Устройство для механических испытаний малой шестерни между внутренним зубчатым венцом и внешним зубчатым венцом и(или) между двумя внешними зубчатыми венцами при регулируемом угле
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания зубчатых передач с замкнутым контуром. Устройство содержит внутреннее зубчатое колесо c внутренними зубьями, сконфигурированное для зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней, причем ось внутреннего зубчатого колеса зафиксирована относительно оси подлежащей испытанию малой шестерни, опору, на которой установлено внутреннее зубчатое колесо, центральный элемент передачи движения, выполненный с возможностью вращательного движения относительно неподвижной оси, фиксированной относительно оси внутреннего зубчатого колеса, обеспеченной внутренними зубьями, малую шестерню, чтобы приводить в движение внутреннее зубчатое колесо, сконфигурированную для зацепления с внутренними зубьями внутреннего зубчатого колеса, подвижную опору, на которой закреплена малая шестерня, приводящая внутреннее зубчатое колесо, опору для подлежащей испытанию малой шестерни, фиксированную относительно опоры внутреннего зубчатого колеса, средство для запуска во вращение подвижной опоры относительно оси внутреннего зубчатого колеса, когда запущена во вращение сборка, составленная из подлежащей испытанию малой шестерни, внутреннего зубчатого колеса со своими внутренними зубьями, центрального элемента передачи движения и малой шестерни, приводящей внутреннее зубчатое колесо. Технический результат заключается в возможности создания высокого крутящего момента, прикладываемого к испытываемой шестерне, и возможности запуска системы без приложения крутящего момента к опоре элемента передачи движения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Изобретение, в общем, относится к технической области испытательных систем механических передач. Более точно, изобретение относится к технической области механических испытательных устройств малой шестерни, которая зацеплена с внутренним зубчатым венцом и внешним зубчатым венцом, или, в зависимости от испытуемой малой шестерни, между двумя внешними зубчатыми венцами при регулируемом угле. Изобретение имеет замкнутый механический контур для приложения нагрузок к малым шестерням; это устройство и известно как испытательный стенд с последовательным замкнутым контуром.
Уровень техники
Механические свойства элементов передачи движения, в частности таких как зубчатые колеса, червячные винты, пары «шестерня-рейка», подлежат испытанию для гарантии передачи движения с минимальными потерями энергии. Эти испытания проводятся тогда, когда подлежащий испытанию элемент механической передачи движения входит в зацепление, будучи либо приводящим, либо приводным, по меньшей мере с одним другим элементом механической передачи движения, так чтобы образовалась сцепленная зубчатая передача. Вообще, эти механические испытания состоят в наблюдении за реакцией подлежащего испытанию элемента передачи движения, когда к нему приложены крутящие моменты различной величины.
Существует множество испытательных средств, способных приводить в движение подлежащую испытанию малую шестерню в сцепленной зубчатой передаче. В некоторых случаях крутящий момент может быть приложен к малой шестерне посредством прямого использования тормоза или любой другой резистивной системы. Свыше некоторой мощности для создания вращающего момента в замкнутом механическом контуре должно быть использовано какое-то устройство. Он называется последовательным замкнутым контуром. В частности, вращающий момент может быть приложен к устройству последовательного замкнутого контура посредством прямого кручения линии вала или же переносом движения косозубых венцов.
Приложение вращающего момента к испытательному устройству посредством прямого скручивания состоит в приложении статического скручивания к соединительному валу, присутствующему в ранее открытом последовательном замкнутом контуре до его замыкания, так чтобы сохранить это скручивание. Приложение крутящего момента посредством прямого скручивания имеет тот недостаток, что ни приложенный к подлежащей испытанию малой шестерне крутящий момент не может быть модулирован во время вращения различных частей испытательного стенда с подлежащей испытанию малой шестерней, ни система не может быть запущена без приложения крутящего момента к опоре элементов передачи движения.
Приложение крутящего момента к испытательному устройству посредством переноса его косозубыми зубчатыми венцами, образующими часть последовательного замкнутого контура, делает возможным запуск без нагрузки. Однако при такой конфигурации системы к подлежащей испытанию малой шестерне невозможно приложить высокий крутящий момент из-за скользящего соединения между валом косозубого зубчатого венца и зубчатыми венцами, подлежащими испытанию.
Следовательно, существует настоятельная потребность в механическом испытательном устройстве подлежащей испытанию малой шестерни, которое, во-первых, было бы способно прилагать к подлежащей испытанию малой шестерне высокий крутящий момент, исключая рассмотрение вопросов о механическом поведении подлежащей испытанию малой шестерни, а во-вторых, было бы способно запускать систему без приложения крутящего момента к опоре элемента передачи движения.
Представление изобретения
Целью изобретения является разрешение проблем, возникших в решениях в соответствии с существующим уровнем техники. В частности, оно направлено на улучшение механических испытательных устройств малой шестерни, так чтобы они, во-первых, могли прилагать к подлежащей испытанию малой шестерне большой крутящий момент, исключая рассмотрение вопросов о механической прочности подлежащей испытанию малой шестерни, а во-вторых, были бы способны запускать систему без приложения крутящего момента к опоре элемента передачи движения.
