Зубчатое колесо для испытаний на контактную усталость Советский патент 1990 года по МПК G01M13/00 

Фиг. 2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное выкрашивание в перэ- дачах, имеющих передаточное отношение,

равное k - , где k - целая часть смешан- э

ного числа; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем обеспечения равномерного износа рабочей поверхности зубьев и создания идентичных условий нагружения для одноименных зубьев каждого сектора зубчатого колеса.

На фиг.1 изображен стенд замкнутого контура с установленным зубчатым колесом для испытания на контактную усталость; на фиг,2 - вид А на фиг,1; на фиг,3 - диаграмма нагружения зубьев каждого сектора колеса.

Стенд содержит неподвижный картер 1, размещенные в нем ведущий 2 и ведомый 3 валы, установленные на последних технологические 4-6 и испытуемые 7 и 8 колеса разных диаметров, при этом колесо 4 с возможностью поворота относительно вала 2, замыкающие контур два технологических колеса 9 и 10 разных диаметров, установленные на вспомогательном валу 11, последний размещен в рычажном водиле, выполненном в виде поворотной вокруг оси ведущего вала 2 люльки 12 и рычага 13 с размещенным на нем грузом 14, Приводной двигатель 15 кинематически связан с ведущим валом 2 с помощью муфты 16,

Отношение чисел зубьев ze большего колеса 8 к числу зубьев 2м меньшего колеса

равно смешанному числу

целая часть смешанного числа, m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби. Тогда, например, при гб/2м 5/4 k равно единице, m - также единице, а а - четырем.

Если из пары испытуемых колес 7 и 8, например, меньшее колесо 7 предназначено для испытания на контактную усталость, то другое, сопрягаемое с ним, большее колесо 8 будет выполнено зубьями с постоя- ной по окружности шириной. Тогда венец колеса 7 будет иметь число зубьев ZM, кратное а, и а зубчатых сектора, например четыре сектора 17-20, при а 4, с числом зубьев венца и на каждом секторе, равном соответственно ZM 8, 12, 16 и т,д, и -г

m,

k - , где k а

,т,е, 2,3, 4

и т,д. Ширина зубьев каждого из зубчатых секторов 17-20 выполнена изменяющейся

по одинаковой зависимости, например по линейному закону от b мин до b макс.

При необходимости исследования износостойкости и контактной прочности рабочих поверхностей зубьев большего колеса 8 изменение ширины зубьев на зубчатых секторах должно быть осуществлено на большем колесе В. При этом количество зубчатых секторов с изменяющейся по одинаковой

0 зависимости шириной зубьев равно числу (ka + m), число зубьев гбкратно этому числу, а число зубьев на каждом секторе равно Z6(ka + m), где k - целая часть смешанного

числа k -, выражающего отношение числа оа

зубьев zb большего колеса 8 к числу зубьев ZM меньшего колеса 7, m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби, В этом случае зубья колеса 7 выпол0 НЯЮТСЯ с постоянной шириной. При Z6/ZM

5/4 число зубьев Z5 колеса 8 кратно пяти и равно 10, 15, 20 и т,д,, число секторов равно пяти и число зубьев на каждом секторе равно 2, 3, 4 и т,д.

5Стенд с установленным зубчатым колесом работает следующим образом,

Нагружение осуществляется с помощью груза 14, подвешенного на рычаге 13 и поворачивающего люльку 12 с размещен- 0 ным в ней вспомогательным валом 11, в результате чего зубчатое колесо 9 обкатывается по колесу 5, Крутящий момент через зубчатое колесо 10 и промежуточное свободно сидящее колесо 4 передается колесу 5 6 и валу 3, Различное число зубьев ze и ZM колес 9 и 10 обуславливает отличи е в углах поворота валов 2 и 3 и, следовательно, их закручивание моментом постоянной величины. Включают приводной двигатель 15 и 0 производят испытание.

При отношении числа зубьев Z6 к ZM зубчатых колес 8 и 7, определяемого в общем случае в виде смешанного числа и (и, как частный случай, - из отношения (а + 1)/а при 45 m и k, рабных единице), и равном, например, 5/4 при а 4. За один оборот меньшего колеса 7 большее колесо 8 делает а/(а +1) оборота, например 4/5 оборота при а 4, т,е, большее колесо 8 отстает от меньшего 50 колеса 7 на 1/(а + 1) оборота или на z6/(a. + + 1) зубьев, например на z6/5 зубьев при а 4, и со следующего оборота зубья меньшего колеса 7 контактируют уже с другими зубьями большего колеса 8,

По завершению 2-го оборота меньшего 55 колеса 7 большее колесо 8 делает 2а/(а + 1) оборота, например 8/5 оборота при а 4. отстав от меньшего колеса 7 на 2z6/(a + 1) зубьев, например на 2z6/5 зубьев при а 4, и со следующего оборота зубья меньшего

