Стенд для испытания зубчатых колес по замкнутому силовому контуру Советский патент 1992 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное выкрашивание.

Известен стенд для испытания зубчатых колес по схеме замкнутого силового контура, содержащий привод, нагружатель и замыкающую передачу в виде эллиптических зубчатых колес, позволяющий циклическое изменение нагрузки в контуре.

Недостаток данного стенда - ограничение количества секторов зубчатого колеса с изменяющейся нагрузкой на них за один оборот колеса.

Известен также стенд для испытания зубчатых колес, состоящий из зубчатых редукторов, соединенных между собой в замкнутый контур, и содержащий установленные на его валах муфты нагружения с фигурными пазами, взаимодействующими друг с другом через промежуточный рычаг.

Недостаток этого стенда - повышенная виброактивность, вызванная возвратно-ка- чательным движением промежуточного рычага.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности достигаемому положительному эффекту является стенд В.А. Стадника для испытания зубчатых передач по замкнутому силовому контуру, содержащий привод, входной вал для соединения с испытуемыми колесами, выходной вал, нагружатель, связанный с одним из валов, и замыкающую фрикционную передачу, содержащую установленные на одном из валов- основной и дополнительные наборы программных пакетов дисков с выполненными на них рабочими дорожками в виде конических поясков с вершинами конусов, расположенными на оси дисков, диски дополнительных наборов повернуты в окружном направлении друг относительно друга так, что образующие секторных участков рабочих дорожек с меньшими дугами располо- жены против образующих секторных участков с большими дугами. В указанном стенде рабочие дорожки дисков основного набора программных пакетов выполнены прерывистыми, а количество секторных участков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов различно.

Недостаток известного стенда - повышенная вибрация при испытаниях, а также повышенная потребность количества дисков в пакетах дополнительных программных наборов. Повышенные вибрации вызываются скачкообразным (от минимального до максимального значения или наоборот) изменением циркулирующего в контуре

момента, поскольку крайние левые или крайние правые образующие секторных участков конических поясков рабочих дорожек дисков программных пакетов расположены друг против друга. Повышенная потребность количества дисков в пакетах дополнительных программных наборов вызвана тем, что рабочие дорожки дисков основного набора программного пакета

0 выполнены прерывистыми, а количество секторных участков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов различно.

Кроме того, стенд не позволяет суммировать, а также изменять очередность приложе5 ния нагрузки на отдельных секторных участках испытуемых колес, что снижает производительность и достоверность испытаний. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик путем

0 уменьшения габаритов, снижения виброактивности и повышения производительности и достоверности испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что рабочие дорожки дисков основного набора

5 программных пакетов выполнены в виде замкнутых поясков, а количество секторных участков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов одинаково.

Кроме того, средние образующие сектор0 ных участков рабочих дорожек расположен друг против друга в одной диаметральной плоскости.

Секторные участки рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов

5 расположены с угловым шагом, равным, а также кратным дуге 360°/р, а дуги секторных участков и их количество не превосходят соответственно дугу 360°/р и число р, где р - целое число, не равное единице.

0 Кроме того, секторные участки рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов могут быть расположены с угловым шагом, равным, а также кратным 360°/а или 360°/(ka + m), для этих дисков

5 дуги секторных участков и их количество не превосходят соответственно дуги 360°/а и 360° /(ка + т) и числа а и (ka + т), где к- целая часть смешанного числа km/a; m и а - соответственно числитель и знаменатель пра0 вильной дроби смешанного числа.

Количество секторных участков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов равно единице, а их дуги меньше 360° и равны, а также кратны 360°/р, где

5 р - целое число, не равное единице.

Кроме того, количество секторных участков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов равно единице, а их дуги меньше 360° и равны, а также кратны 360°/а или 360°/(ka + m), где k - целая

, m часть смешанного числа k-; m и а - соответд

ственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа.

На фиг. 1 показана схема стенда, общий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения дисков основного набора программного пакета; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4-6 - первый вариант выполнения дисков дополнительных наборов программных пакетов дисков; на фиг. 7 - разрез Б-б на фиг. 4; на фиг. 8-13 - диаграммы крутящих моментов на секторных участках испытуемых колес, соответствующие первому варианту выполнения дисков дополнительных наборов про- граммных пакетов дисков; на фиг. 14-16 - второй вариант выполнения дисков дополнительных наборов программных пакетов дисков; на фиг. 17-20 - диаграммы крутящих моментов на секторных участках испы- туемых колес, соответствующие второму варианту выполнения дисков дополнительных наборов программных пакетов дисков.

Стенд содержит испытуемую зубчатую и замыкающую фрикционную передачи, смонтированные в отдельных картерах. Испытуемая зубчатая передача состоит из двух колес 1 и 2 с числами зубьев, равными соответственно Zn и Ze.

Замыкающая фрикционная передача состоит из двух пакетов дисков, базового 3 и программного 4. Выходной 5 и входной 6 валы соединяю соответственно зубчатое колесо 2, базовый пакет дисков 3 и зубчатое колесо 1, программный пакет дисков 4 в зам- кнутую схему с помощью жестких муфт 7 и 8. Привод 9 через муфту 10 связан с одним из валов. Нагружающее устройство 11, например, пружинного типа установлено на одном из валов, например на выходном валу 5.

Основной базовый пакет дисков 3 установлен на шлицах на одном из валов, например на выходном валу 5 с испытуемым зубчатым колесом 2, и состоит из несколь- ких центральных дисков 12, расположенных между двумя крайними фланцевыми дисками 13 и 14. Обе боковые поверхности центральных дисков 12 и одна из боковых поверхностей крайних фланцевых дисков 13 и 14 выполнены коническими с вершинами конусов, расположенными на оси дисков. Углы конусности центральных 12 и крайних фланцевых 13 и 14 дисков равны соответственно 2(5 и д.

