Устройство для усталостных испытаний зубчатых колес 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.

Известно устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее зубчатые колеса различных диаметров, на венце одного из которых выполнены смещенные вдоль оси центральный и боковые зубчатые сектора и сектора со срезанными зубьями на них, а другое колесо выполнено трехвенцовым.

Недостаток этого устройства заключается в том, что испытание зубчатых колес происходит при повышенных вибрациях, которые вызываются циклическим смещением

линии действия нагрузки вдоль оси колеса при его вращении, что ограничивает быстроходность передачи и снижает точность получаемых экспериментальных данных.

Наиболее-близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее испытуемое и программное зубчатые колеса разных диаметров, отношения числа зубьев Ze большего колеса к числу ka + m и числа зубьев ZM меньшего колеса к числу а одинаковы и равны целому числу, не равному единице, где к - целая часть смешанного

числа k-, m и а - соответственно числитель э

и знаменатель правильной дроби смешанI

ного числа, венец программного колеса составлен из смещенных вдоль оси центральных и боковых секторов, зубчатых и со срезанными зубьями,выполненных чередующимися в шахматном порядке с шагом, равьо М или кратным Zw/a для меньшего и Ze/(ka + m) для большего программного колеса. Количество программных колес равно единице, количество центральных и боковых зубчатых секторов меньше числа а для меньшего и (ka + m) для большего программных колес, а числа зубьев на центральных зубчатых секторах различны, поэтому усталостное выкрашивание или излом зубьев в первую очередь произойдет на тех секторных участках, которые при одинаковой нагрузке подвержены большему числу циклов ныр//кения, rpjOjt.r для каждою опыта одно испытуемое колесо.

Целью изобретения является сокращение времени испытаний, числа испытуемых колес, повышение надежности и достоверности испытаний.

Указанная цель достигается тем, что количество программных колес не превосходит числа ka + m - 1 для меньших и а + 1 для больших, количество центральных и боковых зубчатых секторов программных колес соответственно для меньших равно не более а и для больших не более ka + m, числа зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес в отдельности одинаковы и меньше Zw/a для меньших и Z6/(ka + m) для больших программных колес, суммарное число зубьев центральных зубчатых секторов для меньших колес равно ZM/a и для больших колес Ze/(ka + m), угловой шаг расположения центров двух соседних программных колес равен центральному углу зубчатого сектора испытуемого колеса с числом зубьев, определяемым для меньших и для больших программных колес соответственно как сумма и разность двух чисел зубьев, первое и которых равно или кратно Ze/(ka + m) для меньших и ZWa для больших программных колес, а второе равно числу зубьев центральных зубчатых секторов одного из программных колес.

Кроме того, испытуемое или программные колеса снабжены дополнительными бо- ковымн зубчатыми венцами, венец испытуемого колеса составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и боковых секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес и расположенных с шагом, равным числу зубьев ZM/a для меньшего и Z6/(ka + m) для большего испытуемых колес, выполненными чередующимися в шахматном порядке. При этом количество групп центральных секторных участков равно количеству программных колес, группы секторных участков испытуемого колеса и центры программных колес смещены друг относительно друга на одинаковый угловой шаг, суммарное количество центральных секторных участков со срезанными зубьями и каждой группе и количества центральных зубчатых секторов соответствующего этой группе программного колеса равно числу а для

меньшего и ka + m для большего испытуемых колес, а ширина центральных секторов программных колес или центральных секторных участков испытуемого колеса по крайней мере не меньше суммарной ширины центральных и боковых секторных участков испытуемого колеса или центральных и боковых секторов программных колес с дополнительными боковыми зубчатыми венцами.

На фиг 1 изображен стенд замкнутого

контура с устройством для усталостных испытаний зубчатых колес; на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства; на фиг. 4 и 5 - диаграммы

чисел циклов нагружения и крутящих моментов на центральных секторных участках испытуемого колеса; на фиг. 6-10 - развертки программных и испытуемого колес при одном из вариантов их выполнения; на фиг.

11-13 - соответствующие диаграммы чисел циклов нагружения и крутящих моментов на центральных секторных участках испытуемого и программного колес.

