Устройство для испытания материалов на износ Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испытанию материалов на износостойкость, задиростойкость, контактную прочность материалов в условии трения качения и трения качения со скольжением, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 643781.

Цель изобретения - повышение производительности и достоверности результатов путем моделирования циклически изменяющейся нагрузки по амплитуде и числу циклов и приближение условий испытания к условиям работы пар трения.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З и 4 - развертка различных вариантов выполнения ведущего диска; на фиг.З и 6 - развертка различных вариантов ведомого диска; на фиг.7 - вариант ведомого диска с секторными участками, наклоненными к оси диска; на фиг.8 и 9 - диаграммы чисел циклов нагружения и величины нагрузки на .секторных участках; на фиг.10 и 11 - диаграммы чисел циклов нагружения и контактных напряжений.

Устройство содержит ведущий 1 и ведомый 2 диски, расположенные между ними испытуемый ролик 3, нагрузочный узел, выполненный, например, в виде рычага 4, воздействующего через траверсу 5 и подвижные опоры 6 на ведомый диск 2. Валы 7-9, на которых установлены ведущий диск 1, испытуемый ролик 3 и ведомый диск 2, соединены с помощью жесткой муфты 10 и крестовых муфт 11 и 12с валами 13 - 15 зубчатых колес 16 - 18, установленных на отдельной стойке 19. Приво

0

5

0

5

0

5

0

5

20 через муфту 21 связан с ведущим диском 1. Числа зубьев колес 16 и 18, установленных на валах 13 и 15, соединенных с валами 7 и 9 ведущего 1 и ведомого 2 дисков, одинаковы. Отношение числа зубьев Z т колеса 17, установленного на валу 4, соединенном с валом 8 испытуемого ролика 3, к числу зубьев L(6колеса 16, установленного на валу 13, соединенном с валом 7 ведущего диска 1, выражено в

, m виде смешанного числа k -, где k 3.

целая часть смешанного числа, m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа. Например, если отношение числа зубьев Z н к L( принять равным 5/4, Tok l,m 1,.

Г

Ведущий диск 1 выполнен в центральной части с кольцевой проточкой 22, образующей две рабочие дорожки 23 и

24(А и В). Каждая из рабочих дорожек 23 и 24, например дорожка 23, состоит из смещенных вдоль оси диска 1 центрального и боковых поясков, составленных из нескольких групп, например четырех групп (фиг.З), центральных

25- 28 и боковых 29 - 32 секторых участков, цилиндрических, например, 25, 26 и 30, 32 и с сегментными срезами 27, 28 и 29, 31, с одинаковыми дугами в каждой группе в отдельности, например Х0, оЛ , оЈг и о/3 и расположенных с угловым шагом 360 /а, равным, например, 90° при а 4.

Центральные 25 - 28 и боковые 29 - 32 секторные участки, цилиндрические 25, 26, 30, 32 и с сегмент515

ными срезами 27 - 31 выполнены чередующимися в шахматном порядке с перекрытием друг друга по дуге 3 цилиндрических секторных участков.

Секторные участки одной из рабочих дорожек, например дорожки 23 (А), принадлежащие к каждой группе в отдельности и имеющие дуги, равные

7

соответственно , cxf, , оЈг и oi

о расположены в пределах секторов с

дугами 360°/а, равными, например, 90°, при а 4. Группы секторных участков смещены в окружном направлении друг относительно друга на величину дуг секторных участков в каждой группе в отдельности и равных соответственно о(.

0Ј, , И tf

Количество центральных секторных участков с сегментными срезами b в каждой группе в отдельности различно, не превосходит числа а и равно, например, для группы секторных участков с дугой tf0 - b д0 О, с дугой Oi - Ьд, 1, с дугой аг - Ьд2 2, с дугой оЦ - ЬДз 3.

Центральные секторные участки с сегментными срезами, принадлежащие одной и той же группе, обозначены на фиг.З одинаковыми геометрическими фигурами. Расположение центральных секторных участков с сегментными срезами в пределах каждого из секторов с дугой 360°/а, равной, например, 90°, при а 4 произвольно.

Противоположная дорожка 24 (В) ведущего диска содержит такое же количество групп секторных участков, например четыре группы, как и дорожка 23. Каждая группа в отдельности содержит такое же количество, например 0,1,2 и 3, центральных секторных участков с сегментными срезами, как и на дорожке 23. При этом секторные участки каждой из четырех групп отдельности рабочей дорожки 23 расположены против секторных участков каждой из четырех групп в отдельности рабочей дорожки 24 и имеют одинаковые дуги, равные соответственно

и &Ъ (ФИГ.З).