Программный пакет дисков 4 установлен на одном из валов, например на входном валу 6 с испытуемым зубчатым колесом 1, и состоит из основного набора дисков 15 и нескольких дополнительных наборов дисков, например дисков 16, 17 и 18. Боковые поверхности дисков 15 основного набора снабжены рабочими 19 (фиг. 2), а диски 1618дополнительных наборов рабочими 20- 22 и вспомогательными 23-25 коническими дорожками с вершинами конусов, расположенными на оси дисков. Рабочие дорожки

19выполнены на дисках 15 основного набора в виде замкнутых конических поясков 19 (фиг. 2), а на дисках 16-18 дополнительных наборов - в виде секторных участков 20, 21 и 22 конических поясков с углом конусности поясков 2(3 , имеющих одинаковые средние диаметры dpn, меньшие или большие начального диаметра dHn зубчатого колеса 1, установленного на одном валу 6 с программным пакетом 4, и принятые, например, меньшими dHn, т.е. dpn dHn.

Количество секторных участков I конических поясков рабочих дорожек дисков 16- 18 каждого из дополнительных наборов одинаково и равно, например, трем, а их дуги различны и равны, например, , ft 2 и /Зз, причем Р pi . Секторные участки 20-22 расположены, например, с одинаковыми угловыми шагами, равными, например 360°/i или 120° при i 3, а их дуги выбраны таким образом, что - /5z a 1 и Дг - Дз СС2 , /Зз аз, ПРИ этом а 1 аг аз Q. , т.е. их величины отличаются друг от друга на одну и ту же величины. Для удобства определения отдельных секторных участков на испытуемых колесах, подверженных различным нагрузкам.

360°

принимаем а а0

I

-А

макс

где Д макс Р - наибольшее значение дуги секторного участка. Количество секторных участков I, их дуги, а также угловой шаг их расположения назначаются произвольно при испытании зубчатых передач с передаточным числом, равным единице, а также в случае, когда программный пакет дисков установлен на одном валу с меньшим зубчатым колесом при передаточном числе испытуемой передачи, выраженном целым числом, большим единицы, и определяются лишь величинами центральных углов секторных участков испытуемых зубчатых колес и их расположением по периметру, в пределах которых требуется получить различные величины нагрузок.

Вспомогательные дорожки выполнены на дисках 16-18 дополнительных наборов в виде секторных участков 23-25 конических поясков, имеющих средний диаметр den, равный начальному диаметру dHn установленного с ним на одном валу 6 испытуемого колеса 1, и расположенных по отношению к

секторным участкам 20, 21 и 22 конических поясков рабочих дорожек в шахматном порядке с частичным перекрытием их по дуге у.

Шахматное расположение секторных участков 23-25 конических поясков вспомогательных дорожек и секторных участков 20-22 конических поясков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов обеспечивает периодически переменность контакта вспомогательных и рабочих дорожек с дисками базового пакета 3, а их перекрытие по дуге - непрерывность контакта. Секторные участки конических поясков, рабочие 20-22 и вспомогательные 23-25, могут быть пол- учены точением боковых конических поверхностей дисков 16-18 до образования конических поясков рабочих и вспомога- i uithbu дорожек г реоуемых средних диаметров с последующим фрезерованием этих поясков на секторных участках с дугами, равными соответственно do, OQ+ OQ + а 1 + «2 для конических поясков рабочих дорожек 20-22 и /3i-2y , , /Зз - 2у для конических поясков вспомогательных дорожек 23-25, и расположены в шахматном порядке с угловым шагом, равным 360%, где у- дуга перекрытия секторных участков конических поясков рабочих и вспомогательных дорожек; I- количество секторных участков конических поясков рабочих и вспомогательных дорожек.

Количество дисков 15 в основном наборе программного пакета 4 определяется в зависимости от величины требуемого наименьшего крутящего момента, циркулирующего в замкнутом силовом контуре,

Количество дисков 16-18 в каждом из дополнительных наборов программного пакета дисков определяется в зависимости от требуемого увеличения крутящего момента в контуре на отдельных секторных участках зубчатых колес испытуемой передачи по отношению к другим секторным участкам, подверженным меньшей нагрузке.

Суммарное количество дисков основного и дополнительных наборов программного пакета 4 отличается от количества дисков базового пакета 3 на единицу.

Базовый пакет 3 дисков 12-14 установлен на выходном валу 5 так, что в промежутки между его центральными 12 и крайними фланцевыми 13 и 14 дисками входят диски 15 основного и диски 16-18 дополнительных наборов программного пакета 4, установленного на входном валу 6, чем обеспечивается фрикционное взаимодействие между дисками базового 4 м программного 3 пакетов под воздействием нагружателя в осевом направлении дисков.

5

0

Диски 16-18 дополнительных пакетов повернуты в окружном направлении друг относительно друга таким образом, что образующие секторных участков конических поясков рабо- чих дорожек с меньшими дугами расположены против образующих секторных участков конических поясков рабочих дорожек с большими дугами, например образующие секторных участков 22 дисков 18 с дугой Дз расположены 0 против образующих секторных участков 21 дисков 17 с дугой Д, где , а образующие секторных участков 21 дисков 17 с дугой fri расположены против образующих секторных участков 20 дисков 16 с дугой , где /% .