Стенд содержит устройство для усталостных испытаний зубчатых колес и замыкающие зубчатые передачи, смонтированные а отдельных картерах, Устройство состоит из испытуемого колеса 1, установленного на валу 1, и нескольких программных колес,

например 3-6, установленных на выходных валах 7-10 и зацепляющихся с испытуемым колесом 1, причем диаметр испытуемого колеса 1 больше диаметров программных колес 3-6.

Отношение числа зубьев Ze большего колеса 1 к числу зубьев ZM меньших колес

3-6 равно смешанному числу к-, где k 3

целая часть смешанного числа, m и а - соот- ветственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа. Например, если отношение чисел зубьев Ze

м ZM применять равным W , то k равно единице, m - также единице, а - четырем

Количество программных колес, например, колес 3-6, установленных на выходных валах 7-10 не превосходит число а и равно, например, четырем.

Венец каждого из программных колес 3-6 в отдельности, например колеса 3, состоит из смещенных вдоль оси нескольких центральных секторов, например, 11-14 с одинаковыми числами зубьев, например ZMO, меньшими ZM/a, и отделенных от них технологическими проточками 15 и 16 боковых секторов 17-20, чередующихся в шахматном порядке с центральными 21-24 и боковыми 25-28 секторами со срезанными зубьями, расположенными с шагами, равными числу зубьев ZM/a, равными, например, ZM/4 при а 4.

Аналогично венцы программных колес 4, 5 и 6 состоят из смещенных вдоль оси центров 29, 30 и 31 с одинаковыми числами зубьев, равными соответственно Z«1, ZM2 и ZM3, и боковых зубчатых секторов, чередующихся в шахматном порядке с центральными и боковыми секторами со срезанными зубьями, расположенными с шагами, равными, а также кратными числу зубьев ZM/a, равными, например, ZM/4, ZM/4 и Zw/2 для программного колеса 4; ZM/4 и 3Zm/4 для программного колеса 5; ZM для программного колеса 6.

Количество центральных и боковых секторов СМ| каждого из программных колес 3-6 в отдельности отлично друг от друга, не превосходит число а и равно, например, СМо 4 для программного колеса 3; СМ1 3 для программного колеса 4; См2 2 для программного колеса 5; Смз 1 для программного колеса 6.

Сумма числе зубьев ZMO, ZM1, ZM2 и ZM3 центральных зубчатых секторов, взятых по одному на каждом из программных колес 3, 4,5 и 6, равна ZM/a или ZM/4 при а 4. Числа зубьев ZMo, ZM1, ZM2 и ZM3 центральных зубчатых секторов программных колес 3, 4, 5 и 6 могут быть различными или одинаковыми, равными, например, ZM/a- i, где i - количество программных зубчатых колес.

Испытуемое колесо 1 выполнено с проточками 32 и 33, разделяющими зубчатый венец на три отдельных зубчатых венца: центральный 34, например, шириной В и боковые 35 и 36 шириной В/2.

Проточки 32 и 33, глубина которых больше высоты зуба, выполняются для выделения центрального-зубчатого венца 34, как отдельного зубчатого колеса шириной В, предназначенного для усталостных испытаний. Боковые венцы 35 и 36 обеспечивают лишь непрерывность зацепления испытуемого колеса 1 с программными колесами

3-6 и для получения экспериментальных данных могут не использоваться.

Один из двух произвольно взятых центральных зубчатых секторов, например, сектор 13 из двух секторов 13 и 29 соседних программных колес, например колес 3 и 4, зацепляющихся с центральным венцом 34 испытуемого колеса 1. расположен внутри, а второй сектор 29 расположен снаружи

центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса 1 с центрами соседних программных колес 3 и 4.

Центры соседних программных колес, например, 3 и 4 расположены с угловым

шагом tab , равным центральному углу зубчатого сектора испытуемого колеса 1 с числом зубьев tzo, равным сумме двух чисел зубьев, первое из которых равно Ze/(ka + m) или Ze/(a + 1) при к 1, m 1 или равно,

например, Ze/5 при а 4, а второе равно числу зубьев ZMQ центрального зубчатого сектора, например сектора 13 программного колеса 3, расположенного внутри центрального угла между линиями,

соединяющими центр испытуемого колеса 1 с центрами соседних программных колес 3 и 4, т.е.