меньшее

7 контактируют уже с другими зубь- Оольшего колеса 8 по сравнению.с дущим оборотом. При дальнейшем НИИ за каждый оборот меньшего ко- происходит изменение его относи- зго расположения по отношению к ему колесу 8 на 1/(а + 1) оборота, на 1 /5 оборота, или на Z6/5 зубь- 1 а 4. Тогда по завершению (а + 1) меньшего колеса 7, например 5-го при а 4 большее колесо В сделает ютов, например четыре при а 4, т.е.- и большее 8 колеса займут исход- носительное расположение одно отдругого, следующие (а + 1) например пять оборотов, мень- ;олеса 7 и а оборотов, например четы- обэрота, большего колеса 8 при а 4. цикл повторяется и т.д. 1 1/а оборота меньшего колеса 7, на-

1/4 оборота при а 4, большее ) 8 делает 1 /(а + 1) оборота, например oliopora при а 4. А поскольку за каж- оборот меньшего колеса 7 происходит

большего колеса 8 именно на 1) оборота, а затем через (а + 1) оборот овторяется, то зубья меньшего колеса .2), расположенные на определенных зах, например на секторах 17-20, со- ;твующие 1/а оборота, или 2м/а зубь-

например, 1/4 оборота, или 2м/4 3 при а 4, будут каждый по очереди один раз за цикл (а + 1)/5 при 3 4 меньшего колеса 7 кон- ювать с зубьями большего колеса 8,

на различных секторах по етру колеса 8, равных 1 /(а + 1) оборо- Z6/(a + 1) зубьев или, например, 1/5

или Z6/5 зубьев при а 4. толнение ширины венцов по дугам

17-20, содержащих одинаковое чис- ьев, напримерZM/а зубьев, или ZM/4 при переменной, изменяющейся по одной и 3 закономерности от Ьнин до Ьмакс для

из секторов, обеспечивает за цикл Кения контакт зубьев этих секторов, и ту же длину, но расположен- различных секторах, с одними и теми )ьями, расположенными на секторах с и зубьев Z6/(ka + m) колеса с постоянной

венца.

образом, представляется возможным реализовать нагружение одних и

колес

ями

предь

враще

леса

тельн

больи

например

ев пр

оборота

оборота

а o6of

мены

нов о

носит ельн.о

оборотов

шего

ре

Далее

3

пример колес 1/5 дый

отставание 1/(а + цикл г 7 (фиг се кто ответ ев, равных зубье последовательно оборотов такти

распо|ложенными периг та или оборота

В

секторов л о ЗУ б , той ж каждого нагру

имеющих одну i ных н же ЗУ число шири ной

тех же зубьев колеса с постоянной шириной венца, но расположенных на разных секторах по окружности колеса, одной и той же

р

удельной нагрузкой ip - Дв Рп - нормальное давление на зуб. txp- длина соответствующих зубьев с переменной шириной венца, расположенных на разных секторах. При этом закон изменения удельной нагрузки от РМИН до рмакс на кзждом секторе соответствует пр и постоянной нагрузке Б контуре закону изменения ширины венца от b мзкс до b мин на секторах (фиг. 3).

Выполнение ширины венца колеса изменяющейся по одинаковой закономерности на различных зубчатых секторах, содержащих одинаковое число зубьев, равное z/a или z(ka + m), где z - число зубьев колеса, k - целая часть смешанного числа km/a; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби, обеспечивает контакт зубьев каждого из секторов с числом зубьев ZM/a на меньшем колесе с переменной шириной венца с зубьями каждого из секторов с числом зубьев z6/(ka + m) на большем колесе с постоянной шириной венца и, наоборот, обеспечивает равномерность износа зубьев по длине обоих колес и приводит к равномерности распределения нагрузки по длине зубьев, позволяя более достоверно определить величину напряжений и тем самым повышение достоверности результатов испытания.

Формула изобретения Зубчатое колесо для испытаний на контактную усталость, содержащее расположенные в одной плоскости зубчатые сектора с одинаковым числом зубьев, образующие венец зубчатого колеса, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний, зубья каждого сектора выполнены с переменной шириной, изменяющейся по одинаковой зависимости, и их число равно z/a, если сопрягаемое колесо большего диаметра, или z/(ka + m), если меньшего диаметра, где z число зубьев колеса, кратное а, или (ka m), k - целая

часть смешанного числа k - , выражаю3

щего передаточное отношение передачи; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное отношение, равное K^.M/A, где K - целая часть смешанного числа, M и A - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби. Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний путем обеспечения равномерного износа рабочей поверхности зубьев и создания идентичных условий нагружения для одноименных зубьев каждого сектора зубчатого колеса. Венец зубчатого колеса 7 составлен из зубчатых секторов 17-20 с одинаковым числом зубьев с переменной шириной, изменяющейся по одинаковой зависимости. Если сопрягаемое колесо 8 имеет больший диаметр, то общее число зубьев Z_м кратно A, число зубьев в секторе равно Z_M/A, а число секторов A. Если сопряженное колесо имеет диаметр меньше, то общее число зубьев Z_б кратно (KA+M), число зубьев в секторе Z_б/(KA+M), а число секторов равно (KA+M). 3 ил.

гз

Редактор А. Козориз

Фиъ.З

Составитель В. Пучинский

Техред М.МоргенталКорректор В, Гирняк