Относительное друг по отношению к другу расположение дисков 16, 17 и 18 в окружном направлении в пределах дуги наибольших секторных участков 20 может быть произвольным, однако с целью удобства определения секторных участков венцов испытуемых колес, подверженных различным нагрузкам, крайние левые или крайние правые образующие секторных участков конических поясков рабочих дорожек, например 5 крайние правые образующие ab секторных участков 20, 21 и 22, могут быть расположены в одной диаметральной плоскости

Тогда количество зубьев отдельных секторных участков венца испытуемого колеса, расположенных на дугах начальной окружности в пределах центральных углов Q0 360°/i- fr; «1 #- А; и аз - /5з, противоположно расположенных против равных им центральных углов сек- торных участков рабочих дорожек, установленных на одном валу с колесом дисков программного пакета, соответственно равно Zo, Zi, 7.2 и 2з.

0 Тогда, например, при отношении чисел зубьев Ze/Zn, равном единице, на обоих испытуемых колесах с числом зубьев Zn в пределах каждого из секторов с числом зубьев Zn/i или Zn/З при I 3 получают по четыре

5 секторных участка с числами зубьев, равными соответственно Zo, Zi, 2.2 и 7з, подверженными циклически за время одного оборота различным величинам крутящих моментов, равных соответственно То, TL Т2

0 и Тз, при этом То Ti Т2 Тз (фиг. 8),

При отношении чисел зубьев Ze/Zn, выраженном целым числом р, не равным единице (например, равным трем), в случае расположения программного пакета дисков

5 4 на валу с меньшим колесом, на меньшем колесе получают аналогичную диаграмму нагружения, как и в предыдущем случае (фиг. 8), а на венце большего колеса в пределах трех секторов с числами зубьев, рав0

5

ными Ze/p или Ze/З при р 3, или Zg/p Zn, получают по три сектора с числом зубьев на секторе, равным Ze/i или Z6/3 при I 3, в пределах каждого из которого расположено по четыре секторных участка с числами зубьев, равными соответственно Zo, Zi, Zs и Za, подверженных циклически за время каждых трех оборотов меньшего колеса различным величинам крутящих моментов То , ТГ, Та и Тз (фиг. 9), при этом То Ti T21 Тз , что позволяет установить качественные закономерности износа зубьев от величины нагрузки, а также определить предел контактной выносливости и на изгиб, не прибегая к испытанию большого количества зубчатых пар при различных нагрузках и в разное время.

Для снижения вибрации стенда при изменении циркулирующего в контуре крутящего момента диски 16-18 дополнительных наборов могут быть повернуты в окружном направлении друг относительно друга таким образом, что средние образующие cd секторных участков 20, 21 и 22 конических поясков рабочих дорожек расположены друг против друга в одной диаметральной плоскости. В этом случае при тех же отношениях чисел зубьев испытуемых колес, как и в предыдущем случае (Ze/Zn 1 и Z6/Zn р 3), изменение крутящего момента при пересопряжении очередных секторов с числом зубьев.гпЛ происходит более плавно за счет симметричного расположения секторных участков, подверженных одинаковым нагрузкам, а также увеличения количества секторных участков, нагруженных одинаковыми моментами в пределах этих секторов. В результате этого крутящий момент, начиная с первого секторного участка с числом зубьев Zo, плавно увеличивается от То до Ti и Та на секторных участках с числами зубьев Zn/2 и Zn/2, затем достигает максимума Тз на секторном участке с числом зубьев 2з и плавно уменьшается до Та и Ti на секторных участках с числами зубьев Zn/2 и Zn/2, достигая минимальной величины То на секторном участке очередного участка сектора с числом зубьев Zo (фиг. 10 и 11).

При отношении чисел зубьев Ze/Zn, испытуемых колес, выраженном в виде целого числа р, не равного единице, секторные участки конических поясков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов, установленных на одном валу с большим колесом, располагают с угловым шагом, равным, а также кратным дуге 360°/р, а дуги секторных участков и их количество назначают таким образом, чтобы они не превосходили соответственно дугу 360°/р или число р.

Если принять р I, то при передаточном числе испытуемой передачи р I можно использовать диски 16-18 дополнительных наборов, секторные участки которых распо5 ложены с угловым шагом, равным 360°/р или 120° при р 3, дуги , и секторных участков 20-22 не превосходят дугу 360°/р или 120° при р 3, а их количество не превосходит р и равно трем.

0 Тогда при передаточном числе р 3 получают диаграмму нзгружения секторных участков венца за один оборот большого колеса, аналогичную показанной на фиг. 9 и 11.

5 Секторные участки венца меньшего колеса подвергаются трижды за цикл трех обо- ротов нагрузкам, как показано на аналогичных диаграммах (фиг. 8 и 10).

Для испытания зубчатых колес с отно0 шением чисел зубьев Ze/Zn, выраженным в

виде смешанного числа к- , где k - целая

3

часть смешанного числа; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной

5 дроби смешанного числа, угловой шаг расположения секторных участков конических поясков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов назначают равным, а также кратным 360°/а для дисков

0 дополнительных наборов, установленных на одном валу с меньшим колесом, и 360°/(ka + m) для дисков дополнительных наборов, установленных на одном валу с большим колесом, для этих дисков дуги сек5 торных участков и их количество не превосходят соответственно дуги 360°/а и 360°(ка + т) и числа а и (ka + т). С этой целью могут быть использованы диски 16-18 дополнительных наборов, если принять а I. Тогда

0 угловой шаг расположения секторных участков равен 360°/а или 120° при и расположении программного пакета дисков на одном валу с меньшим колесом. Тогда при передаточном числе испытуемой передачи,

5гп

выраженном в виде смешанного числа k-

3

или 4/3 при k 1,m 1 и а 3, на меньшем испытуемом колесе 1 получают в пределах секторов с числами зубьев, равными Zn/a

0 или Zn/З при а 3, по четыре секторных участка с числами зубьев Zo, Zi, Za и Za, нагруженных различными моментами То, Ti, Та и Тз (То Ti Та Тз) при расположении друг против друга крайних правых образую5 щих ab секторных участков, аналогично как при передаточном числе, равном целому числу (фиг. 8).