30

tzo Ze/(ka + m) + ZMo.

Аналогично tzi Ze/(ka + m) + ZMi; tz2 Z6/(ka + m) + ZM2; tzs Z6/(ka + m) + ZM3.

В случае, когда ZMo ZM1 ZM2 ZM3

ZM/a i;

числа зубьев tzo, tzi, tz2 и tzs соответствующих зубчатых секторов испытуемого колеса 1 (фиг. 2) равны между собой и определяются по зависимости

tzi Ze/(ka + m) + ZM/a i. Поскольку ZM-. то

tzi- /и.„л(1+|)

( Т

2б i + 1

(ka + m) T Тогда при ,,a 4ni 4 tzi - Z6/4.

0)

Для определения углового шага tea расположения центров программных колес 3-6 используют формулу

tar

360е

Z6

tzi

Тогда при tzi Zs/4 t«j

360° Z6

(2)

90°

Z6 4 (фиг. 2).

Замыкающие зубчатые передачи состоят из центрального колеса 38, установленного на входном валу 2, и нескольких одинаковых зубчатых колес, например, колес 39-42, установленных на выходных валах 7-10 и равных по количеству числу программных колес например четырем

OiiiOa.Uii i GJ с. цоН|ральиого колеса 38 к числу зубьев зубчатых колес 39-42 отлично от отношения чисел зубьев Ze/ZM испытуемых передач устройства на 1-5%. Привод 43 через муфту 44 связан с испытуемым колесом I

Входной 2 и выходные 7-10 валы соединяют соответственно испытуемое колесо 1, центральное колесо 38 и программные колеса 3-6 и зубчатые колеса 39-42 в замкнутую схему с помощью жесткой муфты 45 и фрикционных муфт 46-49 с малым проскальзыванием, содержащих нагружающие устройства 37, 50-52, например, пружинного типа, что обеспечивает автономное на- гружение каждого из программных колес 3-6 крутящими моментами То, Ti, Та и Тз, постоянными для каждою поограммного колеса в отдельности и отличными друг от друга, причем То TI Та Тз

Тогда при отношении чисел зубьев

Z6/ZM, равном k (ка + т)/а, или, как

3

частный случай при k 1, m 1, равном 1-

3

(а + 1)/аили 1-5/4 при а 4, на центральном венце 34 испытуемого колеса 1 можно получить пять секторов, содержащих по Ze/(a + 1) или Z6/5 зубьев при а 4, в пределах каждого из которых имеется по четыре секторных участка с числом зубьев ZMo, ZM1, Zn2 и ZMS, подверженным в зависимости от количества центральных зубчатых секторов на каждом из программных колес 3-6, не превосходящего числа а и равного, например, Смо 4, См1 3, См2 2 и Смз 1, различным числам циклов нагружения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и N, и величинам крутящих моментов То, Ti, T2 и Тз, причем То Ti Т2 Тз (фиг. 4)

Различным величинам чисел циклов нагружения и крутящих моментов могут быть

подвержены также зубья секторных участков и меньшего испытуемого колеса.

Для этого программные колеса выполняемся большего диаметра, чем испытуе- мое, а их количество не превосходит число а + 1 и равно, например, 5 при а 4 (фиг. 3). Количество центральных и боковых зубчатых секторов Сб каждого из программных колес в отдельности отлично друг от друга и не превосходит число ka + m и равно, например, соответственно для каждого из пяти программных колес Сбо 5, Сб1 4, Сб2 3, Сез 2 и Сб4 1

Числа зубьев центральных зубчатых

секторов каждого из программных колес в

отдельности одинаковы и равны Zeo, Zei, Z62

i 2ы при о ом 7бо + Zei + Zea + Zes + Ze4

Ze/(ka и m)

Один из двух произвольно взятых цент- ральных зубчатых секторов, например сектор Zei из двух секторов Zei и Ze2 соседних программных колес, зацепляющихся с центральным венцом испытуемого колеса, расположен внутри, а второй сектор Z62 - снаружи центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес

Центры программных колес расположены с шагом wa равным центральному углу зубчатого сектора испытуемого колеса с числом зубьев tzi, равным разности между двумя числами зубьев, первое из которых равно или кратно ZM/a, а второе - числу зубьев центральных зубчатых секторов про- граммных колес, расположенных снаружи центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес, т е.

tzo ZM/a - Zeo, tzi ZM/a-Z6i; tz2 ZM/a-Z62; tz3 ZM/a-Ze3; tz4 ZM/a -Ze4.