Центральные секторные участки с сегментными срезами на дорожке 24 раположены по отношению к центральным секторным участкам с сегментными срезами на дорожке 23 таким образом, что количество центральных участков с сегментными срезами в противоположно расположенных друг к другу груп394

пах дорожек 23 и 24 (А и В) различно, а их суммарное количество Zlb постоянно и равно, например, сумме максимального и минимального Ьмиц количества центральных секторов участков с сегментными срезами в группах одной из рабочих дорожек, и равно, например, Ь Ьд3 3;

n Ьмик Ьд0 0. Поэтому на дорожке

23(Б) для группы секторных участков с дугой b e,0 3, с дугой oi, - - ЪВ( 2, с дугой Ьйг 1, с дугой Ь&3 0.

5 „Выполнение условия постоянства суммы количества центральных секторных с сегментными срезами Ъ Ъмакс+ Ьмин b Ai + Ъв. позволяет получить в противоположно друг к

0 другу расположенных группах секторных участков рабочих дорожек 23 и

24по два сочетания cd и dc центральных секторных участков с сегментными срезами, состоящих из двух различных

5 чисел end (например 0-3, 1-2, 2-1 и 3-0).

Ведомый диск 2 имеет рабочую дорожку, выполненную в виде секторных участков, например, 33-36, смещенных

Q вдоль оси на одинаковые или разные расстояния р., рг и рэ, расположенных по периметру диска с угловым шагом 360 /а, равным, например, 90 при а 4 и частично перекрывающих друг друга по дуге /Ь , образуя замкнутую

5 поверхность (фиг.З). Секторные участки 33 - 36 в каждой в отдельности из смещенных вдоль оси ведомого диска 2 плоскостей образуют наборы секторных участков. Количество наборов секторных участков ведомого диска- равно количеству групп секторных участков одной из рабочих дорожек, например дорожки 23, ведущего диска 1 и равно, например, четырем.

Наборы секторных участков 33 - 36 смещены в окружном направлении друг относительно друга на величину тех же дуг , (Х(, #,, что и группы секторных участков ведущего диска 1. Каждый в отдельности набор секторных участков 33 - 36 соответствует опреде ленной паре противоположно расположенных друг к другу групп секторных участков ведущего вала 1 по равенству

5 дур их секторных участков, соответственно равных Х0, с(, и Ы.с количеством центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой

0

5

0

паре, равным соответственно 0 и 3, I и 2, 2 и 1, ЗиОис дугами оЈ0 и «Ц. о, и oiit о6г и tf, , oi-} и Наборы секторных участков 33 и 36, 34 и 35, соответствующие двум парам противоположно расположенных друг к другу групп секторных участков с одинаковым сочетанием количества центральных секторных участков с сегмент- | кыми срезами, равным соответственно О и 3, 3 и 0, а также 1 и 2, 2 и 1, расположены по разные стороны от плоскости LL, проходящей посредине ведомого диска 2. Расстояния t0 и t,t1 и tЈ между серединами секторных участков каждой пары наборов 33 и 36, 34 и 35 и плоскостью LL, приходящей посредине ведомого диска 2, одинаковы, т.е. t0 t,, t, t2. Наборы сектор-2 ных участков 33 - 36 расположены в осевом направлении справа налево или , слева направо в порядке возростания от 0 до 3 количества центральных секторных участков с сегментными срезами в группе соответственно на рабочей дорожке 23 или 24 ведущего диска 1/

, 2

Расстояние 10 между серединами крайних по оси ведомого диска 1 сек- торных участков 33 и 36 и центральных секторных участков рабочих дорожек 23 и 24 ведущего диска 1 равны. При таком относительном расположении наборов ведомого диска 2, секторные участки 33 и 36 его крайних и участки 33 и 34 его соседних по оси наборов соответствуют по величине своих дуг секторным участкам, содержащим соответственно наименьшее (Ъ0 0) и на иболыпее (bj 3), а также промежуточны меньшие и большие значения (Ь, 1, b2 2) чисел центральных секторных участков с сегментными срезами на одной из рабочих дорожек, например на дорожке 23 ведущего диска 1. Это позволяет получить на центральных поясках этой дорожки в пределах цилиндрических секторных участков с дугами, равными oi.0, cx, odz и od со- ответственно наименьшую и наибольшую величины нагрузок в зависимости от количества сегментных срезов, а на рабочей дорожке 24 - наоборот, в пределах цилиндрических секторных участ ков с дугами , оЛ , о6г и оЈ ъ наибольшую и наименьшую величины наг рузок.

|д5е-201/

25

30 35 - 40 е 45 50 - 55 -

Условие равенства расстояний 10 между серединами крайних по оси ведомого диска 2 секторных участков 33 и 36 и центральных секторных участков рабочих дорожек 23 и 24 веду-1- щего диска 1 обеспечивает равенство нагрузок на цилиндрических секторных участках центральных поясков дорожек 23 и 24, соответствующих группам с одним и тем же количеством центральных секторных участков с сегментными срезами, но расположенных по разные стороны от кольцевой проточки 22.