В случае расположения друг против друга средних образующих секторных участков получают аналогичную диаграмму на- гружения, как при испытании колес при передаточном числе, равном целому числу (фиг. 10).

На большем испытуемом колесе 2 получают в пределах секторов с числом зубьев Ze/(ka - т) или Ze/4 при 1,т 1иа 3 по четыре секторных участка с числом зубьев, равным Zo, Zi, Zi и Z2, подверженных различным моментам нагружения То , Ti , Та , Тз , в случае расположения друг против друга крайних образующих секторных участков (фиг. 12) и по шесть секторных участков (фиг. 12) и по шесть секторных участков с числами зубьев, равными соответственно Zo , Zi/2, Z2/2, Zs, Z2/2 и Zi/2, подвержен- ;ji гэс .. I n , г омг 1ггм пггружения, равным соответственно, То , TI , T21, Тз ,Т2 Ti , при этом То Ti T21 Тз (фиг. 13).

На стенде представляется возможным суммировать на зубьях испытуемых колес циклически изменяющуюся ступенчатую нагрузку . С этой целью при передаточном числе испытуемой передачи, выраженном целым числом р, не равным единице, диски 26-28 (фиг. 14-16) каждого из дополнительных наборов в отдельности, установленные на одном валу с большим колесом, содержат по одному секторному участку 29, 30 и 31 соответственно конических поясков с дугами, не превосходящими 360° и равными, а также кратными 360°/р и равными, например 90, 180 и 270° при р 4,

Тогда при передаточном числе р каждый из р секторных участков, или из четырех секторных участков при р 4 с числами зубьев, равными Ze/p или Ze/4 при р 4, подвергается различным моментам нагружения То , Ti1, Т2 Тз , причем То Ti T21 Тз при расположении друг против друга левых образующих ab секторных участков 29-31 (не показано).

В случае расположения друг против друга средних образующих cd секторных участков, на большем колесе получают шесть секторных участков с числами зубьев, равными Ze/p, Z6/2p, Ze/2p, Zp/p, Ze/2p и Z6/2p, подверженных моментам нагружения, равным соответственно То , TV, Т2, Тз , Т21 и TI , при этом То Ti T21 Тз1 (не показано).

Тогда за цикл р оборотов, или за четыре оборота (8 л),меньшего колеса, его зубья последовательно за каждый оборот подвергаются действию крутящих моментов То, Ti, Та, Тз, которые суммируются в порядке чередования (уменьшения или увеличения момента в зависимости от направления вращения колеса) в случае, когда левые образующие ab секторных участков 29-31 расположены друг против друга (фиг. 17).

В случае расположения друг против друге средних образующих cd секторных

участков 29-31 (фиг. 14-16) представляется возможность изменять в течение цикла порядок чередования ступеней нагрузки зубьев меньшего колеса.

Так, например, при продолжительности

цикла, равной четырем (8 л) оборотам (фиг. 18), за первый оборот зубьев меньшего колеса нагружаются моментом То, за второй оборот половина зубьев нагружается моментом Ti, а вторая половина - моментом

Т2, при этом TI Т2 (показано сплошной линией). За трений оборот все зубья колеса нагрузятся моментом Тз, а за четвертый оборот половина зубьев колеса нагружается моментом Т2, а вторая половина - моментом

Ti, причем Т2 Ti (показано пунктирной линией), т,е, при суммировании моментов Ti и Т2 изменяется порядок чередования ступеней.

На стенде представляется возможным

суммировать на зубьях испытуемых колес циклически изменяющуюся ступенчатую нагрузку также при отношении чисел зубьев Ze/Zn, выраженном в виде смешанного чисnak- . При этом суммирование ступенча3

той нагрузки за цикл может быть произведено как на меньшем, так и на большем колесах.

Это достигается тем, что диски 26-28

каждого из дополнительных наборов в отдельности содержат по одному секторному участку конических поясков рабочих дорожек с дугами, не превосходящими 360° и равными, а также кратными 360°/а для дополнительных наборов, установленных на одном валу с меньшим колесом, и 360°/ka + m) для дополнительных наборов, установленных на одном валу с большим колесом испытуемой передачи.

С этой целью могут быть использованы диски 26-28 дополнительных наборов (фиг. 14-16), если принять а р. Тогда при передаточном числе, выраженном в виде смешанного числа к- , или 5/4 при k 1, m 1 a ,

и а 4, за цикл, равный продолжительности пяти оборотов (10 п) меньшего колеса и четырех оборотов (8 п) большего колеса, каждый из (ka + m) секторов большего коле- са, или каждый из пяти секторов при k 1, m 1, а 4, последовательно за каждые 1/(ka + m) оборота или на каждый сектор с числом зубьев Ze/(ka + m) или Ze/5 при k 1, m 1 и а 4 подвергаются действию крутящих моментов То , TV. T21, Тз , которые суммируются в порядке чередования (уменьшения или увеличения момента в зависимости от направления вращения колеса) в случае, когда левые образующие ab секторных участков 29-31 расположены друг против друга (не показано).

В случае расположения друг против друга средних образующих cd секторных участков 29-31 представляется возможность изменить в течение цикла порядок чередования ступеней нагрузки 7Y и Т21 зубьев большего колеса (показано сплошным и контурным линиям, фиг. 19).