В случае, когда Zeo Zei Ze2 Zes - (ka + m) i, числа зубьев tzo, tzi, tza и tz4 зубчатых секторов испытуемого колеса равны между собой и определяются по зависимости

tzi ZM/a - Z6/(ka + m) -I.

Поскольку Ze/(ka + m) ZM/a, то

(3)

T7I- 2мГ1 tzi a t1 |J- a I

Тогда при а 4, i 5 tzi ZM/5.

Для определения углового шага ten расположения центров программных колес используют формулу

360°,

ten ,

Ј-M

(4)

Очевидно, что при tzi ZM/5 ten 72°. Тогда при отношении чисел зубьев

ZS/ZM, равном k- , на центральном венце а

меньшего испытуемого колеса можно получить четыре сектора, содержащих по ZM/a или ZM/4 зубьев при а 4, в пределах каждого из которых имеется по пять секторных участков с числом зубьев Zeo, Zei, Ze2, 2ьз и Z64, подверженным в зависимости от количества центральных зубчатых секторов Cei на каждом из пяти программных колес, не превосходящего число (ka + m) и равного, например, 5, 4, 3, 2 и 1, различным числам циклов нагружения, равных, соответственно 5N, 4N, 3N, 2N и N, и величинам крутящих моментов То, TL Та, Тз и Т4, причем То Ti Тз ТА (фиг. 5).

Для обеспечения равенства чисел циклов нагружения зубьев центральных секторов каждого из программных колес в отдельности и чисел циклов нагружения зубьев отдельных центральных секторов участков испытуемого колеса, отдельно выделенные группы которых зацепляются с центральными зубчатыми секторами определенных программных колес, испытуемоз 1 или программные 3-6 колеса, например программные колеса 3- 6, снабжены дополнительными боковыми зубчатыми венцами 53 и 54 с одинаковыми числами зубьев на них, равными ZM, отделенными от боковых секторов 17-20 технологическими проточками 55 и 56.

Ширина боковых зубчатых секторов 17- 20, а также ширина дополнительных боковых зубчатых венцов 53 и 54 колес 3-6 выбираются из условия обеслечения контактной прочности или на изгиб расположенных на них зубьев за время испытания зубьев центральных зубчатых секторов 11- 14 и равны не менее ширины центральных зубчатых секторов, например В/2.

Кроме того, венец испытуемого колеса 1 составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп, например четырех (фиг. 10), центральных 57-60 и боковых 61-64 секторных участков, зубчатых (участки 57, 5d и 63,64) и со срезанными зубьями (участки 58, 60 и 61,62), с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес, например ZMO, ZMI, , ZMS, и расположенных с шагом, равным числу зубьев Ze/(ka + m) или Ze/5 npuk 1, m 1 и а 4.

Центральныр 57-60 и боковые 61-64 секторные участки, зубчатые (участки 57, 59. 63 и 64) и со срезанными зубьями (участки 58, 60, 61 и 62), выполнены чередующимися

5 в шахматном порядке.

Количество групп центральных секторных участков равно количеству программных колес, например 4.

Секторные участки, зубчатые и со сре0 занными зубьями, принадлежащие к каждой группе в отдельности и имеющие числа, соответственно, зубьев и срезанных зубьев, равные ZMo, ZM1, ZM2 и ZMs, расположены в пределах секторов с числом зубьев Z6/(ka +

5 m) или Ze/5 при ,m lHa 4.

Группы секторных участков расположены по периметру испытуемого колеса в той же последовательности, например ZMo, ZM1,

0 ZM2nZM3, и смещены друг относительно друга на тот же шаг, например tzo, tzi, tza и tzs, что и центры соответствующих им программных колес 3-6.