На испытуемом ролике 3 выполнены проточки 37, 38 и 39, 40, разделя ющие цилиндрическую поверхность на центральные дорожки 41 и 42, предназначенные для испытания на износ и усталостное выкрашивание, и боковые дорожки 43 - 45. Боковые дорожки 43 - 45 обеспечивают непрерывность обкатывания ведущего 1 и ведомого 2 дисков и испытуемого ролика 3.

Ведущий 1 и ведомый 2 диски в исходном положении расположены в окружном направлении друг относительно друга таким образом, что крайние образующие одного из центральных цилиндрических секторных участков одной из групп ведущего диска, например секторного участка 25 дорожки 24 с дугой оЈ0 и секторного участка 33 из соответствующего ей набора ведомого диска 2, находятся в контакте с испытуемым роликом, при этом контак тирующие участки расположены по разные стороны от линии центров дисков 1 и 2 (фиг.2).

В рабочем положении диски 1 и 2 прижимаются к испытуемому ролику 3 постоянной силой Q от нагружающего устройства 4. В результате сжатия дисков на рабочих дорожках 23 и 24 ведущего диска 1 и испытуемом ролике 3 возникают силы А и В, а на одном из секторных участков, например на участке 33 ведомого диска 1, - сила Q. Наличие проточки 22 на ведущем диске 1 позволяет рассматривать испытуемый ролик, зажатый между дисками 1 и 2, как балку на двух опорах, которая нагружена силой 0, вызывающей на опорах (на рабочих дорожках 23 и 24) реакции А и В. Таким образом, А + В 0 и А-1д| В1 в;, где 1д; и IB плечи сил А и Е.

9 . 1

При исследовании износостойкости - rt контактной прочности опережающих поверхностей при различных числах циклов нагружения и величинах нагрузки центральные и боковые секторные участки (цилиндрические и с сегментными срезами) могут быть расположены в каждой группе в отдельности на рабочих дорожках 23 и 24 ве дущего диска 1 с угловым шагом 360°/ /(ka + m), где k - целая часть сме

1 m шанного числа k -,

3.

m и а - соответст3394

10

На другой рабочей дорожке, например на дорожке 24, количество центральных секторных участков с сегмент ными срезами равно соответственно

Ь&0 3 Ьв, 4 Ьв, 4. Ь6э - О, а дуги секторных участков каждой группы в отдельности равны соответственно cL0, , oi , и oi, (фиг.4).

0

0 1) (X. j. n 3

При этом количество центральных секторных участков с сегментными срезами равно числу а или, например, 4 при а 4, по-крайней мере в одной группе секторных участков, например,

Изобретение относится к испытаниям материалов на износостойкость, задиростойкость и контактную прочность. Целью изобретения является повышение производительности и достоверности результатов путем моделирования циклически изменяющейся по амплитуде и числу циклов нагрузки. На ведущем диске 1 выполнены рабочие дорожки 23, 24, каждая из которых состоит из смещенных вдоль оси диска центрального и боковых поясков, составленных из групп центральных и боковых секторных участков, цилиндрических и с сегментными срезами, с одинаковыми дугами в каждой группе в отдельности. Секторные участки каждой группы расположены с угловым шагом, равным 360°/A или 360°/(KA+M), и выполнены чередующимися в шахматном порядке с перекрытием друг друга по дуге цилиндрических секторных участков, где K - целая часть смешанного числа K^.M/A

M и A - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа. Цилиндрические секторные участки чередуются в шахматном порядке с перекрытием друг друга. Секторные участки ведомого диска 2 объединены в группы 33-36, число которых равно числу групп ведущего диска 1 с теми же угловым шагом между группами и дугами между участками в пределах группы. При нагружении испытуемого ролика 3 с помощью нагружающего узла и дисков 1, 2 в ходе испытаний соответствующие участки поверхности ролика 3 подвергаются воздействию циклически изменяющейся по амплитуде и числу циклов нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

венно числитель и знаменатель правиль- в Двух группах (ЬВ) 4, Ъвги 4) сек- ной дроби смешанного числа. При этом максимальное количество центральных секторных участков с сегментными срезами в группе не превосходит чис20

ло (ka + m) и равно, например, 4 при k I, m 1 , а секторные участки в каждой в отдельности из смещенных вдоль оси ведомого диска плоскостей /в каждом наборе секторных участков ведомого диска расположены с угловым шагом 360 /(ka + + m). В этом случае отношение числа зубьев колеса 17 к числу зубьев Zц$ колеса 16 равно отношению a/(ka+ +m), где k - целая часть смешанного 30

, m числа k -, m и а - соответственно

числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа.