Сектора меньших зубчатых колес с числами зубьев на каждом секторе Zn/a или Zn/4 при а 4, в этих обоих случаях подвергаются за цикл (4 оборотов) постоянным на этих секторах нагрузкам, равным соответственно То, Ti, T2 и Тз (не показано).

Для суммирования ступенчатой нагруз- ки на меньшем колесе могут быть использованы диски 26-28 дополнительных наборов если принять (ka + m) р. Тогда при передаточном числе испытуемой передачи, выраженном в виде смешанного числа k- или

3

4/3 npnk 1, m 1 и а 3, (ka + m) 4.

Тогда при установке дисков дополнительных наборов на одном валу с большим колесом при отношении числе зубьев Z6/Zn,

выраженном в виде смешанного числа k-

3

или 4/3 при , 3, за цикл, равный продолжительности четырех оборотов (8 rt) меньшего колеса и трех оборо- тов (6 тЈ) большего колеса, каждый из а секторов меньшего колеса или каждый из трех секторов при а 3 последовательно, за каждый поворот колеса на каждые 1 /а оборота или на каждый сектор с числом зубьев Zn/a или Zn/З при а 3 подвергаются действию крутящих моментов То, Ti, T2 и Тз, которые суммируются аналогично, как и в предыдущих случаях, в зависимости от расположения друг против друга образующих ab и cd секторных участков (фиг. 20).

Сектора больших зубчатых колес с числом зубьев на каждом секторе, равным Ze/(ka + m), или Ze/4 при ,m 1 иа 3, в этих обоих случаях подвергаются за цикл (3 оборотов) постоянным на этих секторах нагрузкам, равным соответственно То , Ti , Т2 Тз (не показано).

Стенд работает следующим образом.

Нагружение производят, например, за счет сжатия пружин нагружающего устройства 11, в результате чего под действием осевых усилий на крайние фланцевые диски 13 и 14 базового пакета 3 осуществляется необходимое прижатие дисков 12 базового пакета к дискам 15-18 программного пакета 4. Включают электродвигатель 9 и производят испытание.

Поскольку диски пакетов 4 и 3 замыкающей фрикционной передачи жестко связаны с входным 6 и выходным 5 вилами, на которых установлены испытуемые зубчатые колеса 1 и 2, то отношение угловых скоростей дисков пакетов 4 и 3 постоянно и равно передаточному числу испытуемой передачи, определяемому из соотношения Ze/Zn или dHe/aW

Так как средний диаметр dpn конических поясков 19 и секторных участков 20-22 конических поясков рабочих дорожек дисков основного и дополнительных наборов программного пакета 4 в одном из вариантов из выполнения (фиг. 2, 4, 6 и 7) меньше диаметра dHn начальной окружности установленного с ним на одном валу колеса 1, а во втором варианте их выполнения (не показано) dpn dHn, то отношение расчетных диаметров контактирующих с ними дисков базового пакета 3 в первом варианте больше передаточного числа испытуемой передачи, а во втором - меньше, т.е. dp6/dpn dH6/dnn или dpe/dpn dne/dnn.

Поэтому в относительных друг по отношению к другу положениях дисков 3 и 4, когда последовательно реализуется контакт образующих конических поясков 10 и секторных участков 20-22 конических поясков рабочих дорожек дисков 15-18 программного пакета 4 с участками конических поверхностей дисков 12-14 базового пакета 3, на участках контактных линий возникает геометрическое скольжение.

В первом варианте, когда dpn dnn, скорости точек контактных линий конических поверхностей дисков базового пакета 3 больше скоростей точек контактных линий конических поясков 19-22 рабочих дорожек дисков 15-18 основного и дополнительных наборов программного пакета 4, направление скоростей скольжения совпадает с направлением линейных с коростей точек контактных линий дисков базового пакета 3, а направление сил трения на этих же участках противоположно направлению скоростей скольжения.

Силы трения, возникающие на участках контактных линий дисков базового пакета 3, находящихся в контакте с коническими поясками 19-22 рабочих дорожек дисков основного и дополнительных наборов, закручивают ведомый вал 5 в направлении, противоположном направлению его вращения, создавая за время контакта конических поясков 19-22 крутящий момент в контуре.

Тогда направление крутящего момента на колесе 1 (или направление давления зуба этого колеса на зуб второго испытуемого колеса 2) совпадает с направлением вращения этого колеса. В этом случае колесо 1 работает как ведущее в направлении, соответствующем направлению вращения электродвигателя 9.

Во втором варианте, когда dpn dHn, линейная скорость по длине контактных линий дисков базового пакета 3 меньше скоростей точек контактных линий конических поясков 19-22 рабочих дорожек дисков 15-18 программного пакета 4, направление скоростей скольжения совпадает с направление линейных скоростей контактных линий п| о tjc- luiu iiakeid дисков 4, а направление сил трения на этих участках противоположно направлению скоростей скольжения. Поэтому силы трения, возникающие на участках контактных линий программного пакета дисков 4, закручивают ведущий вал 6 в направлении, противоположном направлению его вращения, создавая в контуре крутящий момент. В этом случае направление крутящего момента на колесе 2 (или направление давления зуба этого колеса на зуб колеса 1) совпадает с направлением вращения этого колеса. Поэтому колесо 2 работает как ведущее колесо, а колесо 1 яаляется ведомым,

Поскольку средний диаметр den секторных участков 23-25 конических поясков вспомогательных дорожек дисков 16-18 дополнительных наборов равен начальному диаметру dHn, установленного с ним на одном валу колеса 1, то в момент контакта секторных участков 23-25 вспомогательных дорожек дисков 16-18 дополнительных наборов с коническими поверхностями дисков базового пакета скорость скольжения равна нулю, в связи с чем момент силы трения, закручивающий валы контура, равен нулю.

