Стенд для испытания зубчатых колес — SU 1415110 (original) (raw)
) С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТВУ нспортно ов,.Я.Павя усталостьлес. - М,;иг.216,СССР2, 1984ОЛЕС57) Из ретение относится а именно к испыт и может быть испо ольных испытаниях к ма ательноильзовано троен технике при кон зготовГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Брянский институт трамашиностроения(56) Трубин Г.К. Контактнаматериалов для зубчатых коМашгиз, 1962, с.375-385, фАвторское свидетельствоУ 1208489, кл. С 01 М 13/О 4) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ленных зубчатых колес. Целью изобретения является ускорение испытанийю путем обеспечения одновременного исследования на выносливость нескольких пар зубчатых колес с различными уровнями нагрузок и числами циклов изме нения нагрузки в единицу времени, Стенд содержит основание 1, на котором смонтирован привод вращательного движения с кулачковьм.валом 4Кулач ки 7 расположены по длине вала 4 ря-. дами и нх количество в каждом ряду определяется из соотношения РеЮ 2 к кцф2 кфаман 2, = сопят, где Г; - величина нагрузки на зуб 1-го ряда колес 10,11, йф 2 . - количество кулачков 7 в д-м ряду, ш - показатель степени уравнения кривой усталости. Зубчатые колеса 10 и взаимодействующие с ними ис- С пытуемые колеса 11 расположены ряда14 ми на валиках 9. Зубчатые колеса 10 выполнены с чередующимися между собой нормальными и срезанными зубьями.Для нагружения заданной нагрузкой ис" лытуемые колеса 1 через ведомые рыЧаги 19 связаны с нагружателем 25Пульсационное нагружение зубьев осу 15110ществляется ведущими рычагами 181получающими качательное движение от н вращающегося кулачкового вала 4 через б андаж 24. Величина нагруэки контролируется динамометрической линейкой 32, а число циклон изменения нагрузки - электросчетчиками 34. 5 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике и может быть использованопри контрольных испытаниях изготов денных зубчатых колес.Цель изобретения - ускорение испытаний путем обеспечения одновремен 1 ого исследования на выносливость нескольких пар зубчатвк колес с различНыми уровнями нагрузок и числами цикдов изменения нагрузки в единицу времени.На фиг1 изображен стенд, общий вид в разрезе; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел 1 на фиг.1; на фиг.5 - кривая усталости зубьев.Стенд содержит основание 1, на котором смонтирован привод 2, который ерез муфту 3 связан с кулачковым ваЙом 4, установленным на подшипниках 5 в боковых стенках 6 основания 1Кулачки 7 вала 4 расположены рядами я размещены в каждом ряду в плоскости, перпендикулярной оси вала 4 со сдвигом ло фазе. На днище основания 1 за" креплены опоры 8 по меньшей мере четырех валиков 9, на двух из которых, соосно расположенных, установлены два технологических зубчатых колеса 10, предназначенных для взаимодействия ло меньшей мере с двумя испытуемыми зубчатыми колесами 11, устанавливаемыми на двух других валиках 9. Технологическое зубчатое колесо 10 в каждом ряду выполнено из числа испытуемых с чередующимися между собой нормальными и срезанными зубьями.Пары зубьев колес О и 11, находящихся в зацеплении, прижаты друг к другу в нерабочем положении вспомогательной пружиной 12 растяжения. 2Межосеное расстояние а между валиками 9 регулируется набором прокладок 13 общей толщиной Ь + Ь, Опоры8 зубчатых колес 10 и 11 с установленными прокладками 13 стянуты болтами14 в единый блок, зафиксированы относительно основания 1 упорами 15 иболтами 1 б и закреплены на днище основания 1 болтами 17.10 В каждом ряду колес 10 и 11 дляпередачи нагрузки на стенде установлены ведущие 18 и ведомые 19 рычаги,которые одним концом через зубчатыерейки 20 и клинья 21 соединены соот 15 ветственно с зубьями технологических10 и испытуемых 11 колес, а на другом .