Для обеспечения равновероятности 35 усталостного выкрашивания секторных участков испытуемого ролика 3, подверженных различным величинам нагрузки и числам циклов нагружения за время испытания, на отдельных сектор- 40 ных участках центральных дорожек 41 и 42 испытуемого ролика 3 в пределах секторов с дугами, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4, создают разные нагруз- 45 ки и числа циклов нагружения. Для этого при расположении секторных участков ведущего диска с угловым шагом, равным 360°/а или 90° при а 4, количество дополнительных сек- 50 торных участков b , с сегментными срезами в каждой из групп секторных участков рабочих дорожек 23 и 24 равно соответственно на дорожке 23; 0, Ъд 1, ЪАг 2 и Ьду 3. Дуги 55 секторных участков каждой группы в отдельности равны ( и ($ (фиг.4).

торных участков с дугами, например, Ы, и о г одной или обеих рабочих дорожек, например дорожки 24, ведущего «диска 1 (фиг.4).Противоположно расположенные этим двум группам группы секторных участков рабочей дорожки 23 содержат количество центральных секторных участков с сегментными срезами, равное соответственно 25 bfl , Ьдг 2, а в двух противополо но расположенных друг к другу группа с дугами секторных участков, равными оС0 и oL-) , это количество меньше а и равно соответственно Ьд О, Ьд, 3, bgo 3, bg 4 0, при этом меньшие большие ЬЈ b д , b е0 их количества равны межд собой, а их сумма постоянна, т.е.

51Ъ Ьд + Ьв 3; Zb - b

ъ Расстояния t

А,

+ Ь6о

- 3..

.0 (фиг.6) между серединами секторных участков наборов ведомого диска, соответствующих этим двум, группам (Ъ AQ О и ЬВо 3, Ъд 3 ™ 3 и ЬВэ О) и серединой LL ведомого диска одинаковы и определены по зависимости

1 2

.:

1 ь;

1 +

41 V а - Ьм

О

(I)

а расстояния t;(t , и t4) между серединой секторных участков наборов ве- домого диска, соответствующих группам секторных участков дорожки 24 (Ьд, 1 иЬдг 2), расположенных против групп секторных участков, содержащих а или 4, при а 4, центральных секторных участка с сегментными срезами

(4

4 ьвй А) и сРе

в Двух группах (ЬВ) 4, Ъвги 4) сек-

торных участков с дугами, например, Ы, и о г одной или обеих рабочих дорожек, например дорожки 24, ведущего «диска 1 (фиг.4).Противоположно расположенные этим двум группам группы секторных участков рабочей дорожки 23 содержат количество центральных секторных участков с сегментными срезами, равное соответственно bfl , Ьдг 2, а в двух противоположно расположенных друг к другу группах с дугами секторных участков, равными оС0 и oL-) , это количество меньше а и равно соответственно Ьд О, Ьд,- 3, bgo 3, bg 4 0, при этом меньшие большие ЬЈ b д , b е0 их количества равны между собой, а их сумма постоянна, т.е.

51Ъ Ьд + Ьв 3; Zb - b

ъ Расстояния t

А,

+ Ь6о

- 3..

.0 (фиг.6) между серединами секторных участков наборов ведомого диска, соответствующих этим двум, группам (Ъ AQ О и ЬВо 3, Ъд 3 ™ 3 и ЬВэ О) и серединой LL ведомого диска одинаковы и определены по зависимости

1 2

.:

1 ь;

1 +

41 V а - Ьм

О

(I)

а расстояния t;(t , и t4) между серединой секторных участков наборов ве- домого диска, соответствующих группам секторных участков дорожки 24 (Ьд, 1 иЬдг 2), расположенных против групп секторных участков, содержащих а или 4, при а 4, центральных секторных участка с сегмент.