Так как центральные углы дуг а, а.г и аз секторных участков 20-22 конических поясков рабочих дорожек и центральные углы дуг ао, а 1 и а 2 секторных участков 23-25 вспомогательных дорожек 16-18 дополнительных наборов расположены в пределах секторов с центральными углами 360°/1, или 120° при I 3, то на венце колеса 1, установленного на одном валу с программным пакетом дисков, можно выделить i зубчатых секторов, или.З сектора при I - 3, расположенных против этих центральных углов дисков дополнительных наборов и содержащих по Zn/l (или Zn/З) зубьев. В пределах этих зубчатых секторов находятся секторные участки, расположенные против центральных углов дуг сю, см,« 2и аз и

содержащие числа зубьев, равные соответственно Zo, Zi, Za и Za. Тогда при вращении колеса 1 в пределах поворота его секторного участка с числом зубьев Zo и соответствующих ему в пределах центрального угла OQ секторных участков конических поясков рабочих и вспомогательных дорожек дисков программного пакета дисков 4 в контакте с коническими поверхностями дисков базового пакета 3 находятся секторные участки конических поясков 19 рабочих дорожек дисков 15 основного набора дисков и секторные участки 23-25 конических поясков вспомогательных дорожек дисков 16-18 дополнительных наборов,

Так как крутящий момент, создаваемый в контуре за время контакта секторных участков 23-25 конических поясков вспомогательных дорожек дисков 16-18 дополнительных наборов с коническими поверхностями дисков базового пакета 3, ра- вен нулю, то крутящий момент То, создаваемый в контуре за время зацепления секторных участков колес 1 и 2 с числом зубьев Zo, определяется по зависимости

То ТР1 io,

О)

где ТР1 - крутящий момент, создаваемы силами трения, возникающими в зонах контакта конических поясков рабочих дорожек одного диска программного пакета 4 с коническими поверхностями дисков базового

пакета 3, зависящий от усилия прижатия дисков, коэффициента трения и среднего диаметра конического пояска рабочих дорожек dpn;

Io - количество дисков в основном наборе дисков 4.

При повороте колеса 1 на следующий секторный участок с числом зубьев Zi или на угол «1 помимо секторных участков рабочих дорожек дисков 15 основного набора в контакт с дисками базового пакета 3 вступают секторные участки 20 рабочих дорожек дисков 16 дополнительного набора. Диски 17 и 18 остальных дополнительных наборов

контактируют с дисками базового пакета 3 по образующим секторных участков 24 и 25 конических поясков вспомогательных дорожек, создавая при этом крутящий момент в контуре, равный нулю.

Тогда крутящий момент Ti в контуре, создаваемый за время поворота зубчатых колес 1 и 2 на секторный участок с числом зубьев Z1, определяется по зависимости

(lo+lfli),

(2)

где 1д1 - количество дисков в дополнительном наборе дисков 16,

При повороте колес 1 и 2 на следующий секторный участок с числом зубьев Za или на угол ац в контакт с дисками базового пакета 3 дополнительно вступают секторные участки 24 конических поясков дополнительного набора дисков 17, Диски остальных дополнительных наборов (набора дисков 18) контактируют с дисками базового пакета 3 по образующим секторных участков 25 вспомогательных дорожек, создавая при этом момент в контуре, равный нулю.

Тогда крутящий момент в контуре, создаваемый за время поворота зубчатых колес 1 и 2 на секторный участок с числом зубьев Z2, определяется по зависимости

Т2 Тр1(1о+1д1 + 1д2),

(3)

где 1Д2 - количество дисков в дополнительном наборе дисков 17,

Аналогично при повороте колес 1 и 2 на следующий секторный участок с числом зубьев 7з в контакт с дисками базового пакета вступают секторные участки 22 конических поясков рабочих дорожек дисков 18 дополнительного набора в количестве дз. Крутящий момент, создаваемый в контуре, определяется по зависимости

Тз Тр1(1о + 1д1 + 1д2 + 1дЗ).

(4)

Очевидно, что То Ti Т2 Тз. При повороте колеса 1 на следующий сектор с числом зубьев Zn/i, или на Zn/З при i 3, изменение крутящего момента повторяется в той же последовательности и так далее до 1-го, или до третьего сектора, т.е. до полного оборота колеса, затем цикл повторяется.

Тогда при передаточном числе испытуемой передачи, равном единице, когда каждый зуб одного зубчатого колеса контактирует с одним и тем же зубом второго зубчатого колеса, и количестве секторных участков i рабочих дорожек дисков дополнительных наборов, равном трем, и величине их дуг /Jt Дг получают за цикл одного оборота колес диаграмму нагруже- ния секторных участков, одинаковую для обоих колес (фиг. 8 и 10),

Если передаточное число испытуемой передачи выражено целым числом р, не равным единице, и равным, например 3, то каждый зуб меньшего колеса контактирует с р или с тремя вполне определенными зубьями большего колеса. Тогда при i р

3, /3i fh и угловом шаге расположения секторных участков, равном 120°, получают для меньшего и большего зубчатых колес в зависимости от взаимного рас5 положения дисков диаграммы нагружения секторных участков, представленные соответственно на фиг. 8, 10 и 9, 11.