конце имеют шарниры 22 и 23 Шарниры22 ведущих рычагов 18 снабженыбандажами 24, взаимодействующими с20 кулачками 7 вала 4, Величина размахакачательного движения бандажа 24 определяется высотой кулачков 7 и зазором а между наружной поверхностьюбандажа 24 и владиной кулачков 7 вала4 и регулируется перемещением кулачконого вала 4 нли изменением диаметра Й бандажа 24,Нагру атель 25 выполнен н в,депружины сжатия и имеет устройство дляобеспечения независимой регулировкинагрузки, включающее неподвижную 26 иподвижную 27 опоры с ударосмягчающейподкладкой 28 между ними, и тягу 29,пропущенную через отверстия вертикаль"35 ной стенки 30 основания 1 и соединенную одним концом с шарниром 23недомого рычага 19, а другим концом -с гайкой-рукояткой 31, проходящейчерез отверстие неподвижной опоры 26.4 Нагружатель 25 установлен между подвижной опорой 27 и вертикальнойстенкой 30 основания 1, Величина нагруэки контролируется динамометрической линейкой 32, Неподвижная опора 26 закреплена на вертикальной стенке 30 основания 1 болтами ЗЗ.5Каждый ряд зубчатых колес 1 О и 11 имеет электросчетчик 34 числа циклов изменения нагрузки с подвижными 35 и неподвижными 36 нормально замкнутыми контактами, подключенными к источни ку тока, Подвижные контакты 35 установлены с возможностью взаимодействия с ведущим рычагом 18 и отвода от неподвижного контакта 36 в тот момент в времени, когда наступит излом зуба 15 одного из колес 1 О, 11 этого ряда,Количество кулачков 7 в каждом ряду кулачкового вала 4 определено по следующей зависимости, являющейся производной от уравнения кривой усга лости: Щ М=Г Е =РЕ= сопят,величина заданной нагрузки 25 на зубья технологического 10 и испытуемых 11 колес 1-ой пары валиков 9 (-ряда колес 10 и 11);количество кулачков 7 в 30 д"м ряду;показатель степени уравнения кривой усталости Г,Е; где Г; Ек,д2,3, - число пар валиков 9 (рядов).35Стенд работает следующим образомПеред испытаниями выполняют настройку стенда, Технологические 10 и испытуемые 11 зубчатые колеса совме-. ствно с ведущими 18 и ведомыми 19 рычагами в сборе с шарнирами 22 и 23 устанавливают на валики 9 с опорами 8, скрепляют колеса 10 и 11 соответственно 18 и 19, зубчатыми рейками 2045 20, клиньями 21. Зубчатые колеса 10 и 11 на опорах 8 приводят в зацепление между собой, пользуясь набором прокладок 13, и опоры 8 стягивают в единый блок болтами 14. Этот блок50 закрепляют на основании 1 болтами 17 (фиг.2) и фиксируют от сдвига болтами 16. После этого устанавливают величину заданного размаха 0,0 за счет регулировки зазора с 1 (Фиг1) между поверхностью бандажа 24 и впади нами кулачков 7 вала 4, причем максимальный размах О,О должен быть задан меньше высоты кулачков 7, цтобыР, г, -Р,Р Е К, в него вместо Р 1 Рмакс- 2 и т.дт.е.Екмщ= ГаЕкГмин Ек ф сопвйи 2 - соответственно ми"макснимальное и макси-; подставив вместо Емаксф где Ехмин мальное количествокулачков 7 в последовательных рядахкулачкового вала 4,Соотношение (1) является производ.ным от уравнения кривой усталости,имеющего следующий общий вид:б Н,; = 5 Ис С щ сопвгде (7 - величина напряжения, возникающего в детали от нагрузки РН , - число циклов изменения наМ,грузки, при котором происхо.дит поломка (разрушение)детали под нагрузкой ГСжатие пружинного нагружателя 25производят гайкой-рукояткой 31.Величину нагрузки контролируют по шкале .динамометрической линейки 32. Послеэатщкки нагружателя 25 неподвижнуюопору 26 подтягивают к подвижнойопоре 27 завинчиванием болтов 33так, что зазор а(фиг.1) между неподвижной опорой 26 и ударосмягчающей подкладкой 28 бып меньше размахаО, 0 (фиг1), например (О, 50,7)б, О. Когда кулачки 7 вала 4 отходятот бандажа 24, зазор а уменьшается,зазор а никогда не исчезал. Перед нзгружением зубчатых колес 10 и 11 кулачки 7 вала 4 ставят против бандажа 24 в каждом ряду, Величины нагрузок Г Г , Г; получают расчетом на усталость (выносливость) по известным кривым усталости для аналогич ных зубчатых колес.Минимальное значение расчетной нагрузки Ри связанное с ним минимальное напряжение бпринимается несколько больше длительного предела выносливости б, соответствующего базовому числу Юс циклов изменения нагрузки - 5 , е (1,1,.1,2)Г Остальные значения нагрузок Р РР;Ропределяют). из соот- ношенияко не исчезает, а зазор а исчезает,поскольку под действием нагружателя125 подвижные опоры 27 будут прижаты кнеподвижным 26 через подкладки 28. Вэтот момент зубья разгружаются. Подвижные контакты 35 электрических(счетчиков 34 устанавливают относитель,но поверхности бандажа 24 так, чтобыпри максимальном рабочем размахе ведущего рычага 18 между ними оставал ся зазор 1.2 мм, исключающий возможность отхода подвижного контакта 35от неподвижного 36 при нормальномсостоянии зубьев каждого из колес.