Способ определения коэффициента концентрации напряжений в зубчатой передаче Советский патент 1990 года по МПК G01B7/28 

Изобретение относится к машино- строению, а именно к средствам и ме- тодгм контроля зубчатых передач, и является усовершенствованием изобретен

я по авт. св. № 1478039.

1;ель изобретения повышение точности и расширение эксплуатационных вoз южностей.

На. фиг. 1 изображено семейство та- рирсвочных зависимостей для датчиков с различной чувствительностью (I, II и III), построенных по различным критерпен1 фиг. на f

ям, характеризующим различную ста- реакции для каждого из них; на 2 - схема распределения реакции

атчиках I, II и III, закрепленных

впадинах зубчатого колеса; на фиг. 3 - схема построения эпюры распределения напряжений в основании зубьев.

Способ определения коэффициента концентрации напряжений в зубчатой передаче реализуют следующим образом.

Для каждого типа датчиков, отличающихся один от другого чувствительностью (I, II и III), строят тарировочные зависимости по критериям, характеризующим различную степень реакции датчиков. Известно, что реакция датчиков (медных гальванических) характеризуется уровнем структурных изменений, а также появлением и плотно

N)

стью темных пятен на их поверхности, В данном случае примем в качестве параметра, характеризующего степень реакции датчиков, относительную площадь измененной-структуры;

А

100%

(1)

ОБЦ.

где S

м-с.

ОБЩ,

суммарная площадь зерен измененной структуры датчика ;

площадь поверхности датчика, ограниченная одной из линий равной степени реакции.

Тарировочные зависимости -для каждого типа датчиков (I, II ) строят по трем критериям: для датчиков I (наиболее чувствительные) А, 1%; А 50%; А 100%, для датчиков II (промежуточнрй чувствительности) А - 1%; A l 50%, АЗ 100%, для датчиков III (наименее чувствительные) А 1%; Al 50%; : А 100%. .

Для проведения тарировочных испытаний датчики типов I, II и III наклеивают на коническую часть тариро- вочного образца и подвергают его циклическому нагружению при известной амплитуде деформаций. Реакция (растущие зерна) появится раньше на наиболее чувствительном датчике I, затем на датчике II и наконец на датчике типа III. Под действием циклических

деформаций реакция распространяется от минимального сечения образца, в котором они максимальны, к большему диаметру .с меньшими деформациями. По ходу испытаний испытательную машину останавливают через небольшие промежутки времени и выявляют растущие

зерна внутренней структуры датчиков, измеряют диаметр образца d в тех

сечениях, в которых площадь измененной структуры для каждого типа датчиков соответствует принятым критериям (А; . Al... Al : А : . A i . А. : А

1608423

жений К рл в передаче бортового редук- тора трактора. Для этого во впадины исследуемого зубчатого колеса закрепляют датчики 1 - 3 с чувствительностью I, II и III (фиг. 2). Затем проводят эксплуатационные испытания до появления растущих зерен 4 на каждом из .

чиков (не обязательно, чтобы это были первые зерна) .и фиксируют число циклов

нагружения Ni до этого момента. Первоначально растущие зерна А появляются на наиболее чувствительном датчике 1, а затем, по мере увеличения базы испытаний, зерна 4 будут появляться и расти на датчиках 2 и 3. В этом случае будет выполняться неравенство

10

15

И.С.

S

и.с

S

14 И.С )

20

При этом допустим, что на датчике 3 можно выделить только одну зону, ограниченную линией равной степени реакции, соответствующей критерию А

25 на датчике 2 - две зоны, одна из которых соответствует критерию Aj , а другая - критерию А , и на датчике 1 - три зоны, соответствующие критериям AJ, A J и А , , причем зона А.

30 распространилась вдоль зуба на величину длины пятна контатста, а зона А на треть длины пятна контакта, и поэтому реакция на датчике 1 не может . использоваться для определения веда- чины и места действия максимальной деформации. После этого определяют продольные координаты зоны, ограниченной линиями равной степени насыще- ния, соответствующими принятым крите40 риям:

для датчика 1

45

50

, «2., v-j , , г 3 1 А ). При каждой остановке фию сируют число циклов нагружения N;

дЧ|

Аг.

На основе полученных данных (d; и N-) строят Тарировочные зависимости меж- ду амплитудой сдвиговой деформации У д и базой испытаний (фиг 1) .

Допустим, что необходимо определить коэффициент концентрации напрягде 1„ин IMOKC- максимальное и минимальное расстояния от торца зуба до границы реакции датчика, характеризуемой соответствующим критерием.

Полученные таким образом данные

( . 1/иакс. « позволяют определить величину максимальных деформации

у и построить эпюру распределения

Q MCIKC

S

и.с

S

14 И.С )

0

При этом допустим, что на датчике 3 можно выделить только одну зону, ограниченную линией равной степени реакции, соответствующей критерию А

5 на датчике 2 - две зоны, одна из которых соответствует критерию Aj , а другая - критерию А , и на датчике 1 - три зоны, соответствующие критериям AJ, A J и А , , причем зона А.