В случае (не показано), когда количество секторных участков рабочих дорожек дис0 ков дополнительных наборов, установленных на одном валу с большим колесом, меньше числа р, например равно 2 при р 3, а угловой шаг равен 120°, атакже240°, за цикл трех оборотов меньшего колеса каж5 дый из четырех секторных участков с числами зубьев Zo, Zi, 7.2 и Zs на венце меньшего колеса подвержен 2 раза моментам различной величины, равным То, Ti, T2, Тз, например То Ti Т2 Тз, а один раз постоянному

0 на всех секторных участках моменту То, т.е. на секторных участках с числами зубьев Zi, Z2, Zs произойдет суммирование нагрузок различной величины, а на секторном участке с числом зубьев Zo - постоянной величи5 ны, тогда как за цикл 1-го оборота большего колеса секторные участки с числами зубьев Zo, Zi, Z2 и Zs двух его секторов с числами зубьев, равными Ze/p, или Ze/З при р 3, подвержены моментам различной величины

0 То Ti Та Тз , а секторные участки третьего сектора- моменту То, постоянному на всех участках.

При передаточном числе испытуемой передачи, выраженном в виде смешанного

5. m., /„ .

числа k- и равном, например, 4/3 при k

3

1, m 1 и а 3 каждый из а или из трех секторов при а 3 меньшего колеса с числом зубьев на секторе, равным Zn/a или Zn/3

0 при а 3, поочередно контактирует с каждым из (ka + m) или из четырех секторов при k 1, m 1 иа 3 большего колеса с числом зубьев на секторе, равным Z6/(ka + m) или Ze/4 при , 3,

5 Поскольку количество секторов с числом зубьев Zn/a меньше количества секторов с числом зубьев Z6/(ka + m), то после каждых k оборотов, например после 1-го оборота меньшего колеса и дисков основно0 го и дополнительных наборов программного пакета 3, происходит их смещение соответственно относительно большего колеса 2 и дисков базового пакета 3 на m секторов, например на один сектор с числом

5 зубьев на секторе, равным Zn/a или Zn/3, и с центральным углом 360°/а или 120° при а 3, контактирующих с секторами большего колеса и дисками базового пакета 3 с числам зубьев Ze/(ka + m), равным, например, Ze/4,

и центральным углом 360°/(ka m) или 90° при k 1, m 1 и а 3. По завершении (ka + m) или четырех оборотов меньшего колеса и дисков программного пакета 4 при k - 1, т 1 и а - 4 относительное положение 1 и 2 и пакетов дисков 3 и 4 становится исходным, затем цикл повторяется.

Так как центральные углы дуг щ, «аи аз секторных участков конических поясков 20-22 рабочих дорожек и центральные углы Ой, «1 и «2 секторных участков 23-25 вспомогательных дорожек дисков 16-18 дополнительных наборов расположены в пределах секторов с центральными углами 360°/а, или 120° при а 3 и против цент- ральных углов соответствующих мм сектор- иьи j -. ЬчОб . „iioLLK .o колеса 1 числами зубьев Zo, Zi, Z и Za, расположенных в пределах каждого из секторов с числом зубьев Zn/a, или Zn/З при а 3, то каждый из а секторов, или каждый из трех секторов при а 3, меньшего колеса 1 и дисков программного пакета 4 соответственно с числом зубьев Zn/a или Zn/3 с центральным углом 360°/а или 120° при а 3 периодически, за (ka + m) или за четыре оборота при k 1, m 1 и а 3 синхронно контактирует последовательно с каждым из (ka + m), или с каждым из четырех секторов при ,m 1,a 3, соответственно большего колеса 2 и дисков базового пакета 3, с числом зубьев и центральным углом, на каждом секторе, равными Z6/(ka + m) или Ze/4 и 360°/(ka + m) или 90° при k 1, m 1 и а 3, нагружаясь при этом за цикл четырех оборотов меньшего 1 и трех оборотов большего колеса 2 моментами различной величины.

Диаграммы нагружения отдельных секторных участков меньшего и большего зубчатых колес в зависимости от взаимного расположения секторных участков конических поясков представлены соответственно на фиг. 8, 10 и 11, 13.

В случае (не показано), когда количество секторных участков рабочих дорожек дис- ков дополнительных наборов, установленных на одном валу с меньшим колесом, меньше числа а, например разно двум при а 3, то при передаточном числе, выражеином смешанным числом k - , или 4/3 при k

1. m 1 и а 3, за цикл четырех оборотов меньшего колеса каждый из четырех секторных участков с числами зубьев Zo, Zi, Zz и Zs на двух секторах с числом зубьев, равным Zn/a, или Zn/З при а 3, подвержен моментам различной величины, равным соответственно То, Ti, T2 и Тз, причем То TI Та Тз, а секторные участки третьего сектора подвержены постоянному на всех участках моменту То, тогда как за цикл трех оборотов большего колеса каждый из четырех секторных участков с числами зубьев Zo, Zi, Za и Тз на четырех секторах с числом зубьев Zg/(ka + m) или Ze/4 при , подвержен 2 раза различным моментам То TV T21 Тз , а один раз постоянному на всех секторных участках моменту То , т.е. на секторных участках с числами зубьев Z-j, 2.2 л 2з произойдет суммирование нагрузок различной величины, а на секторном участке с числом зубьев Zo - постоянной величины.

В случае (не показано), когда диски дополнительных наборов установлены на од- j;oiv. валу с большим колесом, а количество секторных участков конических поясков рабочих дорожек меньше (ka + m) или, например. равно 3, при передаточном числе k - ,

3

или 4/3 при k 1, m 1 и а 3, за цикл четырех оборотов меньшего колеса каждый из четырех секторных участков с числами зубьев Zo, Zi, 7,2 и Za на трех секторах с числом зубьев Zn/a, или Zn/3 при а 3, три раза подвергается моментам различной величины То Ti Т2 Тз, а четвертый раз - постоянному на всех секторных участках моменту То, т.е. на секторных участках с числами зубьев Zi, 2.2 и Zs произойдет суммирование нагрузок различной величины, а нз секторном участке с числом зубьев Zo - постоянной величины. На большем колесе за цикл трех оборотов колеса соответствующие секторные участки двух секторов три раза подвержены нагрузкам То Ti Та Тз , а фетий сектор - постоянной нагрузке То1.