ными срезами

(4

4 ьвй А) и сРе

иной LL ведомого диска определены о зависимости

. (г I

1

2

t; - ; (1 ч г| а - W -lalEIJMN

п1лГл П С V

I +

Izla - b II

а Ч

/

(2)

Чи ьм

Ьи де 1 - расстояние между середи- нами центральных пояс- ков обеих рабочих дорожек 23 и 24 ведущего диска;

соответственно большее и меньшее значения количества центральных секторных участков с сегментными срезами в противоположно расположенных друг к другу группах секторных участков ведущего диска, для которых количество центральных секторных участков с сегментными срезами в группах секторных участков ведущего диска, расположенных против групп с количеством центральных секторных участков с сегментными, срезами, равным а или 4 при а 4;

показатель степени кривой усталостного выкрашивания, принимаемый равным 6. Тогда, например, при а 4, Ь

М

п

О, b

«1

мг

2, Ч - 3

п

6 расстояния t0, t, и t будут

соответственно равны t0 0,111, t, 0,0741 и ta 0,0131.

При расположении секторных участков каждой из групп ведущего диска с угловым шагом, равным 360°/(ka + m количество центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой из четырех групп на одной из рабочих дорожек, например на дорожке 23, может быть принято меньшим (ka + m) и равным, например, Ьдв - О Ьд, .1, Ai и Ьд 4 (не показано), а на противоположно расположенной дорожке две группы секторных участков содержат по {ka + m) или, например, при , 4 по пять центральных секторных участков с сегментными срезами, а осталь

ные две группы 4 и 0, т.е. ЪВо 4, bbt 5, ЬВг 5и bfcj О. При этом дуги секторных участков соответственно равные, tf, , tfj. и оС.ъ,

Расстояния t6 и t;(tл и t2) в случае расположения секторных участков каждой из групп ведущего диска с угловым шагом, равным 360B/(ka + + m)., определены по зависимостям

t. s

(3)

0

t

1

2

( l

1(г| ka +

m - b /и|

ka + m - b

M

.,(«

ka m - bg5

0

5

0

5

0

5

где k

- целая часть смешанного

m числа k -j

m и а - соответственно числитель и- знаменатель правильной дроби смешанного числа, значения остальных величин 1, bw, Ъ$, и п аналогичны значениям, входящим в формулы 1 и 2.

m 1,

Тогда,например, при k 1, а 4, п 6, Ьм О, by 4, Ьм, 1, Ьмг 2 расстояния t0, t., и t2 соответственно равны t0 0,131, t+ 0, 11, ti 0,0621.

Устройство работает следующим образом.

Нагружение осуществляют, например, грузом (J на рычаге 4 через траверсу 5 и подвижные опоры 6 на ведомый диск 2, При этом на секторном участке 33 ведомого диска 2 действует постоянная сила 0 прижатия его к испытуемому ролику 3. Включают привод 20 и приводят во вращение вал 7 с установленным на нем ведущим диском 1. С помощью муфты 10, соединяющей валы 7 и 13, приводят во вращение зубчатое колесо 16, от которого вращательное движение передается зубчатым колесам 17 и 18, а через их валы 14 и 15 и крестовые муфты 11 и 12 - к валам 8 и 9 с установленными на них ведомым диском 2 и испытуемым роликом 3. При отношении диаметра испытуемого ролика к диаметру ведущего диска 1, равном отношению чисел зубьев Z

т

и

6

колес 17 и 16, осуществляется трение качения в контакте рабочих дорожек

23 и 24 ведущего диска 1 и испытуемого ролика 3. При равенстве их диаметров, а также при их отношении, не равных отношению чисел зубьев 2, ,7 и колес 17 и 16, осуществляется трение качения с проскальзыванием. Поскольку отношения числа зубьев

а

колеса 17 к числу зубьев Z,,6 коа + 1 ,

при к

а

леса 16 определено по зависимости (ka + m)/a в общем случае и как частный случай по зависимости

и т, равных единице, и

равно, например, 5/4 при а 4, то после каждых k оборотов например 1-го оборота при k 1, ведущего диска 1 происходит его смещение относительно испытуемого ролика 3 на m секторов, например на один сектор с дугой 360°/а, равной 90° при а 4, контактирующих с секторами испытуемого ролика 3 с дугой 360°/(ka + m), равной, например, 72 при k 1, m I и а 4. По завершению (ka + m) или пяти оборотов при k 1, m - 1 и а 4 относительное положение ведущего диска 1 испытуемого ролика 3 становится исходным, затем цикл повторяется, i

Поскольку каждый из а секторов ведущего диска 1 или из четырех секто - ров при а 4 с дугой, равной 360 /а,

10

Так как количество b центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности различно и меньше а, то соответствующие участки с дугами о( о, oi , oi{ и каждого из секторов центральных дорожек 41 и 42 испытуемого ролика 3 с дугами, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 иа 4, последо вательно контактируя по дуге с соответствующими центральными секторными участками с сегментными срезами на рабочих дорожках 23 и 24 ведущего дис 15 ка t , разгружаются за цикл (за четыре оборота) столько раз, сколько центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе.

