Способ испытания зубчатых колес Советский патент 1976 года по МПК G01M13/02 

зонам при передаточном числе и i п/2 соответственно, где п - количество ведомых колес. Предлагаемый способ может быть реализован на стенде (см. фиг. 1), состоящем из приводного двигателя 1, ведущего обкатываемого колеса 2, неподвижно посаженного на приводном валу 3, ведомых обкатных колес 4 (двух или более, количество- которых должно быть кратным 2, фиг. 2-4), смонтированных на подшипниках с возможностью вращения, и тарированной пружины 5 (одной или нескольких), прикрепленной концами к пальцам 6, эксцентрично установленным на обкатных колесах. Если по условиям испытаний необходим постоянный контроль величины нагрузки и поддержание ее с высокой точностью, тарированную пружину заменяют силовым цилиндром. Под термином «обкатываемое колесо понимают зубчатое колесо, которое находится в зацеплении не менее чем с двумя колесами. Обкатываемое колесо в кииематических схемах стендов может быть ведущим (фиг. 2, 3, 4) или паразитным (фиг. 6). Под термином «обкатное колесо понимается зубчатое колесо, которое находится в зацеплении только с одним колесом. Обкатное колесо в кинематических схемах стендов MOJKCT быть ведомым (фиг. 2, 3, 4) и ведущим (фиг. 6). Выбор кинематической схемы, количество ведомых зубчатых колес, передаточное число определяются условиями проведения испытаний. Нагрузка на зубья создается благодаря деформации пружины (растяжки или сжатия) леред испытанием. В этом состоянии пружина находится весь цикл испытания. В зависимости от расположения точек крепления пружин при работе стенда изменяется нагрузка на зубья (фиг. 7-10). Этот процесс поясняется на примере кинематической схемы с одним обкатываемым и двумя обкатными колесами. В исходном состоянии, когда двигатель не работает, ведомые зубчатые колеса могут занимать любое промежуточное положение. Для удобства рассмотрения за исходное примем положение, приведенное на фиг. 7. При вращении ведущего колеса по мере проворачивания ведомых колес расстояние между пальцем, крепящим один конец пружины, и точкой закрепления второго конца пружины сохраняется постоянным, следовательно, постоянным будет также усилие, создаваемое пружиной. При этом увеличивается 1плечо приложения этого усилия к зубчатым колесам (фиг. 8), вследствие чего увеличивается момент, нагружающий зубья, а следовательно, увеличивается и нагрузка, создаваемая на площадке контакта зубьев. При достижении наибольшего момента нагружения (фиг. 8) лри дальнейшем проворачивании зубчатых колес будет уменьшаться плечо приложения силы, следовательно, момент нагружения будет уменьшаться. При переходе точки, в которой сила будет направлена через центр вращения обкатного зубчатого колеса (фиг. 9), момент нагрзжения будет равен нулю. При дальнейшем вращении момент будет з елнчиваться (фиг. 10), но направление его действия будет противоположным. После перехода через максимальное значение момент нагружения будет уменьшаться в связи с уменьшением плеча приложения силы. Следовательно, за один оборот обкатного колеса на его каждой половине, образуемой осью симметрии, являющейся продолл ением вектора приложенной силы, в случае, когда последний проходит через центр вращения колеса (фиг. 7 и 9), зубья будут воспринимать нагрузку различными рабочими поверхностями. Эта нагрузка будет переменной по высоте зуба, а ее среднее значение будет разным для зуба зубчатого колеса и будет изменяться по определенному гармоническому закону. Для каждого конкретного зуба на все время испытаний эта Hai-рузка будет постоянной по своему среднему значению. Характер приложения и распределения средней нагрузки по зубьям на обкатываемом колесе зависит от количества ведовых колес п и передаточного числа t -где Zi - число зубьев обкатываемого колеса, Za - число зубьев обкатного колеса. В том случае, если , все зубья обкатываемого колеса будут воспринимать нагрузку только одной стороной. При этом образуется 2п чередующихся зон (фиг. 11), отличающихся тем, что в каждой чередующейся зоне воспринимать эту нагрузку будут противоположные поверхности, по одной на каждом зубе. В случае, когда i будет кратно п () на обкатываемом колесе образуется 2ап таких чередующихся зон. В случае, если , все зубья на обкатываемом колесе будут воспринимать нагрузку обеими поверхностями, лри этом образуется я чередующихся зон (фиг. 12), в каждой из которых зубья воспринимают разиую по значению нагрузку в обоих наравлениях, т. е. нагрузку воспринимают обе поверхности каждого зуба. Каждая зона имеет одинаковое количетво зубьев. При этом и в случае, если n, , так и при , в каждой зое с одинаковым направлением силы зубья бкатываемого колеса с одинаковым поядковым номером воспринимают равную о среднему значению переменную нагрузу, но разную по отношению к зубьям иных орядковых номеров.

Зубья с одинаковыми порядковыми номерами в зонах на обкатываемом колесе и на обкатных колесах воспринимают равную нагрузку.

Таким образом, определив среднее значение нагрузки на каждый зуб и дифференцированно износ каждого зуба за определенные заданные промежутки испытаний, получают ряд зависимостей (t) износа от времени при различных нагрузках. В другом случае, определив износ каждого в отдельности зуба за определенный заданный отрезок времени, получают зависимость (P) износа от среднего давления на зуб.

Таким же образом испытываются и конические зубчатые колеса.

Формула изобретения

1. Способ испытания зубчатых колес, при котором одно колесо обкатывают по меньшей мере одним обкатным колесом и определяют износ, отличающийся тем.

что, с целью сокращения цикла испытании, снижения их стоимости и повышения стабильности условий обкатки, обкатное колесо нагружают внешней концентрированной силой, прилагаемой эксцентрично оси вращения, а износ определяют для каждого зуба в отдельности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения постоянной по величине силы, действующей на один и тот зуб на обкатываемом колесе в процессе цикла испытаний, передаточное число от обкатываемого колеса к обкатному выбирают равным или кратным количеству обкатных колес или равным половине их количества.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе

1.Хрущов М. М. Лабораторные методы испытания на изнашивание материалов

зубчатых колес, М. «Машиностроение 1966, с. 44, рис. 22, 23.

2.Авторское свидетельство СССР № 200245, кл. G 01М 13/02, 1964.

Фи&.1

фиг. 2,

Фиг 3

Фиг

Q

z

Фиг.5

Физ.б

Г

Фиг.д

0i:.fi}

|,

Фаги

Фиг. (2