Стенд для испытания шарниров Советский патент 1982 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания карданных шарниров. Известен стенд для испытания шарниров, содержащий расположенные под углом, друг к другу ведущий и ведомый валы для установки испытуемого шарнира калодый из которых размещен в корпусе в подшипниковом узле с радиальными под шипинками, а также привод вращения ведущего вала, механизм нагружения и измерительную аппаратуру, при этом под.шипниковый узел ведущего вала закреплён на станине неподвижно .1 Недостатками известного стенда явля.ются громоздкость, расход большого количества энергии, малая пригодность для испытаний на выносливость. Значительное выделение теплоты в тормозе или нагрузочном реостате генератора приводит к необходимости снабжать стенды сложным охлаждающими устройствами. Цель изобретения - повьппение точности результатов испытания шарниров, снижение шума и энергозатрат. Указанная цель достигается тем, что в стенде для испытания шарниров, содержащем расположенное под углом один к другому ведущий и ведомый валы для установки испытуемого шарнира, каждый яз которых размещен в корпусе в подшипниковом узле с радиальными подшипниками, а также привод вращения ведущего вала, механизм нагружения и измерительную аппаратуру, при этом подшипниковый узел ведущего вала закреплен на станине подвижно, подшипниковые узлы снабжены упорными подшипниками, подшипниковый узел ведомого вала установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения и его корпус смонтирован на станине с возможностью поворота в пределах утла между валами, а механизм нагружения состоит из силового цилиндра, двуплечего рычага, шарнирно соединенного одним концом с штоком силового цилиндра, дру гим - через упорный подшипник о ведомы валом, при этом стенд снабжен датчиком осевого перемещения вала. Кроме этого, корпус ведомого вала может быть снабжен пятой, ведомый вал может быть выполнен с упорным диском при этом между пятой и упорным диском размещен упорный подшипник. На фиг. 1 показан предлагаемый стен общий вид; на фиг. 2 - стенд, вид сверх иа 4яг. 3 - кинематическая схема стенд Стенд содержит привод врашения веду щего вала, включающий электродвигатель 1, укретшеншлй на станине 2 и клиноременную передачу 3, предназначенную для передачи вращательного движения ведущему валу 4. Вал 4 размещен в жестко закрепленном на станине 2 подшипниковом узле 5, который для восприя тин осевого и радиального нагружения содержит радиальные подшипники 6 и упорный подшипник 7 (фиг. З), взаимодействующий с корпусом узла 5 и опорным диском 8, укрепленным на валу 4 (фгг. 3). Ведущий 4 и ведомый 9 валы посредством переходных фланцев Ю и 11 соединены испытуемым шарниром, включаю щим два фланца 12, крестовину 13 и четыре игольчатых подшипника 14. Ведомый вал 9 размещен в подвижном подшипниковом узле 15, который содерунит радиальные подшипники 16 и упорны подшипник 17, установленный между пя- Tcrft 18 и опорнь1м диском 19, укрепленным на конце вала 9 (фиг. 3). Подшипниковый узел 15 направляющими 20, например роликовыми, установлен в корпусе 21 подвижно в осевом направлении Корпус 21 основанием закреплен на станине 2 с возможное тыо поворота в горизонтальной плоскости на заданный угол между валами (фиг. 2), для чего в выступающей части его основания со стороны шарнира имеется паз, а на ста- Ш1не соосно вертикальной оси, проходящей через центр испытуемогр шарнира, укреплен шип 22, которьзй взаимодействует с указанным пазом и является осью поворота корпуса 21. На фиг. 1 узлы стенда показаны в положении, когда валы 4 и 9 расположены соосно, а на фиг. 2 - под углом друг к другу. Стенд имеет механизм нагружения шарнира, включающий силовой цилиндр 23 ишрнирно укрепленный на кронштейне 24 и двуплечий рычаг 25, шарнирно соединенный одним концом со штоком силового цилиндра, а другим - с промежуточным стержнем 26, и имеющий ось поворота в кронштейне 27. При этом механизм нагру ЖБНия установлен так, что согщаваемая им нагрузка, передаваемая через промежуточный стержень 26, пяту 18, упорный подшипник 17 и опорный диск 19 на ведомый вал 9, направлена вдоль оси пс)следнего. Для сохранения неизменной линии действия нагрузки при изменении угла между валами кронштейн 27 механизма нагружения жестко закреплен на основа.