Тогда при , и количестве центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности на дорожке 23, равном соответственно bдо О, Ьд ,

20

25

и Ъд- 3, а в противо30

положно им расположенных группах дорожки 24 ЪВо 3, Ь6) 2, b р2 1 и Ь6 0, на центральных дорожках 41 и 42 испытуемого ролика 3 в пределах каждого из секторов, или каждого из пяти секторов при k 1, m и а 4 с дугами секторов, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4, получим по четыре участка с дугами, равными соответстили, например, 90° при а 4, периоди-. венно &. 0 , о( , у и о/ 3 , подверженчески за цикл (ka + т)оборотов ведущего диска 1 и а оборотов испытуемого ролика 3, равных соответственно пять и четыре оборота при k 1-, m - 1 и а 4, контактирует последовательно с каждым из (ka + m.) секторов или с каждым из пяти секторов при k I, m - 1 испытуемого ролика 3 с дугами, равными 360 /(ka + + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4, то секторные участки с дугами txJo ги сх з, взятые по одно- му из каждой группы в отдельности и расположенные на каждом из а секторов, или на каждом из четырех секторов при а 4, последовательно контактируют с одними и теми же секторными участками с дугами 0,, , 0Јj. расположенными на каждом из (ka + m) секторов или на каждом из пяти секторов при k 1, m 1, испытуемого ролика, содержащих дуги 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4.

ным различным числам циклов нагру- жения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и N на центральной дорожке 41 (фиг.8) и N, 2N, 3N и 4N на противо40 положно расположенных им участках центральной дорожки 42 (фиг.9). При этом сумма чисел циклов нагружения противоположно расположенных на центральных дорожках 41 и 42 участ45 ков постоянна и равна 5N.

Поскольку числа зубьев и мв колес 16 и 18 одинаковы, то угловые скорости ведущего 1 и ведомого 2 дисков также одинаковы, а время поворота ведущего диска 1 на угол 360°/а равно времени поворота ведомого диска 2 на тот же угол. В период контакта секторного участка 33 крайнего набора секторных участков ведомого диска 1 , как это показано на фиг.1, реакции А и В на рабочих дорожках 23 и 24 ведущего диска 1 распределяются обратно пропорционально расстояниям Х., и Ig0 от линии действия силы Q

50

55

Так как количество b центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности различно и меньше а, то соответствующие участки с дугами о( о, oi , oi{ и каждого из секторов центральных дорожек 41 и 42 испытуемого ролика 3 с дугами, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 иа 4, последовательно контактируя по дуге с соответствующими центральными секторными участками с сегментными срезами на рабочих дорожках 23 и 24 ведущего дис- 5 ка t , разгружаются за цикл (за четыре оборота) столько раз, сколько центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе.

Тогда при , и количестве центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности на дорожке 23, равном соответственно bдо О, Ьд ,

0

5

и Ъд- 3, а в противо0

положно им расположенных группах дорожки 24 ЪВо 3, Ь6) 2, b р2 1 и Ь6 0, на центральных дорожках 41 и 42 испытуемого ролика 3 в пределах каждого из секторов, или каждого из пяти секторов при k 1, m и а 4 с дугами секторов, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4, получим по четыре участка с дугами, равными соответственно &. 0 , о( , у и о/ 3 , подверженным различным числам циклов нагру- жения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и N на центральной дорожке 41 (фиг.8) и N, 2N, 3N и 4N на противо0 положно расположенных им участках центральной дорожки 42 (фиг.9). При этом сумма чисел циклов нагружения противоположно расположенных на центральных дорожках 41 и 42 участ5 ков постоянна и равна 5N.

Поскольку числа зубьев и мв колес 16 и 18 одинаковы, то угловые скорости ведущего 1 и ведомого 2 дисков также одинаковы, а время поворота ведущего диска 1 на угол 360°/а равно времени поворота ведомого диска 2 на тот же угол. В период контакта секторного участка 33 крайнего набора секторных участков ведомого диска 1 , как это показано на фиг.1, реакции А и В на рабочих дорожках 23 и 24 ведущего диска 1 распределяются обратно пропорционально расстояниям Х., и Ig0 от линии действия силы Q

0

5

(от середины секторного участка 33) до середины центральных поясков дорожек 23 и 24. Эти реакции имеют постоянное значение в пределах дуги сек торного участка 33 и равны соответственно Ай и В0 .

