподвижно зафиксированного преобразователя 4. Тем самым осуществляется тот же, что и в условиях статики, обход базовой поверхности венца 2 по всему его периметру.

Диск 3 может быть зафиксирован неподвижно относительно корпуса передачи, а преобразователь 4 ориентирован в каком-то одном заданном относительно вращающегося венца 2 положении. Например, он может быть направлен на участок венца 2, примыкающий к зоне зацепления. Это дает возможность исследовать изменение характера деформаций конкретного участка венца 2, например, в процессе накопления износа зубьев, изменения режимов и условий работы передачи и т.д.

По данным замеров представляется Возможным построить круговую диаграмму деформаций зубчатого венца 2 и в соответствии с ней произвести расчет геометрических его параметров, выбрать материал, отработать технологию изготовления и т.д.

С помощью предлагаемого устройства представляется возможным исследовать характер деформаций и колебаний элементов зубчатых колес (зубьев, зубчатых венцов, дисков (спиц) и т.д. практически в любой зоне по окружности колеса 1 как при статическом его нагружении, так и в динамике. Например, нагрузив передачу статическим крутящим моментом, путем вращения диска 3 исследуется величина радиаль30

35

40

ной податливости венца, (преобразоваг 25 может исследоваться один какой-то тель 4 в этом случае направлен на базовую поверхность венца под углом 180° от зоны зацепления), осадки нагруженного зуба (преобразователь 4 направлен на зону, примыкающую к нагруженному зубу), разворота венца 2 из плоскости вращения колеса 5 в условиях перекоса в зацеплении (преобразователь 4 направлен на базовую поверхность венца, расположенную под углом 90° от зоны зацепления).

По результатам исследования можно построить кривую деформаций венца 2 и других элементов зубчатого колеса.

Выбрав в качестве базы торцовую поверхность колеса 1, можно исследовать характер деформаций и его диска (спиц).

По величине прогиба зубчатого венца в зоне нагруженного зуба можно судить о состоянии и работоспособности этого зуба. Так, уменьшение толщины зуба вызывает соответствующее уменьщение его жесткости. Жесткость венца при этом остается неизменной. Следовательно, при одной и тсй : (же на- I грузке зубчатый венец по мере утонения зуба вследствие накопления им из- JHOca деформируется в меньшей степени. Аналогичное явление наблюдается в случае возникновения усталостной, трещины хотя бы в одном из зубьев исследуемого колеса. Причем измене- ние характера деформаций происходит

вполне определенный участок зубчат венца, например, в условиях Накапл емого зубьями колеса 1 износа. При асинхронном движении диска 3 иссле ются попеременно все участки зубча го венца 2 колеса 1.

При исследовании составных зубч тых колес, в которых зубчатый вене представляет собой отдельную детал колеса 1, и необходимости замера, например, радиальных перемещений в ца 2 в целом диск 3 может быть осн щен дополнительным преобразователе установленным диаметрально противо ложно преобразователю 4. При этом случае необходимости оба преобразо теля могут быть соединены по диффе циальной схеме.

В качестве примера исследовалас зубчатая одноступенчатая передача следукяцими основными параметрами: м дуль m 3 мм, ширина зубчатого венц b 30 мм, число зубьев z 45, переда точное отношение и 1 мм.

В зубчатом венце исследуемого ко леса передача была вьтолнена с уче том габаритов бесконтактного преобр зователя кольцевая расточка. Толщин венца на этом участке по впадине ме 55 ДУ зубьями равнялась 1 мм.

Цель исследований заключалась в изучении характера деформаций зубча . того венца колеса в зоне зацепления с парным колесом передачи и в зонах

45

50

0

5

0

в данном случае более резко, чем при постепенно накапливаемом износе зубьев. Это позволяет с высокой степенью достоверности устанавливать вид и размер повреждения зубьев и тем самым осуществлять диагностику их со- стояния и работоспособности.

Аналогично выполняются исследования и в динамике в процессе работы зубчатой передачи. При этом диск 3 может быть закреплен неподвижно относительно исследуемого колеса 1. В таком случае зона зацепления перемещается по окружности колеса 1 и преобразователем 4 исследуются деформация всех зон зубчатого венца 2 по его окружности, а также происходящие в нем вибрационные процессы.

Диску 3 может быть придано вращательное движение синхронно или асинхронно с исследуемым колесом 1. При синхронном его движении с колесом 1

может исследоваться один какой-то

вполне определенный участок зубчатого венца, например, в условиях Накапливаемого зубьями колеса 1 износа. При асинхронном движении диска 3 исследуются попеременно все участки зубчатого венца 2 колеса 1.

При исследовании составных зубчатых колес, в которых зубчатый венец 2 представляет собой отдельную деталь колеса 1, и необходимости замера, например, радиальных перемещений венца 2 в целом диск 3 может быть оснащен дополнительным преобразователем, установленным диаметрально противоположно преобразователю 4. При этом в случае необходимости оба преобразователя могут быть соединены по дифферен-г циальной схеме.

В качестве примера исследовалась зубчатая одноступенчатая передача со следукяцими основными параметрами: модуль m 3 мм, ширина зубчатого венца b 30 мм, число зубьев z 45, передаточное отношение и 1 мм.

В зубчатом венце исследуемого колеса передача была вьтолнена с учетом габаритов бесконтактного преобразователя кольцевая расточка. Толщина венца на этом участке по впадине меж- ДУ зубьями равнялась 1 мм.

Цель исследований заключалась в изучении характера деформаций зубча- того венца колеса в зоне зацепления с парным колесом передачи и в зонах.

1446447 56

расположенных от зоны зацепления подследования деформативности элементов

углом 10-350.зубчатых колес, отличающийс я тем, что, с целью повышения точФормула изобретенияности, устанавливают второй датчик на

Способ исследования деформативно-диске на той же линии измерения, что сти элементов зубчатых колес, заклю-и первый датчик, с возможностью вза- чающийся в том, что устанавливают наимодействия с цилиндрической поверх- ступице колеса диск с возможностьюностью ступицы и используют показания поворота его по последней, закрепляют ювторого датчика для учета влияния хана диске датчик с возможностью взаи-рактера движения диска по ступице на модействия с исследуемым элементом ипоказатель деформативности элементов используют показания датчика для ис-зубчатого колеса.

Изобретение относится к- машиностроению, а именно к средствам и методам исследования и контроля зубчатых колес. Цель изобретения - повышение точности измерения. Для этого установленные на диске 3 бесконтактные измерительные преобразователи 4 и 5 компенсируют погрешность сопряжения диска 3 и ступицы колеса 1. На базовой поверхности исследуемого венца 2 выполнены координатные метки 7. При проведении исследований зона измерений может меняться от отдельных участков ступицы до всего периметра зубчатого венца непрерывно. 1 ил.