Включением привода 2 приводят кулачкавый вал 4 во вращение,При набегании кулачков 7 вала 4 на бандаж 24 ведущий рычаг 18 совместно с технологическим зубчатым колесом 1 О и зубчатой рейкой 20 с , клином 21 получает качательное движе ние с угловой скоростью са относитель; но точки 0 центра колеса 10, и ось 25 шарнира 22 с бандажом 24 перемещается от точки О, до точки 0 (фиг.1) При этом зуб технологического колеса 10, находящийся в зацеплении с зубом колеса 11 (фиг.4), проворачивает по- ЗО следнее, преодолевая сопротивление Р; (фиг.4), приложенное к зубу колеса 11 от нагружателя 25 через подвижную опору 27, гайку-рукоятку 31, тягу 29 шарнир 23 и рычаг 19, соединенный с испытуемым колесом 11 зубчатой рейкой 20 с клином 21. После достижения максимального размаха бандажа 24, равного отрезку 0,0, кулачок 7 вала 4 постепенно отходит от бандажа 24 до проявления зазора а , (фиг.1). При этом все элементы, участвовавшие в передаче нагрузки от нагружателя 25 до бандажа 24, возвращаютсяв исходное положение и завершают цикл качательного движения, освобрждаясь от нагрузки после того, как .произойдет соприкосновение подвижных опор 27 с неподвижными 26 через ударосмяг,чающие подкладки 28. Таким образом, совершается пулъсационкое нагружение зубьев во времени.Одновременно с включением стенда напряжение П источника тока (фиг.1) подается на электросчетчики 34 через замкнутые подвижные 35 и неподвижные 36 контакты, и счетчики 34 включаются в электрическую цепь. При поломке любого зуба колес 10 или 11 вспомогательная пружина растяжения 12 сжичает ся дополнительно и перемещает ведущий рычаг 18 с бандажом 24 от кулачка вого нала 4, увеличивая зазор а, При этом бандаж 24 воздействует на подвижный контакт 35 и отводит его о 1 неподвижного контакта 36, размыкая электрическую цепь питания соответствующего счетчика 34, и последний останавливается.Испытание заканчивают после поломки одного из нагруженных пар зубьев во всех рядах. По результатам испытаний строят кривую усталости (фиг.5) и по ней судят о несущей способности (выкосливости) испытуемых зубчатых крлес 11.Для следующего цикла испытаний зубчатое колесо со сломанным зубом (колесо 10 или 11) в каждом ряду поворачивают относительно рычагов 18 или 19 на один зуб. Таким дбразом в последующих экспериментах одновременно будут испытываться и новые (свежие) и уцелевшие в предыдущем цикле испытаний зубья. Это позволяет ускорить накопление экспериментальных данных для выполнения вероятностных расчетов по несущей способности зубчатых колес.Ускорение испытаний зубчатых колес обеспечивается без увеличения мощности привода и достигается одновременф кьж исследованием на выносливость ряда пар зубчатых колес с разными уровнями нагрузок Р; и разными числа ми циклов п изменения нагрузки в единицу времени, которые связаны с величиной Р; обратно пропорциональной зависимостью.Формула изобретенияСтенд для испытания зубчатых колес содержащий основание, закрепленный на нем привод, установленные на основании параллельно друг другу по меньшей мере пару валиков, один из которых предназначен для крепления испытуемого колеса, предназначенное для взаимодействия с последним и закрепленное на другом валике технологическое зубчатое колесо и для каждой Нары валиков ведущий и ведомый рычаги, кагружатель с устройством регулировки нагрузки и электросчетчик числа циклон изменения нагрузки, имеющий подвижный и неподвижный нормально замкнутые контакты, о т л и ч а ю щ и й 14151с я тем, что, с целью ускорения испытаний, он снабжен кулачковым валом по меньшей мере с двумя рядами кулачков, которые расположены в плоскостях размещения технологических колес перпендикулярно оси вала, кулачки в ряду установлены со сдвигом по фазе и их число определено по следующей зависимости: 10мР; Е ; сопзй,где Р; - величина заданной нагрузкина зубья технологическогои испытуемого колес д-йпары валиков (ряда);1 Ос7,к,количество кулачков вРядуфпоказатель степени уравнения кривой усталости; 1 = 1,2,3 - число пар валиков (рядов),один конец ведущего рычага предназначен для взаимодействия с кулачкамиодного ряда, другой связан с зубьямитехнологического колеса, один конецведомого рычага соединен с нагружателем, другой предназначен для связис зубьями испытуемого колеса, а подвижный контакт электросчетчика предназначен для взаимодействия с веду-.щим рычагом.оличесюба у Составитель Ю.Красненкойцева Техред Д.Олейник Корректор С.Черни едакто Заказ 38 б 4/3 афиче Проектная,предприятие, г, Ужгор нно-по роизво Тираж 847 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушс