Стенд для испытания зубчатых колес

 

Изобретение относится к машиногстроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при контрольных испытаниях изготовленнььч зубчатых колес. Целью изобре тения является ускорение испытаний путем обеспечения одновременного ис следования на выносливость нескольких пар зубчатьк колес с различными уровнями нагрузок и числами циклов измегнения нагрузки в единицу времени. Стенд содержит основание 1, на котором смонтирован привод вращательного движения с кулачковым.валом 4. Кулач ки 7 расположены по длине вала 4 ря. дами и их количество в каждом ряду определяется из соотношения Z...:., ... Z,- ... - Ff Кмии мим const, где F- - величина нагрузки на зуб г-го ряда колес 10,П, I - - количество кулачков 7 в 1-м а ряду, m - показатель степени уравне-/Л НИН кривой усталости. Зубчатые коле- , са 10 и взаимодействующие с ними не-, (мм пытуемые колеса 11 расположены ряда-

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 1> q G 01 М 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4163754/25-28 (22) 18.12.86 (46) 07.08,,88. Бюл.У 29 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) А.С.Осипов, В.П Тихомиров, А Г.Стриженок, В.А.Осипов, П.Я.Павликов и P ° Г. Графиатуллин (53) 621.833(088.8) (56) Трубин Г.К. Контактная усталость материалов для зубчатых колес. — N.:

Машгиз, 1962, с.375-385, фиг.216.

Авторское свидетельство СССР

У 1208489, кл. G 01 М 13/02, 1984. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЗУБЧАТЫХ

КОЛЕС (57) Изобретение относится к машино-. строению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при контрольных испытаниях изготов. SU 1415110 А1 ленных зубчатых колес. Целью изобретения является ускорение испытаний 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 4, Кулач» ки 7 расположены по длине вала 4 ря . дами и нх количество в каждом ряду

ttt определяется из соотношения F»

ttI кмис F Z к ° + ° Емки

Z к, = const, где F; — величина нагрузки на зуб i-го ряда колес 10 11, Z „. — количество кулачков 7 в i-м ряду, m — показатель степени уравнения кривой усталости. Зубчатые колеса 10 и взаимодействующие с ними испытуемые 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 пытуемые колеса ll через ведомые рыЧаги 19 связаны с нагружателем 25 °

Пульсационное нагружение зубьев осу151) 0 ществляется ведущими рычагами 18

1 получающими качательное движение от в вращающегося кулачкового вала 4 через б андаж 24. Величина нагруэки контро» лируется динамометрической линейкой

32, а число циклон изменения нагрузки - электросчетчиками 34. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике и может быть использовано при контрольных испытаниях изготов . денных зубчатых колес.

Цель изобретения - ускорение испытаний путем обеспечения одновремен 1ого исследования на выносливость нескольких пар зубчатых колес с различНыми уровнями нагрузок и числами. цикstoa изменения нагрузки в единицу врем ени.

На фиг ° 1 изображен стенд, общий вид в разрезе; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l; на фиг ° 3 — разрез Б-Б на фиг.l; на фиг.4 — узел I на фиг.l; 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 1 °

Кулачки 7 вала 4 расположены рядами я размещены в каждом ряду в плоскости, перпендикулярной оси вада 4 со сдвигом по фазе. На днище основания 1 закреплены опоры 8 по меньшей мере четырех валиков 9, на двух из которых, соосно расположенных, установлены два технологических зубчатых колеса 10 предназначенных для взаимодействия ио 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.

Межосевое расстояние а между валиками 9 регулируется набором прокладок 13 общей толщиной Ь + b, Опоры

8 зубчатых колес 10 и ll с установлен ными прокладками 13 стянуты болтами

14 в единый блок, зафиксированы относительно основания 1 упорами 15 и болтами 16 и закреплены на днище основания 1 болтами 17.