Суммарное количество центральных

5 секторных участков со срезанными зубьями Ьб в каждой группе в отдельности и количества центральных зубчатых секторов CMi соответствующего этой группе программного колеса равно числу (ka + m) или 5 при k 1,

0 m 1 и а 4.

Поскольку количество центральных зубчатых секторов СмО, См1, СМ2 и СмЗ программных колес 3-6 равно соответственно 4, 3, 2 и 1, то количество центральных секторных

5 участков со срезанными зубьями в каждой группе в отдельности равно соответственно для группы с числом зубьев ZMo beo 1. с числом зубьев ZM1 051 2, с числом зубьев ZM2 Ьб2 3, с числом зубьев ZM3 ЬбЗ 4.

0Центральные секторные участки со срезанными зубьями, принадлежащие одной и той же группе, обозначены на фиг. 10 одинаковыми геометрическими фигурами. Ширина центральных секторных участ5 ков 57-60 испытуемого колеса 1 по крайней мере не меньше суммарной ширины центральных и боковых секторов программных колес 3-6, снабженных дополнительными боковыми зубчатыми венцами 53 и 54, и

0 равна, например, L, где L - суммарная ширина центральных и боковых секторов колес 3-6.

Проточки 65 и 66 делят центральные зубчатые сектора испытуемого колеса 1 на

5 основные центральные зубчатые сектора 67 и вспомогательные 68 и 69.

Ширина боковых зубчатых секторов 70 и 71 (позиции остальных боковых зубчатых секторов не показаны) и вспомогательных

центральных зубчатых секторов 67 выбирается из условия обеспечения контактной прочности или на изгиб расположенных на них зубьев за время испытания и должна быть равна не менее половины ширины основных центральных зубчатых секторов 67, например В/2.

Проточки 32, 33, 65 и 66, глубина которых больше высоты зуба, выполняются для выделения основных 67 и вспомогательных 68 и 69 центральных зубчатых секторов. Основные центральные зубчатые сектора 67 шириной В предназначены для усталостных испытаний, а боковые70,71 и вспомогательные центральные 68 и 69 зубчатые сектора обеспечивают лишь непрерывность зацепления испытуемого колеса 1 с программными колесами 3-6 и для получения экспериментальных данных могут не использоваться.

В случае, когда испытуемое колесо меньше программных колес (не показано), секторные участки в каждой группе в отдельности расположены с шагом, равным числу зубьев ZM/a, а суммарное количество центральных секторных участков Ьм со срезанными зубьями в каждой группе в отдельности и количества центральных зубчатых секторов Сб1 соответствующего этой группе программного колеса равно числу а, т.е. ЬМ| Сб а.

Стенд работает следующим образом.

Производят регулировку нагружающих устройств 37, 50-52 на величину необходимых по условиям эксперимента усилий, воздействующих на диски фрикционных муфт 46-49, затем включают привод 43 и приводят во вращение все элементы стенда.

Поскольку отношение числа зубьев центрального колеса 38 к числу зубьев зубчатых колес 39-42 замыкающих передач отлично от отношения чисел зубьев Ze/Zw испытуемых передач устройства на 1-5%, то в результате вращения элементов стенда происходит автономное нагружение каждого из программных колес крутящими моментами постоянной величины, возникающими за счет сил трения при малом проскальзывании дисков фрикционных муфт 46-49,

При отношении чисел зубьев Ze к ZM зубчатых колес 1 и 3-6, определяемом в общем случае по зависимости (ka + m)/a (и, как частный случай, из отношения (а + 1 /а при m и к, равных единице) и равном, например, 5/4 при а 4, после каждого оборота программных колес 3-6 происходит их смещение относительно испытуемого колеса 1 и на один сектор с числом зубьев ZM/a, равным, например,2м/4 при а 4, контактирующий с секторами испытуемого колеса 1 с числом зубьев Z6/(a 3 1), равным, например. Ze/5 при а 4. По завершении (а + 1) или пяти оборотов при а 4 программных колес 3-6

относительное положение колес 1 и 3-6 становится исходным, затем цикл повторяется. Поэтому каждый из а секторов, или из четырех секторов при а 4, программных колес 3-6 с числом зубьев на каждом секторе,

0 равным ZM/a или Zn/4, периодически, каждые (а + 1) или каждые 5 оборотов при а 4 контактирует последовательно с каждым из (а +.1) или из пяти секторов при а 4 испытуемого колеса 1 с числом зубьев на каждом

5 секторе, равным Ze/(a + 1) или Ze/5 при а 4.