0 распространилась вдоль зуба на величину длины пятна контатста, а зона А на треть длины пятна контакта, и поэтому реакция на датчике 1 не может . использоваться для определения веда- чины и места действия максимальной деформации. После этого определяют продольные координаты зоны, ограниченной линиями равной степени насыще- ния, соответствующими принятым крите40 риям:

для датчика 1

где 1„ин IMOKC- максимальное и минимальное расстояния от торца зуба до границы реакции датчика, характеризуемой соответствующим критерием.

Полученные таким образом данные

( . 1/иакс. « позволяют определить величину максимальных деформации

у и построить эпюру распределения

Q MCIKC

деформаций в основании зубьев. Для этого используют тарировочные зависимости (фиг. 1). Значение у (ди опреде- пящт по известной базе N, с помощью , построенной по критерию А определения величины )f предус- использование известного

кривой

Для

матривают

свойства

кий

зак

щая

закпючается

ЯНН эй мож|ет мер ска

НИИ

жен: бьеЬ

щад

эпюры распределения напряже- (деформаций) вдоль зуба,которое

в том, что площадь, л ежа- под ней (эпюрой), остается посто- независимо от ее формы, которая меняться в зависимости, напри- от угла перекоса зубьев в допу- мых пределах, т.е. эшора напряже- (деформаций) при правильном поло- 1и контактирующих поверхностей зу- имеет прямоугольную форму, а пло под ней равна

S

У

МОДА

(2)

где

L - длина пятна контакта, том случае, когда в передаче

:Т место погрешность относительно- юложения зубьев колес (перекос), нагоузка по контактным линиям распре- неравномерно, что приводит

менению формы эпюры напряжений

юрмаций). Однако для перекосов, 1 скаемых требованиями по эксплу-

зубчатых передач (когда длина пятйа контакта удовлетворяет требова- HHHili точности), плоп1адь под эпюрой

ется неизменной. фтсюда следует, что для определевеличины номинальных деформаций (напряжений) необходимо знать пло, ограниченную эпюрой распределения деформаций (напряжений). На основе полученных данных (1д/ц,н и N.) и тарировочной зависимости строится эпюра, характеризующая рас пределение деформаций (напряжений) в основании зуба (фиг. 3). После это- го Jюбым из известных способов подсчитывается площадь S под полученной эпюгой и по формуле (2) определяется вел1- чина номинальных деформаций дд, Полученные значения y, у j,,, поз- вол ют Б конечном итоге определить коэффициент концентрации напряжений (деформаций) в зубчатой передаче

име

го

FP, У макс /if

ном

Гредлагаемьй способ определения коэффициента концентрации напряжений

в зубчатой передаче обладает повышенными эксплуатационными качествами в сравнении с известными способами аналогичного назначения. Т

Применение датчиков с различной чувствительностью позволяет сократить число остановок испытуемого зубчатого механизма, необходимых для съема ин0 формации,с датчиков, что существенно снижает трудозатраты при реализации способа; расширить область функцио- , иальных возможностей. Если при использовании датчиков одной чувствительно5 сти область функционанальных возможностей способа определяется диапазоном проявления реакции датчиков данного типа, то в случае применения дат чиков с различной чувствительностью

0 область функциональных возможностей возрастает примерно в п число раз; повысить точность определения значе- У woKc У иом и, в конечном итоге, величины коэффициента концентрации

5 напряжений К рл. Это обусловлено тем, что если в известном способе эпюра распределения деформаций вдоль зуба строится по точкам, количество которых определяется числом принятых критериев, то в предлагаемом способе это число точек при других равных условиях умножается на число используемых типов (по чувствительности) датчиков. Увеличение числа экспериментальных точек повышает точность построения эпюры распределения деформаций (напряжений) в основании зубьев и, как следствие, значений у , , у «ом и Крр..

Формула изобретения

0

5

0

5

0

5

Способ определения коэффициента концентрации напряжений в зубчатой передаче по авт. св. № 1478039, о т- личающий Ся тем, что, с целью повьш1ения точности и рас. иирения эксплуатационных возможностей, в галтели зубьев закрепляют дополнительные датчики, чувствительность кото- рьпс отличается от чувствительности уже закрепленных датчиков, относительную площадь измененной структуры датчиков, относительную площадь измененной структуры датчиков, ограниченную одной из линий равной поврежден- ности, протяженность которой вдоль зуба равна длине пятна контакта, определяют у наиболее чувствительного

716084238

а на остальных датчиках из- реакции, огр-аниченной линиями равной

датчика,

меряют продольные координаты границ

степени насыщения.

степени насыщения.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средства и методам контроля зубчатых передач. С целью повышения точности и эксплуатационных возможностей способа используют датчики с различной чувствительностью, для каждого из которых строят тарировочные зависимости на основе принятых критериев оценки насыщения реакции, проводят эксплуатационные испытания передачи, на самом чувствительном датчике определяют площадь поверхности, ограниченную одной из линий равной степени реакции, протяженность которой вдоль зуба составляет не менее длины пятна контакта. На остальных датчиках фиксируют продольные координаты границ реакции, ограниченной линиями равной степени насыщения, принятых в качестве критериев, и на основе полученных данных с помощью тарировочных зависимостей определяют значения максимального и номинального напряжений. 3 ил.

te.-f

-,

(риг. 2

AL

fl/

7/

i

i

5

у учх-ч:

s:vvvsso

ofl/f

-3

22

-

221

tA

2

0 Фиг.З