При последующем вращении в контакт с испытуемым роликом 3 вступает секторный участок 34 соседнего по оси набора секторных участков ведомого диска 2. При этом, благодаря его смещению в осевом направлении на величину Р., происходит соответственно увеличение плеча 1 & и уменьшение плеча 1д0. В соответствии с этим сила А уменьшается, а сила В увеличивается, сохраняя свои постоянные значения в пределах дуги tfi контакта секторного участка 34 с испытуемым роли- ком 3, равные соответственно А, и В1%

При последующем вращении ведомого диска 2 в контакт с испытуемым роликом 3 вступает секторный участок 35 очередного соседнего по оси набора секторных участков ведомого диска 2. При этом происходит очередное увеличение плеча 1 Е,О и уменьшение плеча 1д на величину Р2.В соответствии с этим сила А опять уменьшается, а сила В увеличивается, сохраняя свои постоянные значения в пределах дуги ot контакта секторного участка 35 с испытуемым роликом 3, равные соответственно Аги Be.

При последующем вращении ведомого диска 2 в контакт с испытуемым роликом 3 вступает очередной по оси секторный участок 36 левого крайнего набора секторных участков ведомого дне- ка. При этом происходит очередное увеличение плеча 1 Во до 1ея 1д и уменьшение плеча 1Д до ц lg поскольку расстояния между серединами крайних по оси ведомого диска 2 сектор- ных участков 33 и 36 и центральных секторных участков рабочих дорожек 23 и 24 ведущего диска 1 равны. В результате сила А достигает наименьшего, а сила В наибольшего значения, которые сохраняются постоянными на протяжении угла поворота оЈ секторного участка 36 и равны соответственно А и В. При этом А з В,, а В А7. При последующем повороте ведомого дис- ка 2 на угол 360 °/а или на 90° при а 4 цикл нагружения рабочих дорожек 23 и 24 повторяется и т.д. до полного оборота ведомого диска.

Поскольку цилиндрические секторные участки одной из групп, например группы 25 с дугой секторного участка,. равной ,, и соответствующего ей набора, например набора 33, расположены по разные стороны от линии центров ведущего 1 и ведомого 2 дисков, а крайние их образующие находятся в контакте с испытуемым ролико то при равенстве угловых скоростей ведущего 1 и ведомого 2 дисков обеспечивается синхронизация времен контакта секторных участков с дугами о/,, oit и о1ъ ведущего 1 и ведомого 2 дисков с соответствующими участками с дугами о(0, of , , ol(z и txi 3 на испытуемом ролике 3. Это достигается за счет того, что наборы секторных участков смещены в окружном направлении друг относительно друга на величину тех же дуг , о/, , оЈг и 0/3J что и группы секторных участков

ведущего диска 1 (фиг.2).

i

о результате того, что секторные участки с дугами tf0 , xf, , od и otъ на ведомом диске 2 расположены в осевом направлении в порядке возрастания количества центральных секторных участков с сегментными срезами в группе, например справа налево, с дугами ol0 , ex, , и оЈ3, что соответствует возрастанию количества ценральных секторных участков с сегментными срезами в группе от 0 до 3 на дорожке 23 ведущего диска 1 (Ьд О Вд, 1, ЪДг 2, Ьдэ 3), а времна их контакта с соответствующими участками с дугами , tf , и о/з на испытуемом ролике 3 синхронны, на центральных дорожках 41 и 42 испытуемого ролика 3 в пределах каждого из (ka + m) секторов, или каждого из пяти секторов при k 1, m 1 и а - 4 с дугами секторов, равными 360°/(ka + m) или 72° при k 1, m 1 и а 4, получим четыре участка с дугами, равными соответственного о/(, oi Ј и У, подверженным различным нагрузкам А0, А, Аг и А и различным числам циклов нагружения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и N на центральной дорожке 41 (фиг.8)и соответственно - различным нагрузкам В0, В1 ( В 2 и В и различным числам цилов нагружения N, 2N, 3N и 4N на противоположно расположенных им участках центральной дорожки 42

(фиг. 9), причем ,, а В0 В, Вг В}.

Поскольку наборы секторных участков ведомого диска расположены симметрично по отношению к плоскости LL проходящей посредине ведомого диска 2, а расстояния 1Q между серединами крайних по оси ведомого диска 1 секторных участков 33 и 36 и централных секторных участков рабочих дорожек 23 и 24 ведущего диска 1 равны, то А ВВ.

А„ В и

А3 В0

О V 1 2 2 °

В результате этого каждая пара участков испытуемого ролика 3, расположенных на противоположных друг к другу центральных дорожках 41 и 42 и подверженных одному и тому же числу циклов нагружения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и N, подвергается одинаковой нагрузке равной соответственно АО В, А, В, А г Е ., и А з В0, при этом с уменьшением числа циклов нагруженагрузка на участках увеличивает- 25 41 и 42.

20 У циклов временно го образц вероятнос участков

Аг Ад,

ся, поскольку АО . А, Таким образом, за время испытания на обеих дорожках испытуемого роли-, ка в зависимости от углового шага расположения секторных участков в группе и количества групп секторных участков ведущего диска 1, равного, например, 90° при а 4, и четырем группам секторных участков получают результаты при различных нагрузках и числах циклов нагружения: по четыре серии опытов при четырех значениях нагрузки и числах циклов нагружения 4N , по 10 опытов в каждой серии опытов при угловом шаге секторных участков, равном 360°/а или 90 при а 4, k 1, m 1. В случае углового шага 360°/ ka + m) между секторами устройство работает аналогичным образом.

Если количество центральных секторных участков с сегментными срезами в четырех группах каждой из рабочих дорожек 23 и 24 ведущего диска 1 равны соответственно - на дорожке 23 ЬДо О, Ьд, 1, Ьдг 2, и Ъд 3, на дорожке 24 Ь6 3, bg 4, Ъ Bz 4 и Ъ& 0, а расстояния tfl, tf и 12рассчитаны согласно формул 1 и 2, то в пределах каждого из (ka + m) секторов испытуемого ролика 3 или каждого из пяти секторов при k - 1, m 1 дугами

41 и 42.

360°/(ka + m) или 726 при k 1, m 1 и а 4, на центральной дорожп ке 41 получим по четыре секторных участка с дугами, равными off0 , (У , и о 3 (фиг. 10), а на центральной дорожке 42 - по два секторных участка с дугами, равными соответственно ol 0 и сх1 ъ (фиг. II), подверженным различным числам циклов нагружения 4N, ЗМ,2Ми N,N и 4N при различных величинах контактных напряжений (Уд , (Гд, , СГЙ ; Сд , соответствующих различным /точкам кривой усталостного выкрашивайия: четыре точки , 4N; СГд, ; 3N; (Зд , 2N и G/ц , N на центральной дорожке 41 (фиг. 10) и две точки (Ре0 N и , 4N на центральной дорожке 42

(фиг.11). Поскольку различные числа

У циклов нагружения достигаются одновременно за время испытания роликового образца, то этим достигается равновероятность разрушения секторных участков обеих центральных дорожек

В случае расположения секторных участков в каждой из групп и в каждом из наборов ведущего и ведомого дисков с угловым шагом, равным 360 / /(ka + m), и определении расстояний t0, t4 и t2, согласно формул 3 и 4,

устройство работает аналогично, как и в предыдущем случае, обеспечивая на каждом из четырех секторов централь- ных дорожек 41 и 42 испытуемого ролика 3 контактные напряжения и числа циклов нагружения соответственно на 4 и на 2-секторных участках, удовлетворяющие наклонной ветви кривой усталостного выкрашивания.

5

Формула изобретения

5

торные участки каждой группы расположены с угловым шагом в или 360°/(ka + m), где k - целая часть смешанного числа, m и а - числитель и знаменатель правильной дроби смешаного числа, цилиндрические секторные участки на разных кольцевых участках расположены с чередованием в шахматном порядке,-перекрывая друг друга, количество секторных участков с сегментными срезами в противоположно расположенных на центральных поясках группах различно и не превосходит числа а для углового шага 360°/а или ka + m для углового шага 360°/ /(ka + m), секторные участки ведомого диска объединены в группы, число которых равно числу групп ведущего диска, расположенные с такими же угловыми шагами и такими же как на ведущем диске дугами между участками в пределах группы, а крайние секторные участки одной из групп центральных поясков ведущего диска и соответствующей группы ведомого диска рамещены по разные стороны от линии, соединяющей центры дисков.

Вид

5

0

5

+ m для углового шага 360°/(ka + m) по крайней мере в одной группе на одном или обоих кольцевых участках ведущего диска и меньше этих чисел в двух противоположно размещенных группах, минимальные и максимальные количества секторных участков в указанных двух группах соответственно равны между собой, а расстояние между серединами секторных участков групп ведомого диска, соответствующих этим группам, и серединой ведомого диска одинаковы.

Фие.3

Фи&Ь

Фиг. 5

L Фие.6

,