Способ определения коэффициента неравномерности нагружения элементов механической передачи Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к механическим испытаниям и предназначено для определения коэффициента неравномерности нагру- жения сателлитов планетарной передачи, который используют в расчетах на прочность.

Коэффициент неравномерности нагру- жения сателлитов планетарной передачи есть отношение усилия, воспринимаемого наиболее нагруженным сателитом, и усилия, найденного в предположении равномерного распределения нагрузки между сателлитами.

Известен способ определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи, включающий наклейку тензодатчиков на оси сателлитов, статическую тарировку тензодатчиков для установления связи между нагрузкой, действующей в зубчатых зацеплениях сателлита с колесами, и напряжениями в осях сателлитов, а также статические испытания для выявления реально действующих напряжений в осях сателлитов, которые используются для определения коэффициента неравномерности их нагружения.

Недостатки этого способа заключаются в том, что определение усилий, действующих на сателлиты, довольно сложно, так как необходимая тарировка тензодатчиков, установленных на осях сателлитов, должна проводиться в условиях, максимально приближенных к реальным условиям нагружения сателлитов в планетарных механизмах. Исследования показали, что тарировка тензодатчиков является наиболее трудоемкой операцией во всем эксперименте по определению , причем на точность его влия- яет большое число факторов. Кроме того, определение напряжений в осях сателлитов

О CJ 00

о

при статическом нагружении не позволяет получить реальной картины неравномерности нагружения сателлитов, которая имеет место при эксплуатационных (динамических) испытаниях, что также существенно сказывается на точности получаемых значений коэффициента неравномерности нагружения сателлитов. Определение коэффициента Кнер в условиях эксплуатации планетарных передач связано с практиче- ски непреодолимыми трудностями, обусловленными необходимостью применения токосъемных устройств и соединительных проводов.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи, заключающийся в том, что во впадинах зубьев всех сателлитов планетарной передачи закрепляют датчики деформаций, проводят испытания до появления реакции на каждом сателлите, затем продолжают испытания, обеспечивая на- гружение каждого сателлита одинаковым числом циклов от момента появления реак- ции, определяют количественную характеристику реакции датчиков на каждом сателлите, которую используют для определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов.

Основным недостатком данного способа является низкая точность определения Кнер. Это обусловлено необходимостью операций по выявлению первой реакции датчиков на каждом сателлите, и связано с частыми остановками и разборкой передачи. Точность фиксации момента появления реакции датчиков зависит от частоты этих остановок. Однако с увеличением числа остановок снижается точность из-за влияния процесса релаксации материала датчиков. Этот фактор в известном способе не учитывается.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения отрицательного вли- яния релаксации датчиков в результате прерывания испытаний для фиксации первой реакции датчиков.

Указанная цель достигается тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчики интегрального типа, для которых в процессе испытаний фиксируют число циклов Мд, соответствующее появление пластических деформаций датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов N3 и условии , определяют значе- ния этих деформаций на каждом из элементов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности.

Количественная характеристика реакции (размер и плотность зерен измененной структуры или пятен на поверхности датчика деформаций интегрального типа (из фольги), обусловлена количеством работы А по пластическому деформированию материала датчиков при циклическом нагружении. Величина этой работы зависит от напряжения Од , действующего в датчике, уровня пластической деформации за один цикл нагружения АЈ и числа циклов нагружения N, т.е.А Т(стд,Де,М).

При этом необходимо отметить, что работа, затрачиваемая на пластическое деформирование датчиков до появления на них определенной степени реакции (например, первых темных пятен) есть величина постоянная для конкретного типа датчиков.

В классическом определении работа есть произведение усилия на перемещение, которое вызвано этим усилием. Если учесть, что зубья сателлитов имеют одинаковые геометрические параметры и изготовлены из одного материала, то перемещения (деформация) в галтелях зубьев сателлитов будут различными, а следовательно, работа по пластическому деформированию и реакция датчиков будут разными. Это различие и может быть использовано при определении коэффициента Кнер. Необходимо проанализировать возможные варианты распределения нагрузки между несущими элементами планетарной передачи. В случае абсолютно равномерного распределения потока передаваемой мощности между сателлитами (из- готовленными из одного материала, одинаковыми по конструкции и размерам), а также равномерного или абсолютно одинакового распределения нагрузки по длине зубьев всех сателлитов величина и закон распределения напряжений в основании их зубьев будут одинаковыми, следовательно, будет одинаковой и работа деформирования зубьев, а в итоге будут одинаковыми качественная картина и количественная характеристика реакции датчиков на всех сателлитах в любой момент испытаний (одинаковое число циклов нагружения для каждого сателлита). Если поток мощности распределяется между сателлитами равномерно, а распределение нагрузки по длине зубьев неравномерно и различается у всех сателлитов, то качественная картина распределения реакции датчиков по длине галтели будет различной, в частности, на сателлите, имеющем наибольшую неравномерность распределения нагрузки подлине зуба, концентрация зерен измененной структуры или пятен на поверхности будет