Так как количество См центральных зубчатых секторов каждого из программных колес 3-6 в отдельности отлично друг от друга

0 и не превосходит число а, например Смо 4, СМ1 3, См2 2, Смз 1, зубчатые сектора на каждом из программных колес 3-6 расположены с шагом, равным, а также кратным числу зубьев ZM/a, а их числа зубьев меньше

5 ZM/a, то каждый из центральных зубчатых секторов, принадлежащих одному и тому же программному колесу, контактирует с одними и теми же центральными секторными участками испытуемого колеса 1, располо0 женными с шагом, равным Ze/(a + 1).

Поскольку один из двух произвольно взятых зубчатых секторов, например сектор 13 из двух секторов 13 и 29 соседних программных колес, например колес 3 и 4, за5 цепляющихся с центральным венцом 34 испытуемого колеса 1, расположен внутри, а второй сектор 29 расположен снаружи центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса 1 с цент0 рами соседних программных колес, например, колес 3 и 4, а шаг расположения центров соседних программных колес, например колес 3 и 4, определяется как сумма двух чисел зубьев, первое из которых равно

5 Ze/(a + 1), а второе равно числу зубьев ZMo сектора 13, расположенного внутри центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес 3 и 4, то цент0 ральные секторные участки испытуемого колеса 1 с числами зубьев ZMo и ZM1, контактирующие с центральными зубчатыми секторами 13 и 29, не совпадают, а расположены рядом в пределах каждого из

5 секторов с числом зубьев Ze/(a + 1).

Аналогично расположены на центральном венце 34 испытуемого колеса в пределах каждого из .секторов с числом зубьев Ze/(a + 1) секторные участки с числами зубьев ZM и ZMa, ZM2 и ZMS, ZM3 и ZM4. контактирующие с центральными зубчатыми секторами 29-31 и 13 соседних программных колес 4 и 5, 5 и 6, 6 и 3.

Поскольку количество программных колес не превосходит число а и равно, например, четырем, а сумма чисел зубьев центральных зубчатых секторов, взятых по одному на каждом из программных колес 3-6 в отдельности, равна ZM/a, то на центральных венцах испытуемого колеса 1 в пределах каждого из секторов с числом зубьев Ze/(a + 1) получают по четыре секторных участка с числами зубьев ZMO, ZMi, ZM2, ZM3, расположенных в той же последовательности, как и центры программных колес 3-6, и каждый в отдельности контактирует с центральными зубчатыми секторами соответствующего программного колеса 3-6.

Поскольку цикл нагружения повторяется каждые (а + 1) оборот программных колес 3-6 и а оборотов испытуемого колеса 1, или каждые пять оборотов программных колес 3-6 и четыре оборота испытуемого колеса 1, то соответствующие центральные секторные участки испытуемого колеса 1 с числами зубьев ZMo, ZM1, ZM2 и ZM3, расположенные в пределах каждого из секторов с числом зубьев Ze/(a + 1), нагружаются за цикл столько раз, сколько центральных зубчатых секторов См1 на каждом из программных колес 3-6, т.е. соответственно 4, 3, 2 и 1 раз или 4N, 3N, 2N и N циклов нагружения за время испытания (фиг. 4).

Необходимые крутящие моменты нагружения То, Ti, Та, Тз центральных секторных участков испытуемого колеса 1 с числами зубьев ZMO, ZM1, ZM2 и ZM3 рассчитываются по формуле 01 р Ni const наклонной ветви кривой усталости в зависимости от числа циклов нагружения NI, где 0) - требуемое напряжение; р - показатель степени кривой усталости, и обеспечиваются на каждом из программных колес 3-6 в отдельности с помощью фрикционных муфт 46-49 с малым проскальзыванием.