10 В каждом ряду колес 10 и 11 для передачи нагрузки на стенде установле ны ведущие 18 и ведомые 19 рычаги, которые одним концом через зубчатые рейки 20 и клинья 21 соединены соот15 ветственно с зубьями технологических

10 и испытуемых 1) колес, а на другом . конце имеют шарниры 22 и 23„ Шарниры

22 ведущих рычагов 18 снабжены бандажами 24, взаимодействующими с

20 кулачками 7 вала 4. Величина размаха качательного движения бандажа 24 определяется высотой кулачков 7 и зазором а между наружной поверхностью бандажа 24 и владиной кулачков 7 вала

4 и регулируется перемещением кулачкового вала 4 нли изменением диаметра Й, бандажа 24, Нагру атель 25 выполнен в в,де

np Hb сжатия и имеет устройство для обеспечения независимой регулировки нагрузки, включающее неподвижную 26 и подвижную 27 опоры с ударосмягчающей подкладкой 28 между ними, и тягу 29, пропущенную через отверстия вертикаль"

35 ной стенки 30 основания 1 и соединенную одним концом с шарниром 23 ведомого рычага 19, а другим концом— с гайкой-рукояткой 31, проходящей через отверстие неподвижной опоры 26.

4() Нагружатель 25 установлен между подвижной опорой 27 и вертикальной стенкой 30 основания 1, Величина на1 41 11!И гpv. iêи контролируется динямомеTpH ческой линейкой 32. Неподвижная опора

26 закреплена на вертикальной стенке

30 основания 1 болтами ЗЗ.

Каждый ряд зубчатых колес 10 и 11 имеет электросчетчик 34 числа циклов изменения нагрузки с подвижными 35 и неподвижными 36 нормально замкнутыми контактами, подключенными к источни- 10 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 10 11 этого ряда, Количество кулачков 7 в каждом ряду кулачкового вала 4 определено по следующей зависимости, являющейся производной от уравнения кривой ус га- 20 лости:

Щ М

=Р, ZK e Р

Z const величина заданной нагрузки на зубья технологического 10 и испытуемых 11 колес i-ой пары валиков 9 (i-ряда колес 10 и 11); количество кулачков 7 в 30

i ì ряду, показатель степени уравнения кривой усталости

F, Z, l где F;

Z н;

2,3,... — число пар валиков 9 (рядов).

Стенд работает следующим образом

Перед 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 20

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 блок

50 закрепляют на основании 1 болтами

17 (фиг.2) и фиксируют от сдвига болтами 16. После этого устанавливают величину заданного размаха 0,0 sa счет регулировки зазора d< (фиг ° 1) между поверхностью бандажа 24 и впади« нами кулачков 7 вала 4, причем максимальный размах О,О должен быть задан меньше высоты кулачков 7, чтобы к ° ° °

С = const

Р, г„, -Р, )Ы F Z

К, в него вместо Р1 — Р „ и — Zк .„„ и т.д., т.е. к

FìêH 2к сопя (!) и Z — соответственно ми"макс нимальное и макси-: подставив вместо Z< макс

° ° а где 2к мин мальное количество кулачков 7 в последовательных рядах кулачкового вала 4, Соотношение (1) является производным от уравнения кривой усталости, имеющего следующий общий вид:

G. Н,„; = G „ ° N С const,. где G — величина напряжения, возникающего в детали от нагрузки F;;

N, — число циклов изменения наМ, грузки, при котором происходит поломка (разрушение) детали под нагрузкой Р

Сжатие пружинного нагружателя 25 производят гайкой-рукояткой 31.Величину нагрузки контролируют по шкале . динамометрической линейки 32. После затяжки нагружателя 25 неподвижную опору 26 подтягивают к подвижной опоре 27 завинчиванием болтов 33 так, что зазор а > (фиг.1) между неподвижной опорой 26 и ударосмягчающей подкладкой 28 был меньше размаха

О, О (фиг ° 1), например (О, 5...0,7) б, О . Когда кулачки 7 вала 4 отходят от бандажа 24, зазор а уменьшается, (зазор а никогда не исчезал. Перед нэгружением зубчатых колес 10 и 11 кулачки 7 вала 4 ставят против бандажа 24 в каждом ряду. Величины нагрузок Р,, Г, ...F; получают расчетом на усталость (выносливость) по известным кривым усталости для аналогич ных зубчатых колес.