нии корпуса 21, а кронштейн 24 - на станине с возможностью поворота вокруг оси шипа 22. Измерительная аппаратура, предназначенная для измерения температуры шарниров, включает изолированное токосъемное кольцо 28 термодатчики (не показаны), токосъемные щетки и регистратор. Для более точных измерений температуры или напряженного состояния элементов шарнира в ведущем валу 4 выполнено осевое сверление с резьбой на конце, предназначенные, соответственно, для вывода проводов от датчиков и установки ртутного токосъемника (не показаны). Для контроля износа шарнира станд содержит укрепленный на корпусе 2 1 датчик 29 регистрахши осевого перемещения ведомого вала во время работы стенда, Датчик 29, например индикаторная головка -часового типа, взаимодействует с планкой ЗО, укрепленной на выступающей части пяты 18, которая зафиксирована от проворота шпонкой 31 (фиг. 3). Стенд работает следующим образом. Испытуемый шарнир в собранном виде устанавливают на стенд. Для этого промежуточный стержнь 26 разворачивают в левое положение, давая возмомшость сместить по направляющим влево подвижный подшипниковый узел 15. Шарнир помещают между переходными фланцами 10 и 11 и фланцы шарнира 12 закрепляют на их посадочных местах. Можно собрать шарнир на месте не снимая со стенда фланцы 10 и 11. Это достигается благодаря возможности смещения подвижного узла 15 в направляющих корпуса 21, и, кроме того, сам корпус может разворачиваться вокруг шипа 22 и смещаться в радиальном направлении, так как шип входит в паз в его основании. Для контроля температурного состояния шарнира к крышкам игольчатых подшипников прикрепляют датчики и сигнал снимают через токосъемные колыш 28 (токосъемные щетки на чертеже не показаны). При необходимости более точного контроля температуры или напряжен ного состояния шарнира, на торце вала 4 устанавливают ртутный токосъемник. Заданный угол между валами устанав ливают поворотом вокруг шипа 2 2 корпу са 21. Перед этим отворачивают гайки шпилек, входящих в пазы кронштейна 24 и предназначенных для его крепления. После установки заданного угла между валами кронштейн 24 и корпус 21 закрепляют неподвижно. Для создания нагрузки на шарнир промежуточный стержень 26 разворачи- вают в правое положение так, чтобы он вошел своим сферическим концом в сферическую впадину пяты 18. Подачей рабочей среды в силовой цилиндр 23 по манометру устанавливают нагрузку, которую через двуплечий рычаг 25 и промежуточный стержень 26 воспринимает пята 18, Давление через пяту 18 упорный подшипник 17 и диск 19 передается на вал 0 и испытуемый шарнир. Осевая нагрузка, возникающая на валу 4, воспринимается упорным подшипником 7 неподвижного подшипникового узла 5. Радиальные подшипники 16 подвижного и неподвижного подшипниковых узлов воспринимают составляюшуюагрузки, которая возникает за счет угла Q между валами. При угле с 5 радиальная сила возникающая в шарнире, равна 0,082 части осевой. В общем случае радиальная сила S Р sin об . ОснЪвную нагрузку воспринимают упорные подшипники 7 и 17, расчитанные на большую грузоподъемность. Включением электродвигателя 1, приводят валы 4 и 9 во вращение. Одновременно включают счетчик моточасов (числа оборотов) и устанавливают на ноль датчик 29 осевого перемещения подвижного подшипникового узла. При вращении валов иглы игольчатого подшипника 14 под нагрузкой совершают качательное движение по образующей ши па крестовин с амплитудой зависящей от угла oi между валами. Вследствие этого при длительных испытаниях происходит усталостное выкрашивание шипов или образуются канавки износа (бринеллирова ние). При этом вал 9, а с ним и подвижный подшипниковый узел, смещаются в сторону шарнира на суммарную величину износа двух пар подшипников. Датчик 29 осевого перемещения позволяет оцеЕИТЬ сокрость и величину износа шарвира и произвести выключение стенда при достижении предельно допустимогоизноса При нагруженйи шарнира силами, проходящими вдоль оси валов, по схеме описанной в предлагаемом изобретении, силы, приложенные к поверхности шипов крестовин, лежат в плоскости, перпенйикупярной плоскости крестовин, а при нагоужании крутящим моментом (в аналогах и в известном), силы лежат в плоскости крестовин. Так как прочностные свойства поверхностного слоя шипов крестовин и игольчатых подшипников одинаковы по всему диаметру, то их работоспособность не зависит от того, в каком месте они нагружены - в плоскости крестовин или перпендикулярно ей. Таким образом, при сравнительных стендовых испытаниях на долговечность создание контактных напряжений в зоне взаимодействия шипов крестовин с иглами подшипников за счет осевой нагрузки на валах не имеет существенного отличия. от получения этих параметров крутяпшм моментом, предлагаемая схема нагруже-г ния шарнира и связанные с этим конст руктивные особенности обеспечивают прюд- лагаемому стенду следующие преимушест ва:-износ шарнира в процессе испытания контролируется простым и надежным способом по осевому перемещению ведомого вала, что создает возможность своевременного прекращения испытаний при достижении заданной степени износа. Это обеспечивает высокую точность результатов испытаний, -значительро уменьшается шум, в связи с отсутствием зубчатых передач, которые имеются в стендах с замкнуть1М контуром, что улучшает условия эксплуатации стенда-,.--при испытаниях карданных шарниров потери на трение качения в радиальных и упорных подшипниках не превышает 0,О04 нагрузки, затраты энергии на вращение валов и величин и поэтому требу- . ется электродвигатель небольшой мощности -на предлагаемом стенде все шарниры испытываются в одинаковых условиях, что важно при сравнительных испытаниях.

Формула изобретениа

1..Стенд для испытания шарниров, содержашвй расположенные под углом один к другому ведущй и ведомый валы для установки испытуемого шарнира, каждый из которых размещен в корпусе в подшипниковом узле с радиальными подшипниками, а также привод вращения ; ведущего вала механизм нагруження и измерительную аппаратуру, при этом подшипниковый узел ведущего вала закр шен на станине неподвю1Ш6, о т л и я а « ш и и с я тем. , с цепью повыше Ш тЬчнббти испытания, снижения jnyMa и энергозатрат, подшипниковые ублы снабжены упорными подшипниками, подшипниковый узел ведомого вала установлен в корпусе с возможностью осевсйго перемещения и его корпус смонтирован на станяне с возможностью поворот

В пределах угла между валами, а механиэм нагружения состоит, из силрвого цилиндра, двуплечего рычага, шарнирно соединенного одним концом со штоком силового цилиндра, другим - через упорный подшипник с ведомым валом, при этом стенд снабжен датчиком осевого перемещении ведомого вала.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что корпус ведомого вала снабжен пятой, ведомый вал выполнен с упорным диском, при этом между пятой и упорным диском размещен упорный подшипник.

Источники информахши, принятые во внимание при экспертизе 1. Машины и стенды для испытания деталей. Под ред. Решетова Д. Н. М., Машиностроение, 1979, с. 322-323 рис. 8.3 (прототип).

fS гг го ff ff 2 л

фуг. / гв // л 73 ff ш

Id /7 30 гз

28 6 ff 7 ff J Фиг. д 1ю