Таким образом, меняя количество, а так- ;се расположение секторных участков конических поясков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов представляется возможность в приведенных вариантах выполнения дисков изменять порядок чередования ступеней нагрузки, а также период между приложением нагрузки одинаковой величины за цикл нагружения, равный продолжительности р или а оборотов меньшего колеса и (ka + m) оборотов большего колеса при передаточных числах испытуемой передачи выраженных, соответственно, целым числом р, не равным единице, или в виде

смешанного числа k

m

В случаях, когда количество секторных участков конических поясков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов равно единице, а из дуги в зависимости от передаточного числа испытуемой передачи и установки дополнительных оборотов равны, а также кратны 360°/р, 360°/а или 360°/(ka + m) и не превосходят соответственно 360°; 360°/а или 360°/(ka + m), стенд работает аналогично, как и в предыдущих вариантах выполнения рабочих дорожек дисков программного пакета. В этих случаях количество секторных участков, расположенных в пределах венцов зубчатых колес при передаточном числе, выраженном целым числом р, и в пределах секторов с числом зубьев Zn/a или Ze/(ka + m) при передаточном числе, выраженном в виде смешанного числа

.т

, подверженных различным нагрузкам,

уменьшено до одного, что позволяет производить на этих секторах суммирование из меняющейся циклически нагрузки. кз показано на фиг, 17 18 и 20 для меньших колес и на фиг. 19 для больших колес.

Очевидно, что уменьшение количества секторных участков конических поясков рабочих дорожек до единицы, кроме возможности суммирования различных нагрузок за цикл нагружения, позволяет также улучшить плавность работы стенда в связи с уменьшением частоты изменения нагрузки за цикл

Формула изобретения

1, Стенд для испытания зубчатых колес по замкнутому силовому контуру, содержащий привод, входной вал для соединения с испытуемыми колесами, выходной вал, на- гружатель, связанный с одним из валов, и замыкающую фрикционную передачу, содержащую установленные на одном из валов основной и дополнительные набору программных пакетов дисков с выполненными на них рабочими дорожками в виде конических поясков с вершинами конусов, расположенными на оси дисков, диски дополнительных наборов повернуты в окружном направлении друг относительно друга так, что образующие секторных участков рабочих дорожек с меньшими дугами располо- жены против образующих секторных участков с большими дугами, отличающ и и с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем уменьшения габаритов, снижения виброактивности и повышения производительности и достоверности испытаний, рабочие дорожки дисков оскоечого набора выполнены в виде замкнутых поясков, а количество секторных участков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов одинаково.

2.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что средние образующие секторных участков рабочих дорожек расположены друг против друга в одной диаметральной плоскости.

3.Стенд по пп. 1 и2,отличающий- с я тем, что секторные участки рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов расположены с угловым шагом, равным, а также кратным дуге 360°/р, а дуги секторных участков и их количество не превосходят соответственно дугу 360°/р и число р, где о - целое число, не равное единице.

4.Стенд по пп. 1 н2,отличающий- с я тем, что секторные участки рабочих дорожек каждого из дополнительных наборов расположены с угловым шагом, равным, а также кратным 360°/а или 360°/(ka + m), для зтах дисков дуги секторных участков и их количество не превосходят соответственно дуги 360°/а и 360°/(ka + m) и числа а и ka т, где k - целая часть смешанного числа km/a; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа.

5.Стенд по пп. 1 м 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что количество секторных участков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов равно единице, а ихдуги меньше 360° и равны, а также кратны 360°/р, где р - целое число, не равное единице.

6.Стенд по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что количество секторных участков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов равно единице, а ихдуги меньше 360° и равны, а также кратны 360°/а или 360°/(ka + m), где k - целая часть смешанного числа km/a, m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа.

1746240 415.

м

К-/8

S

Фиг.з

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное выкрашивание. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем уменьшения габаритов, снижения виброактивности и повышения производительности и достоверности испытаний. Стенд включает привод, входной вал для соединения с испытуемыми колесами, выходной вал, нагружатель, связанный с одним из валов, и замыкающую фрикционную передачу, содержащую установленные на одном из валов основной и дополнительные наборы программных пакетов дисков с выполненными на них рабочими дорожками в виде конических поясков. Диски дополнительных наборов повернуты в окружном направлении один относительно другого так, что образующие секторных уча: стков рабочих дорожек с меньшими дугами расположены напротив образующих секторных участков с большими дугами. Рабочие дорожки дисков основного набора программных пакетов выполнены в виде замкнутых поясков, Количество секторных участков рабочих дорожек дисков дополнительных наборов одинаково. Средние образующие секторных участков рабочих дорожек расположены одни напротив других в одной диаметральной плоскости. Секторные участки рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов расположены с угловым шагом, равным, а также кратным дуге 360°/р, 360°/а и 360°/(ка + т). Для этих дисков дуги секторных участков и их количество не превосходят соответственно дуги 36Й°/р, 360°/а и 360°/(ка + т) и числа р, а и ка + т, где р - целое число, не равное единице, к - целая часть смешанного числа km/a; m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа. Количество секторных участков рабочих дорожек дисков каждого из дополнительных наборов равно единице, а их дуги меньше 360° и равны, а также кратны 360°/р. 360°/а или 360°(ка + т), 5 з.п.ф-лы, 20 ил.

Фие.4

Ф(/г,5

1746240

23

Pve.d

.l

Ш9Ш

Pue.tf

Фиг 15

fte./5

Ф&./6

./7

Фие/д

fa.M