Таким образом, представляется возможность произвести на одном испытуемом колесе в зависимости от количества программных колес, равного, например, а (или 4 при а 4), несколько серий опытов при различных нагрузках и числах циклов нагружения (почетыре серии опытов при четырех значениях нагрузки То TI Т2 Тз и числах циклов нагружения 4N 3N 2N N, по пять опытов в каждой серии опытов), чем обеспечивается сокращение времени испытания и количества испытуемых зубчатых колес, необходимых для определения выносливости

или построения кривой усталости, а также повышение надежности и достоверности испытаний.

В случае, когда испытуемое колесо 5 меньше программных, устройство работает аналогичным образом.

Если венец испытуемого колеса 1 составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и боковых

0 секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями, с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов,

5 например ZMo, ZM1, ZM2 и ZM3, каждого из программных колес 3-6, расположенных с шагом, равным числу зубьев Ze/(ka + m) или Ze/(a + 1) при к 1, m 1, центральные зубчатые сектора программных колес 3-6,

0 контактирующие с соответствующими группами секторных участков, разгружаются за цикл (за пять оборотов) столько раз, сколько центральных секторных участков со срезанными зубьями в каждой группе.

5 Это обеспечивается тем, что количество групп центральных секторных участков испытуемого колеса 1 равно количеству программных колес, например 4 группы секторных участков расположены по пери0 метру испытуемого колеса 1 в той же последовательности ZMO, ZM1, ZM2 и ZM3 и смещены относительно друг друга на тот же шаг tzo, tzi, tZ2 и tzs, что и центры соответствующих им программных колес 3-6.

5 Поэтому в процессе обкатывания программных колес 3-6 и испытуемого колеса 1 в зацеплении попеременно находятся или центральные зубчатые сектора 13, 29, 30 и 31 программных колес 3-6 с секторными

0 участками основных центральных зубчатых секторов 67 испытуемого колеса 1, или боковые зубчатые сектора 17-20 программных колес 3-6 с секторными участками вспомогательных центральных зубчатых секторов

5 68 и 69 испытуемого колеса 1, или секторные участки дополнительных боковых венцов 53 и 54 программных колес 3-6 с боковыми зубчатыми секторами 70 и 71 испытуемого колеса 1.

0 Тогда при к 1,т 1,а 4и количестве центральных зубчатых секторов на каждом из программных колес 3-6, равном Смо 4, См1 3, См2 2 и Смз 1 на испытуемом колесе 1 в пределах пяти секторов с числом

5 зубьев на каждом секторе, равным Ze/(a + 1) или Ze/5 при а 4, получают на основных центральных зубчатых секторах 67 по два секторных участка с числами зубьев ZMo и ZM1, 2м1 и ZM3, ZMo и ZM2. ZMo и ZMЈ, ZMO и ZM1, подверженных различным числам циклов

нагружения, равных No 4N и Ni 3N; N1 3N и N3 N; No 4N и N2 2N; No 4N и Ni 3N, и различным величинам крутящих моментов ТойTi,Ti иТз, ТоиТ2, ТоиТт, причем То Ti Т2 Тз (фиг. 11).

Аналогично, при К 1,т 1иа 4и количестве центральных зубчатых секторных участков в каждой группе испытуемого колеса 1, равном Сео 4, Сб1 3, Сб2 2 и СбЗ 1. центральные зубчатые сектора каждого из программных колес 3-6, контактирующие с секторными участками соответствующих групп испытуемого колеса 1, подвержены различным числам циклов нагружения, равным на колесе 3 No 4N, на колесе 4 Ni 3N, на колесе 5 № 2N, на колесе 6 N3 3N, и различным величинам крутящихмоменговТо, Ti, T2, Тз, причем То Ti Та Тз (фиг. 12). Таким образом, числа циклов нагружения зубьев секторных участков основных центральных зубчатых секторов 67 испытуемого колеса и соответствующих зубчатых секторов программных колес 3-6 одинаковы, чем обеспечивается равновероятность усталостного выкрашивания или излома зубьев испытуемого колеса 1 и программных колес.

