Устройство для исследования характеристик зацепления цилиндрических зубчатых передач Советский патент 1981 года по МПК G01B7/28 G01M13/02 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования характеристик зацепления зубчатых передач. Известно устройство для моделирования работы и исследования характеристик зацепления прямо.зубых цилиндрических передач, содержащее два зуб чатых колеса, одно из которых изготовлено цельным двуквенцовым с полнш числом зубьев полной высоты, а друггое - сборным, состоящим из двух : электрически изолированных друг от друга зубчатых венцов с удвоенным шагом зубьев полной высоты на каждом венцы установлены относительно друг друга со сдвигом на величину углового шага зубьев и ширина каждого из них равна ширине венцов колес модели руемой передачи, источник питания, две цепи, параллельно подключенные к входу источника питания, каждая из которых содержит последовательно сое диненные два резистора и преобразова тель тока, составленный из зубьев одного из венцов сборного колеса и зубьев венца дельного колеса, и регистратор tl Недостаток известного устройства - невысокая точность измерения направления зубьев и перекоса осей вращения колес, обусловленная тем, что по кривым фаз зацепления зубьев,получаемых с помощью этого устройства, можно только констатировать без количественной оценки наличие или отсутствие перекоса осей вращения колес или погрешностей в направлении зубьев. При перекосе осей вращения колес или наличии погрешностей в направлении зубьев, участки, характеризующие продолжительность зацепления сопоставляемых пар зубьев на одной кривой оказываются больше, чем на другой.При анализе ведется сопоставление участков кривых, характеризующих продолжительность работы разных пар сопрягаемых зубьев, причем со сдвигом по времени зацепления. Отмеченный недостаток обусловлен конструктивным исполнением сборного колеса электромеханической части устройства. Именно этой частью в первую очередь предопределяются функциональные возможности устройства рассматриваемого типа. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования характе истик зацепления прямозубых цилиндрических передач, содержащее два трехвенцоаых зубчатых колеса,од из которых выполнено цельным с полным числом зубьев на каждом венце, а другое - сборным из электрически изолированных друг от друга зубчатых венцов, из которых на двух боковых венцах зубья выполнены полной высоты но срезаны через один, источник пита ния, три цепи, параллельно подключе ные к его входу, каждая из которых содержит последовательно соединенные два резистора и преобразователь тока, составленный из зубьев.соответствующих зацепляемых венцов.колес, измерительный узел и регистратор С2 Недостаток известного устройства - ПС кривым фаз зацепления зубье записываемых при данном конструктив ном исполнении экспериментальных ко лес устройства, нельзя производить количественную оценку действительно го перекоса осей вращения колес или погрешностей направления зубьев,так как в этом случае при анализе указанных кривых ведется сопоставление участков, характеризующих продолжительность работы разных пар сопряга емых зубьев, сдвинутых по времени зацепления. Цель изобретения - повышение точ ности измерения направления зубьев и перекоса осей вращения колес. Указанная цель достигается тем, что средний венец сборного колеса выполнен с удвоенным шагом зубьев, ступица которого симметрично располо жена относительно его средней плоскости, а дв.а боковых венца этого колеса установлены на его ступице и сдвинутые по отношению к нему на величину углового шага зубьев, а каждый из боковых венцов выполнен с шириной, равной половине ширины средних венцов, измерительный узел выпол нен двухканальным, один из каналов содержит многокаскадный усилитель, на вход которого подключен резистор с преобразователем тока, составленным из зубьев средних венцов сборно.го и изльного колес, другой канал сумматор и два формирователя, двухполярный нормально открытый ключ,жду щий мультивибратор, инвертор, два компаратора, два нормально закрытых ключа, генератор счетных импульсов, дешифратор, счетчик, входы сумматора и одного из формирователей включены параллельно и на каждый вход подключено соответственно по резистору с преобразователями тока, составленными из зубьев боковых венцов сборного и цельного колес, выход сумматора связан с входом двухполярного нормально закрытого ключа, выход формирователя - с входом ждущего мультивибратора, выход двухполярного нормально закрытого ключа связан с входами инвертора и компаратора, выход инвертора - с входом компаратора, входы и выходы компараторов соединены с входами и выходами двух нормально закрытых ключей, выходы нормально закрытых ключей соединены с входом второго формирователя и с регистратором, выход генератора счетных импульсов подключен к входу второго формирователя, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов связан с входом дешифратора, а выход дешифратора - с входами регистратора. На фиг. 1 изображена прямозубая цилиндрическая передача; на фиг.2 блок-схема.измерительного узла; на фиг. 3 - кривые фаз зацепления зубьев боковых венцов сборного и цельного колес; на фиг. 4 - формы сигналов на основных участках электрической части устройства. Цилиндрическая передача содержит два трехвенцовых зубчатых колеса 1 и 2. Колесо 1 выполнено цельным. Венцы 3-5 колеса 1 изготовлены с полным числом зубьев полной высоты. Колесо 2 изготовлено сборным из электрически изолированных друг от друга зубчатых венцов 6-8. На боковых венцах б и 8 зубья выполнены полной высоты, но срезаны через один. Средний венец 7 изготовлен со ступицей 9,симметрично расположенной относительно его средней плоскости. Боковые венцы 6 и 8 установлены на ступице 9 и сдвинуты по отношению к среднему венцу 7 на величину углового шага зубьев. Кгикдый из боковых венцов обоих колес выполнен с шириной, равной половине ширины средних венцов 4 и 7. Венцы колес как токопроводящие элементы включены в три цепи 10-12, параллельно включенные к входу источника 13 питания, каждая из которых соответственно содержит последова-тельно соединенные два резистора 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19 и преобразователь тока, составленный из зубьев соответствующих зацепляемых венцов , Зиб, 4 и 7, 5и8 колес. Измерительный узел 20 выполнен двухканальным. Один из каналов содержит многокаскадный усилитель 21, на вход которого подключен резистор 16 с преобразователем тока, составленным из зубьев средних венцов 4 и 7, цельного и сборного колес 1 и 2. Выход усилителя 21 этого канала подключен к регистратору 22. Второй канал изме-. рительного узла 20 содержит сумматор 23 и два. формирователя 24 и 25,двухполярный нормально закрытый ключ 26, ждущий мультивибратор 27/ инвертор 28/ два компаратора 29 и 30, два нормально закрытых ключа 31 и 32, генератор 33 счетных импульсов/ счетчик 34, дешифратор 35. Входы сумматора 23 и формирователя 24 включены параллельно. На вход сумматора 23 подключены резистор 14

с преобразователем тока, составленны из зубьев боковых венцов 3 и 6 цельного и сборного колес 1 и 2. Выход сумматора 23 связан с входом двухполярного нормально закрытого ключа 26 На вход формирователя 24 подключен резистор 18 с преобразователем тока, составленным из зубьев боковых венцов 5 и 8, цельного и сборного колес 1 и 2, Выход формирователя 24 связан с входом ждущего мультивибратора 27.

Выход двухполярного нормально закрытого ключа 26 связан с входами инвертора 28 и компаратора 29, выход инвертора 28 - с входом компаратора 30. Входы и выходы компараторов 29 и 30 соединены с входами и выходами двух нормально закрытых ключей 31 и 32. Выходы нормально закрытых ключей 31 и 32 соединены с входом второго формирователя 25 и с регистратором 22. Выход генератора

33счетных импульсов подключен к входу второго формирователя 25,выход которого соединен с входом счетчика

34импульсов, выход счетчика 34 импульсов связан с входом дешифратора, 35, а выход дешифратора 35 с входами регистратора 22.

Устройство позволяет измерять погрешности в направлении зубьев и перекос осей вращения колес при рабочих нагрузках и скоростях,В случае проведения измерений при малых скоростях и минимальных нагрузках (статический контроль) электромеханическая часть устройства должна быть выполнена в виде зацепления цельного одновенцового измеряемого колеса со сборным трехвенцовым измерительным колесом с суммарной шириной венцов, равной ширине венца измеряемого колеса и с шириной боковых венцов, равной одной трети ширины среднего венца. Электрическая часть устройства для данного варианта исполнения электромеханической части остается без изменений.

Устройство работает следующим образом.

Колеса испытуемой передачи устанавливают на шпиндели стенда для динамических испытаний или на шпиндели прибора комплексного контроля зубчатых колес. Венцы зубчатых колес с помощью проводов через токосъемные устройства подключают к измерительному узлу. Включают измерительный узел и привод. Устанавливают заданный режим работы испытуемой передачи и производят регистрацию характеристик зацепления.

При обкатке колес в результате периодического пересопряжения зубьев образуются три преобразователя тока соответственно из зубьев сопряженных венцов Зиб, 4и7, 5и8.

Сигнал с резистора 16 цепи 11 подается на вход одного из каналов измерительного узла 20 - на многокаскадный усилитель 21, Усиленный сигнал подается на один из входов регистратора 22 для регистрации продолжительности контакта зубьев среднего венца 7 сборного колеса.2 с зубьями венца цельного колеса 1.

Сигналы 36 и 37 с резисторов 14 .и 18 соответственно цепей 10 и 12 подаются на входы сумматора 23 и формирователь 24 (фиг. 4). На выходе

o сумматора 23 имеем сигнал 38, представляющий разность напряжений Ujj-U , Сигнал имеет плюсовую и минусовую части. В зависимости от относительного расположения сигналов 36 и 37,

5 поступающих с преобразователей тока, форма сигнала 38 после cyNDvjaTopa 23 может меняться в плане порядка следования плюсовой и минусовой части.

Разностный сигнал 38 с суммато0ра 23 подается на двухполярный нормально открытый ключ 26. На этот же блок поступает бланкирующий сигнал 39 с выхода ждущего мультивибратора 27, подключенного к выходу формирователя 24.