Минимальное значение расчетной нагрузки F „„ и связанное с ним минимальное напряжение б „„ принимается несколько больше длительного предела выносливости 6„, соответствующего базовому числу N циклов изменения нагрузки — G „„„, = (1,1 ° ..1,2)6„

Остальные значения нагрузок Р1, Р2

Р; v F „„ определяют) из соотношения

5 I 41 51 но не исчезает, а зазор а исчезает, поскольку под действием нагружателя

25 подвижные опоры 27 будут прижаты к неподвижным 26 через подкладки 28. В этот момент зубья разгружаются. Подвижные контакты 35 электрических ( счетчиков 34 устанавливают относитель. но поверхности бандажа 24 так, чтобы при максимальном рабочем размахе ве- 1Р дущего рычага 18 между ними.оставал ся зазор 1 ° . ° 2 мм, исключающий возмож ,ность отхода подвижного контакта 35 от неподвнжного 36 при нормальном состоянии зубьев каждого из колес.

Включением привода 2 приводят кулачка вый вал 4 во вращение, При набегании кулачков 7 вала 4

: на бандаж 24 ведущий рычаг 18 совместно с технологическим зубчатым колесом 10 и зубчатой рейкой 20 с, клином 21 получает качательное движе ние с угловой скоростью са„ относитель; но точки 0 центра колеса 10, и ocb 26

Ф шарнира 22 с бандажом 24 перемещается

oT To÷åè 0 до точки 0 (фиг î l )

При этом зуб технологического колеса

10, находящийся в зацеплении с зубом колеса 11 (фиг.4), проворачивает по- щ следнее, преодолевая сопротивление

F; (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 4р проявления зазора а „„щ„ (фиг.1). При этом все элементы, участвовавшие в передаче нагрузки от нагружателя 25 до бандажа 24, возвращаются t в 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 пульсационное нагружение зубьев so времени.

Одновременно с включением стенда напряжение U источника тока (фиг.l) 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 вспомога10 тельная пружина растяжения 12 сжичает ся дополнительно и перемещает ведущий рычаг 18 с бандажом 24 от кулачка вого вала 4, увеличивая зазор а .

При этом бандаж 24 воздействует на подвижный контакт 35 и отводит его от неподвижного контакта 36, размыкая электрическую цепь питания соответствующего счетчика 34, и последний останавливается.

Испытание заканчивают после полом ки одного из нагруженных пар зубьев во всех рядах. По результатам испытаний строят кривую усталости (фиг.5) и по ней судят о несущей способности (выносливости) 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 достигаеTcя одновремен ньж исследованием на выносливость ряда пар зубчатых колес с разными уровнями нагрузок F; и разными числа ми циклов п изменения нагрузки в единицу времени, которые связаны с м величиной F; обратно пропорциональнойй з ав и симо с тью.

Формула изобретения

Стенд 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, нагружатель 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 й14151 с 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. 10 м

F Z const где F; — величина заданной нагрузки на зубья технологического и испытуемого колес i-й пары валиков (ряда);

10 а

7. К1 количество кулачков в

Рядую показатель степени уравнения кривой усталости;

i =1,2, 3... — число пар валиков (рядов), один конец ведущего рычага предназначен для взаимодействия с кулачками одного ряда, другой связан с зубьями технологического колеса, один конец ведомого рычага соединен с нагружателем, другой предназначен для связи с зубьями испытуемого колеса, а подвижный контакт электросчетчика пред назначен для взаимодействия с веду-. щим рычагом.

14l5ll0

Составитель Ю.Красненко

Редактор Л.Зайцева Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 38б4/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. г Ужго од л. Проектная, 4 р дт у Ъ р с + min Ь

)yes rye Жб p Щ

Количестба циклоб ьггруижыю РАЗ