Зубчатая передача для испытания на усталостную прочность Советский патент 1992 года по МПК G01M13/02 

Риг.1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях и исследовании зубчатых передач.

Известно зубчатое колесо, используемое при исследовании контактной прочности зубьев, выполненное с переменной длиной зубьев.

Недостатком такого колеса является то, что оно не позволяет получить функциональную зависимость усталостной прочности от угла перекоса и требует для этой цели большое количество экспериментальных колес и повторных длительных испытаний.

Известно зубчатое колесо с постоянной длиной зубьев, но с переменным от зуба к зубу углом перекоса.

В этом колесе боковые поверхности зубьев не эквидистантны, ширина впадин между зубьями не только i переменна по длине каждого зуба, но отличаются от ширины соседних впадин.Такие зубья в зацеплении с сопряженными действительно оказываются в условиях перекоса, причем переменного от зуба к зубу, что позволяет исследовать зависимость усталостной прочности oj угла перекоса.

Однако выполнить такое колесо невозможно никакими известными способами зу- бообработки,

Известный способ зубофрезерования или зубодолбления (зубострогания) по методу обкатки с использованием червячных фрез, гребенок или долбяков делает соседние зубья одинаковыми, т.е. не может обеспечить переменность угла перекоса.

Невозможно качественно выполнить такие зубья и методом индивидуального деления дисковыми или пальцевыми фрезами из-за невозможности достижения при этом высокой точности.

Кроме того, выполнение методом индивидуального деления зубьев с различным углом наклона чрезвычайно трудоемкая и длительная работа, приводящая к удлинению и удорожанию экспериментов.

Сложность и проблематичность выполнения таких опытных колес связана еще и с тем, что величины перекосов, влияние которых подлежит изучению, очень малы и составляют считанные микрометры на длине зуба, Поэтому точность средств для осуществления колес, т.е. точность фрезы, станка должна быть на порядок выше.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем упрощения изготовления при одновременном сокращении стоимости и продолжительности испытаний.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в зубчатой передаче, включающей параллельные валы и установленные на них цилиндрические зубчатые колеса с

прямцми зубьями и параллельными торцовыми поверхностями, причем торцовые поверхности каждого из колес выполнены с равными углами наклона к оси вращения, а колеса на валах установлены зеркально

0 относительно зацепляющихся зубьев, зацеплению каждой пары зубьев соответствует различный прогиб валов и различный перекос в зацеплении этих зубьев. В то же время достигается это элементарно путем

5 выполнения торцов наклоненными к оси вращения, что не требует никаких специальных инструментов и станков, т.е. достигается упрощение изготовления.

На фиг, 1-4 показана зубчатая передача

0 последовательно в четырех фазах зацепления (через 90° угла поворота вокруг оси вращения),

Зубчатая передача содержит два цилиндрических зубчатых колеса с прямыми

5 зубьями и параллельными торцовыми поверхностями, установленных на параллельных валах,

Цилиндрические зубчатые колеса 1 и 2 имеют одинаковое устройство, Они выпол0 нены соскошенными под углом параллельными основаниями, а торцовые поверхности каждого из колес 1 и 2 - с равными углами наклона к оси вращения. Зубчатое колесо 1 установлено в средней части вала 3, враща5 ющегося в подшипниках 4 и 5.

Зубчатое колесо 2 установлено зеркально по отношению зацепляющихся зубьев зубчатого колеса 1 в средней части вала 6, вращающегося в подшипниках 7 и 8.

0Зубчатая передача работает следующим образом.

При вращении валов 3 и 6 цилиндрические зубчатые колеса 1 и 2 за каждый оборот проходят четыре фазы (фиг. 1-4).

5При расположении ступицы колес в

средней части валов, посредине между опорами, оба вала прогибаются под действием усилий в зацеплении.

При этом валы в этом сечении иустанов0 ленное на валу колесо не перекашиваются, если усилие от зацепления действует в этой же средней плоскости. Такая ситуация возникает только в фазах вращения, изображенных на фиг. 2 и 4.

5Во всех остальных фазах зацепление

зубьев происходит в положениях, смещенных со средней плоскости.

Наибольшее удаление зоны зацепления от средней плоскости достигается в фазах, изображенных на фиг. 1 и 3.

При постоянстве нагрузки и усилий в зацеплении на валы наряду с распорным усилием действует и изгибающий момент, величина которого изменяется от нуля в фазах показанных на фиг. 2 и фиг. 4, до в фазах, показанных на фиг. 1 и 4.

Под воздействием изгибающего момента валы прогибаются, а среднее их сечение вместе с зубчатым колесом наклоняется на угол

M-L

Р 22ГП

где М - изгибающий момент;

L- расстояние между опорами;

Е - модуль упругости;

1 - момент инерции сечения вала.

Вместе с колесом наклоняются и зубья, находящиеся в зацеплении, перекашиваясь относительно сопряженных зубьев второго класса.

Таким образом, каждая зацепляющаяся пара зубьев оказывается в условиях, различных по перекосу и локализации контакта, причем изменение этих условий монотонное, что позволяет четко выявить влияние перекоса на несущую способность передачи.

При этом на каждом колесе имеются не менее двух участков одинаково наибольше- го и двух участков наименьшего перекоса и

по четыре участка одинакового промежуточного перекоса, что, таким образом, обеспечивает получение при испытании одной экспериментальной пары колес четырех результатов.

Таким образом, обеспечивается исследование влияния перекоса зубьев не только минимальным количеством экспериментальных колес, но и сами колеса оказываются простыми в изготовлении, дешевыми. Это, способствует ускорению экспериментов, обеспечивая в то же время и их высокую точность, так как перекос зубьев автоматически монотонно изменяется от нуля до максимума.

Формула изобретения Зубчатая передача для испытания на усталостную прочность, содержащая параллельные валы и установленные на них цилиндрические зубчатые колеса с прямыми зубьями и параллельными торцовыми поверхностями, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем упрощения изготовления при одновременном сокращении стоимости и продолжительности испытаний, торцовые поверхности каждого из колес выполнены с равными углами наклона к оси вращения, а колеса на валах установлены зеркально относительно зацепляющихся зубьев.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытаниях и исследованиях колес зубчатых передач. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем упрощения изготовления при одновременном сокращении стоимости и продолжительности испытаний. Торцовые поверхности каждого из колес 1 и 2 выполнены с равными углами наклона к оси враа1ения, колеса 1 и 2 зубчатой передачи установлены зеркально относительно зацепляющихся зубьев, что обеспечивает при работе передачи изгиб ее валов 3 и 6, различные словия по перекосу и локализации контакта и определение их влияния на несущую способность передачи. 4 ил.

Фиг.г

Риг.З