Стенд для испытаний гибких элементов и зубьев волновых передач

 

Использование: в машиностроении при испытании гибких элементов и зубьев волновых передач на усталостную изгибную прочность. Сущность изобретения: устройство для базирования гибкого зубчатого элемента выполнено в виде стойки 8, установленной на станине 1 с возможностью продольного и поперечного перемещений и имеющей два кронштейна 10 с держателями 12 и кулачок 13. Устройство для нагружения выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, на свободном конце шатуна 5 которого установлено зубчатое колесо для взаимодействия с зубьями гибкого элемента. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании гибких элементов и зубьев волновых передач на усталостную изгибную прочность.

Известны стенды для испытания волновых передач, содержащие двигатель, испытываемый редуктор, нагружатель и соединительные муфты [1]. Хотя условия испытаний и приближены к действительным условиям работы, но проведение усталостных испытаний на подобном стенде требует больших затрат времени, а использование реальных приводов целиком ведет к удорожанию испытаний вследствие большой себестоимости волновых приводов.

Известна также многопозиционная машина для испытания плоских образцов на усталость при знакопеременном изгибе, содержащая кольцевой вибратор со сменными кулачковыми шайбами, съемными пинолями, радиально расположенными вокруг кольцевого вибратора и служащими для крепления испытуемых образцов [2].

Данная машина позволяет проводить испытания одновременно на нескольких образцах-аналогах гибкого элемента волновой передачи. Но испытания на образцах будут сильно отдалены от реальных условий эксплуатации гибкого элемента из-за отсутствия в образцах реальных напряжений, возникающих в гибких элементах волновых передач вследствие поджатия его генератором, возникновения ударных нагрузок на зубьях в процессе работы волновой передачи, и окружных усилий, возникающих в гибком элементе.

В некоторой степени эти недостатки устраняются при использовании известной установки для усталостных испытаний гибких элементов волновой передачи (взято в качестве прототипа), содержащей станину, установленный на ней и подшипниках приводной вал, устройство для базирования и нагружения (генератор волн) исследуемого элемента, выполненное в виде двух роликов, оси вращения которых установлены параллельно оси вала, расположены на диаметрально противоположных его сторонах и выполнены встречно установочно-подвижными, устройство для контроля режимов испытаний и момента разрушения элемента, устройство для стопорения исследуемого элемента по торцу [3]. Но при испытании гибкого элемента на данной установке не учитывается влияние ударных нагрузок на зубья из-за отсутствия зацепления с жестким колесом. Это сказывается на результатах исследований, которые будут весьма приближенными из-за отдаленности условий от реальных условий нагружения гибкого элемента волновой передачи при ее эксплуатации, а использование для испытаний реального гибкого элемента целиком ведет к удорожанию испытаний и большим затратам времени.

Цель изобретения - приближение условий испытания к реальным условиям работы.

Стенд для испытаний гибких элементов и зубьев волновых передач содержит станину, устройство для базирования и нагружения гибкого зубчатого элемента и устройство для контроля режимов испытаний и момента разрушения.

Устройство для базирования выполнено в виде стойки, установленной на станине с возможностью продольного и поперечного перемещений, имеющей два кронштейна с держателями, и предназначенный для взаимодействия с гибким зубчатым элементом и установленный с возможностью продольного перемещения кулачок. Устройство для нагружения выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, на свободном конце шатуна которого установлено зубчатое колесо для взаимодействия с зубьями гибкого элемента. Профиль кулачка может быть различным, например иметь другой радиус закругления или же спрофилирован по закону любой необходимой кривой.

Совокупность отличительных признаков, позволяющая приблизить условия испытаний гибких элементов и зубьев к реальным условиям работы, не была обнаружена в известных технических решениях и поэтому изобретение обладает существенными отличиями.

На фиг. 1-3 изображена схема стенда в прямоугольных координатах; на фиг. 4 - то же, аксонометрия.

Стенд для испытаний гибких элементов и зубьев волновых передач содержит станину 1, на которой установлены электродвигатель 2, соединенный клиноременной передачей с шкивом 3, установленным на одном валу и соединенным неподвижно с кривошипом 4, соединенным подвижно с шатуном 5, установленным на оси 7, свободный конец которого соединен неподвижно с нагружателем 6, выполненным в виде элемента жесткого зубчатого колеса волновой передачи. На станине 1 установлена стойка 8 для крепления испытуемого элемента гибкой оболочки 9. Испытуемый элемент 9 представляет собой гибкий элемент волновой передачи с зубом или зубьями. Стойка 8 содержит два кронштейна 10 с винтами 11 и держателями 12. На стойке 8 установлены кулачок 13 с возможностью перемещения вдоль своей оси и фиксации его и кронштейн 14 с установочным винтом 15. Стойка 8 может перемещаться по направляющим 16 каретки 17, а сама каретка 17 вместе со стойкой 8 перемещается в поперечном направлении по направляющим 18 станины 1. На держателях 12 и кулачке 13 установлены тензодатчики 19 для оценки напряженного состояния исследуемого элемента 9. Для увеличения жесткости стенда станина 1 вместе с опорами изготовлена в виде литой конструкции. Стенд снабжен устройствами для контроля режимов испытаний и момента разрушений (не показаны).

Стенд работает следующим образом.

Испытуемый элемент 9 устанавливается в держателях 12, соединенных винтами 11 с кронштейнами 10. Поворотом винтов 11 в испытуемом элементе 9 создается предварительное напряжение. Затем к испытуемому элементу 9 подводится кулачок 13 посредством вращения (поворота) установочного винта 15 в кронштейне 14. Регулировкой винтами 11 и 15 в испытуемом элементе создается напряжение, соответствующее рабочему напряжению в гибком элементе (оболочке) волновой передачи, измеряемое тензодатчиками, расположенными на держателях 12 и кулачке 13. После этого испытуемый элемент 9 подводится и ориентируется относительно нагружателя 6 при помощи перемещения каретки 17 и стойки 8 по направляющим 16 и 18. Нагрузка, создаваемая кривошипно-шатунным механизмом 4-5, может быть приложена в любом месте активной поверхности зуба путем регулировки при помощи винтов 11, и поворотом нагружателя 6 относительно шатуна 5 вокруг оси 7. Число циклов нагружений отсчитывается до начала появления трещины.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет приблизить условия испытаний к реальным условиям работы, а также провести ускоренные ресурсные испытания зубьев на выносливость при изгибе, а гибкого элемента - на прочность у основания зубьев.

Использование в качестве исследуемого элемента части гибкого колеса с одним или несколькими зубьями реальной волновой передачи уточняет результаты и удешевляет исследования.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГИБКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЗУБЬЕВ ВОЛНОВЫХ ПЕРЕДАЧ, содержащий станину, устройство для базирования и нагружения гибкого зубчатого элемента и устройство для контроля режимов испытаний и момента разрушения, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным условиям работы, устройство для базирования выполнено в виде стойки, установленной на станине с возможностью продольного и поперечного перемещений, имеющей два кронштейна с держателями и предназначенный для взаимодействия с гибким зубчатым элементом, установленный с возможностью продольного перемещения кулачок, а устройство для нагружения выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, на свободном конце шатуна которого установлено зубчатое колесо для взаимодействия с зубьями гибкого элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4