В случае, когда испытуемое колесо меньше программных, устройство работает аналогичным образом,

Формула изобретения

1. Устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее испытуемое и программное зубчатые колеса разных диаметров, отношения числа зубьев Ze большего колеса к числу ka + m и числа зубьев 2м меньшего колеса к числу а одинаковы и равны целому числу, не равному единице, где k - целая часть смешанного числа k т/а, т и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа, венец программного колеса составлен из смещенных вдоль оси центральных и боковых секторов, зубчатых и со срезанными зубьями, выполненными чередующимися в шахматном порядке с шагом, равным или кратным Zw/а для меньшего и Ze/(ka + m) для большего программных колес, отличающееся тем, что с целью сокращения времени испытаний, числа испытуемых колес, повышения надежности и достоверности испытаний, количество программных колес не превосходит числа ka + m - 1 для меньших и 6+ 1 для больших, количество центральных и боковых зубчатых секторов

программных колес для меньших не более а и для больших не более ka + m, числа зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес в отдельности одинаковы и меньше Zw/a для меньших и Z6/(ka + m) для больших программных колес, суммарное число зубьев центральных зубчатыхсекторов для меньших колес равно ZM/a и для больших колес Z6/(ka + m), угловой шаг расположения центров двух соседних программных колес равен центральному углу зубчатого сектора испытуемого колеса с числом зубьев, определяемым для меньших и для больших программных колес соответственно как сумма и разность двух чисел зубьев, первое из которых равно или кратно Ze/(ka + m) для меньших nZM/a для больших программных колес, а второе равно числу зубьев центральных зубчатых секторов одного из программных колес.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что испытуемое или программные колеса снабжены дополнительными боковыми зубчатыми венцами, венец испытуемого колеса составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и боковых секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями с одинаковыми числами, соответственно, зубьев и срезанных

зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес и расположенных с шагом, равным числу зубьев ZM/a для меньшего и Ze/(ka + m) для

большего испытуемых колес, выполненными чередующимися в шахматном порядке,. количество групп центральных секторных участков равно количеству программных колес, группы секторных участков испытуемого колеса и центры программных колес смещены друг относительно друга на одинаковый угловой шаг, суммарное количество центральных секторных участков со срезанными зубьями в каждой группе и количества

центральных зубчатых секторов соответствующего этой группе программного колеса равно числу а для меньшего и (ka + m) для большего испытуемых колес, а ширина центральных секторов программных колес или

центральных секторных участков испытуемого колеса по крайней мере не меньше суммарной ширины центральных и боковых секторных участков испытуемого колеса или центральных и боковых секторов программных колес с дополнительными боковыми зубчатыми венцами.

i

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 - сокращение времени испытаний, числа испытуемых колес, повышение надежности и достоверности испытаний. Устройство содержит испытуемое и программные зубчатые колеса с соотношением зубьев, равным смешанному числу km/a. Каждое из колес имеет зубчатый венец, состоящий из центральной и двух боковых частей, каждая из которых разделена на секторы, чередующиеся между собой в шахматном порядке. Выбор количества зубьев в секторах и на всех зубчатых колесах по определенному закону позволяет осуществить необходимый закон нагружения исследуемых зубьев испытуемого колеса. Причем испытания не прерываются при поломке одного или нескольких зубьев, а продолжаются до выхода из строя всех зубьев, что сокращает время на переналадку устройства и позволяет довести эксперимент до конца. 1 з.п.ф-лы, 13 ил.

(Рог г

,т:1,

1Л

№

$

N

2N 3N

Фиг. 5

Риг. 4

w

$

1ЬШИ

Ч

}(

i

4

1

}(

I

J ,

Ы

«4

«,

/

.Xl

ft

3

%

9h

t-

4

N

&

4,

У

fcsj

I

8X$

.

N .

I

Л

& b|

s

N

Л ь5

3„

Ъ

ч

%

«-

Фиг.10

65 8 66

Фиг. 11

г

№

А

Редактор И.Шмакова

Составитель В.Стадник

Техред М.МоргенталКорректор Е.Папп

Фиг 13