выше на единицу площади зоны проявления реакции при меньших размерах этой зоны, и наоборот, при меньшей концентрации нагрузки размер зоны реакции увеличится при уменьшении плотности эффекта в пределах этой зоны, однако количественная характеристика суммарной степени усталостных повреждений материала датчиков на различных сателлитах будет постоянной. В случае неравномерного распределения потока мощности между сателлитами реакция датчиков будет иметь различную количественную характеристику в любой момент времени от начала совместного циклического нагружения зубьев всех сателлитов.

Таким образом, в предлагаемом способе о степени неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи судят по различию значений пластических деформаций датчиков, накопленных с начала совме- стных испытаний сателлитов до определенного, одинакового для зубьев всех сателлитов числа циклов нагружения при условии проявления определенной степени реакции датчиков, принятой в качестве критерия на всех сателлитах передачи, а коэффициент Кнер определяют как отношение количественной характеристики реакции датчика с наиболее нагруженного сателлита и среднего значения этой характеристики по числу сателлитов, найденной в предположении распределения нагрузки между сателлитами.

На чертеже изображена картина реакции датчиков в виде темных пятен для случая неравномерного распределения потока мощности между сателлитами.

Определение коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи (КНер) по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Во впадинах зубьев сателлитов 1-3 (три сателлита) закрепляют, допустим, путем наклейки датчики 4. Затем проводят эксплуатационные испытания до момента, когда реакция датчиков по принятому критерию ее оценки проявляется на всех трех сателлитах, фиксируют число циклов нагружения N3 до этого момента и определяют количественную характеристику реакции датчиков 4 на каждом сателлите. Допустим, что в качестве критерия оценки степени реакции датчиков принята площадь измененной структуры. Обозначим эту величину для сателлитов 1, 2 и 3 соответственно Si, $2 и 5з. Тогда на базе N3 100 тыс. циклов площади измененных структур датчиков составляют

51 7мм2, 32 5мм2иЗз 3 мм (измерение может быть произведено при помощи металлографического микроскопа). После этого выявляют наибольшее значение суммарной площади измененной структуры (в данном случае 3 Змакс 7 мм2), рассчитывают среднее значение

с Si+S2+S3 7+5+3 E....2 Scp 5 мм

и определяют значение коэффициента не- равномерности нагружения сателлитов:

Кнер -

Змакс 7 Scp 5

Ј 1.4

При применении предлагаемого способа определение коэффициента Кнер по сравнению со способом-прототипом не требуется многочисленных разборок планетарной передачи в процессе проведения ее испытаний для определения момента возникновения первых темных пятен на датчиках, помещенных во впадины зубьев сателлитов, за счет чего и повышается точность полученных результатов, поскольку погрешности взаимного положения деталей планетарной передачи, возникающие при

ее многократной разборке и сборке, в предлагаемом способе сведены к минимуму, а также исключаются отрицательные влияния процесса релаксации материала датчиков.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента неравномерности нагружения элементов механической передачи, заключающийся в том, что на элементах закрепляют датчики

деформаций, нагружают испытуемые элементы циклической нагрузкой, определяют параметр, характеризующий деформацию датчика в зависимости от числа циклов нагружения элементов, по которому судят о.

величине неравномерности нагружения элементов механической передачи, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения необходимости прерывания испытаний для фиксации момента появления первой реакции на датчике, в качестве датчиков деформаций используют датчик интегрального типа, фиксируют число циклов Мд, соответствующее появлению пластических деформаций

этих датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов N3 и условии , определяют значения деформаций на каждом из элементов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности.

Изобретение относится к механическим испытаниям и предназначено для определения коэффициента неравномерности нагру- жения элементов механической передачи. Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений за счет исключения необходимости прерывания испытаний для фиксации момента появления первой реакции датчиков. Это достигается тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчик интегрального типа, фиксируют число циклов , соответствующее появлению пластических деформаций этих датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов Мэ и условии , затем определяют значения этих деформаций на каждом яз сателлитов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности. 1 ил. Ё