5

Формирователь 24 по сигналам 36 и 37 вырабатывает сигнал для запуска ждущего мультивибратора 27. Последний и вырабатывает бланкирующий сигнал 39, передний фронт которого,

0 соответствует положению заднего фронта первого импульса выданного сигнала 38 сумматора 23.

Ждущий мультивибратор 27 вырабатывает бланкирующий импульс 39 с дли5тельностью t t 2 + t .

Таким образом, на двухполярный ключ 26 подается сигнал 38 с сумматора 23 и бланкируюпий сигнал 39 с ждущего . мул ьтивибратора 27. В результа0те этого через двухполярный ключ 26 проходит только первая часть сигнала 38 с сумматора 23. Если сигнал положительный, то он сразу подается на компаратор 29 и на нормально закрытый ключ 31, если - отрицательный, то

5 сначала - на инвертор 28, а затем на компаратор 30 и на нормально закрытый ключ 32. На компараторы 29 и 30 подаются также импульсы -с дифференцирующей цепочки ждущего мультивибратора

0 27. Подача этих импульсов позволяет возвратить компараторы 29 и 30 в исходные позиции. Компараторы вырабатывают импульсы 40,по которым определяется признак знака.

5

Сигнал 41 с генератора 33 стандартных сигналов и с нормально закрытых ключей 31 и 32 подаются на блок 25 совпадения, осуществляющий заполнение площади сигналов 42 высокочас0тотными импульсами. Далее сигнал 43 поступает на счетчик 34 импульсов и дешифратор 35, затем на регистратор 22.

Предлагаемое устройство позволяет

5 осуществить одновременную регистрацию продолжительности контакта кажд го зуба цельного колеса с зубьями двух боковых венцов сборного трехве цового колеса и по разности продолж тельности контакта зубьев определит величину действительной погрешности в направлении зубьев или при переко се, осей вращения колес при заданном динамическом режиме работы передачи поскольку длина рабочих участков ли ний зацепления в зонах сопряжения зубьев изменяется с изменением указанных факторов. Кроме того,предлагаемое устройство позволяет регистр ровать продолжительность контакта зубьев среднего венца трехвенцового сборного колеса с зубьями венца цел ного колеса 1. Совместный анализ эт кривой с вышеуказанными кривыми поз воляет определить величину действительного коэффициента перекрытия зубьев, Определение величины погрешностей направления зубьев или перекоса осей вращения колес при задаваемых динамических режимах работы испытуе мой передачи позволяет вести анализ влияния этих факторов на динамику работы передачи и на ее динамически характеристики зацепления, что, в свою очередь, открывает возможность изыскания путей модификации рабочих передач с целью устранения отрицательного влияния вышеуказанных факторов на работу передач. Применение предлагаемого устройства в приборах и стендах комплексного контроля зубчатых колес позволяет значительно расширить их функциональные возможности. Формула изобретения Устройство для исследования харак теристик зацепления цилиндрических зубчатых передач, содержащее два трехвенцовых зубчатых колеса, одно из которых выполнено цельным с полным числом зубьев полной высоты, а другое - сборным из электрически изолированных друг от друга зубчатых венцов, из которых на двух боковых венцах - зубья выполнены полной высоты, но срезаны через один, источник питания, три цепи, параллельно включенные к его входу, каждая из ко торых содержит последовательно соединенные два резистора и преобразователь тока, составленный из зубьев соответствующих зацепляемых венцов колес, измерительный узел и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения направления зубьев и перекоса осей вращения колес, средний венец сборного колеса выполнен с удвоенным шагом зубьев, ступица которого симметрично расположена относительно его средней плоскости, а два боковых венца этого колеса установлены на его ступице и сдвинуты по отношению к нему на величину углового шага зубьев, а каждый из боковых венцов выполнен с шириной, равной половине ширины средних венцов, измерительный узел выполнен двухканальным, один из каналов содержит многокаскадный усилитель, на вход которого подключен резистор с преобразователем тока, составленным из зубьев средних венцов сборного и цельного колес, другой канал - сумматор и два формирователя, двухполярный нормально открытый ключ, ждущий мультивибратор, инвертор,два компаратора, два нормально закрытых ключа, генератор счетных импульсов, дешифратор, счетчик, входы сумматора и одного из формирователей включены параллельно и на каждый вход подключено соответственно по резистору с преобразователями тока, составленными из зубьев боковых венцов сборного и цельного колес, выход сумматора связан с входом двухполярного формально закрытого ключа, выход формирователя - с входом ждущего мультивибратора, выход двухполяриого нормально закрытого ключа связан с входами инвертора и компаратора, выход инвертора - с входом компаратора,входы и выходы компараторов соединены с входами и выходами двух нормально закрытых ключей, выходы нормально закрытых ключей соединены с входом второго формирователя и с регистратором, выход генератора счетных импульсов подключен к входу второго формирователя, выход которогр соединен с входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов связан с входом ешифратора, а выход дешифратора с входами регистратора. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 182895, кл. G 01 В 5/20, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР 300800, кл. G 01 М 13/02, 1969 прототип).

fo

/Л.

9ui J