Исходя из этого целью изобретения является механическое устройство для испытания подлежащей испытанию малой шестерни, содержащее
- внутреннее зубчатое колесо c внутренними зубьями, сконфигурированное для зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней, причем ось внутреннего зубчатого колеса зафиксирована относительно оси подлежащей испытанию малой шестерни,
- опору внутреннего зубчатого колеса, на которой установлено внутреннее зубчатое колесо,
- центральный элемент передачи движения, сконфигурированный, чтобы иметь вращательное движение относительно неподвижной оси, фиксированной относительно оси внутреннего зубчатого колеса, обеспеченного внутренними зубьями,
- малую шестерню, чтобы приводить в движение внутреннее зубчатое колесо, сконфигурированную для зацепления с внутренними зубьями внутреннего зубчатого колеса,
- подвижную опору, на которой закреплена приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса,
- опору для подлежащей испытанию малой шестерни, фиксированную относительно опоры внутреннего зубчатого колеса,
- средство для запуска во вращение подвижной опоры относительно оси внутреннего зубчатого колеса, когда запущена во вращение сборка, составленная из подлежащей испытанию малой шестерни, внутреннего зубчатого колеса со своими внутренними зубьями, центрального элемента передачи движения и малой шестерни, приводящей внутреннее зубчатое колесо.
Привод сборки определен началом движения каждого элемента этой сборки. В устройстве для испытания подлежащей испытанию малой шестерни это может быть независимо от начала вращения подвижной опоры, другими словами, значительно ранее, в то же самое время, после или без начального вращения подвижной опоры. Таким образом, устройство может быть запущено без приложенного к опорному элементу передачи движения момента вращения.
Кроме того, устройство может прилагать к подлежащей испытанию малой шестерне высокий момент вращения, когда подвижная опора наклонена таким образом, что приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса входит в зацепление с внутренними зубьями внутреннего зубчатого колеса вблизи подлежащей испытанию малой шестерни. В частности, подвижная опора может поворачиваться таким образом, что приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса движется вдоль внутреннего зубчатого колеса в направлении подлежащей испытанию малой шестерни или от нее. Главное ограничение вращению подвижной опоры связано с рассмотрением вопросов о механическом поведении подлежащей испытанию малой шестерни, к которой в этом случае приложена возрастающе высокая сила.
Действительно, средство для пуска подвижной опоры во вращение относительно оси внутреннего зубчатого колеса является таким, что при включении привода сборки величина приложенного к подлежащей испытанию малой шестерне момента вращения может быть модулирована вращением подвижной опоры относительно оси внутреннего зубчатого колеса.
Центральный элемент передачи движения сконфигурирован таким образом, чтобы во время механического испытания подлежащей испытанию малой шестерни входить в зацепление с подлежащей испытанию малой шестерней. Центральный элемент передачи движения может быть различной природы. Он, например, может быть червячным винтом, зубчатым колесом или шестерней, каждый из которых, в частности, возможно, имеет ось, параллельную оси внутреннего зубчатого колеса. Специалисты в данной области знают как выбрать соответствующий центральный элемент передачи движения, а также положение его оси.
Ось центрального элемента передачи движения предпочтительно совпадает с осью внутреннего зубчатого колеса. В этом случае ось центрального элемента передачи движения остается фиксированной. Таким образом, устройство является еще более простым. Кроме того, при этом легко также модулировать силу, приложенную к подлежащей испытанию малой шестерне.
Как вариант, изобретение может содержать одну или несколько из нижеследующих конструктивных особенностей, возможно, но не необходимо, скомбинированных одна с другой.
Средство для запуска во вращение подвижной опоры может включать в себя по меньшей мере один исполнительный элемент. Средство вращения подвижной опоры, содержащее исполнительный элемент, обеспечивает много потенциально устойчивых положений, продвигая нагружаемую малую шестерню зуб за зубом вдоль внутреннего зубчатого колеса в результате включения исполнительного элемента. Таким образом, исполнительный элемент облегчает модуляцию приложенного к подлежащей испытанию малой шестерне момента вращения, когда приводится в движение вся сборка. В зависимости от положения и количества исполнительный элементов, вращающих подвижную опору, главное ограничение устройств для испытания подлежащей испытанию малой шестерни по максимальной величине момента вращения, который может быть приложен к подлежащей испытанию малой шестерне, представляют собой величины, получаемые из рассмотрения механических прочностей элементов сборки, состоящей из внутреннего зубчатого колеса, центрального элемента передачи движения, подлежащей испытанию малой шестерни и приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса.
Исполнительный элемент предпочтительно содержит первый и второй конец, при этом первый конец соединяет исполнительный элемент с опорой, фиксированной относительно опоры внутреннего зубчатого колеса, а второй конец соединяет исполнительный элемент с подвижной опорой внутри зоны соединения. Существуют по меньшей мере два альтернативных варианта, которые можно представить для положения исполнительного элемента.
Первый альтернативный вариант заключается в том, что центральный элемент передачи движения удерживается подвижной опорой между приводящей малой шестерней внутреннего зубчатого колеса и зоной соединения.
В этом альтернативном варианте, в котором зона соединения находится вблизи удаленного конца подвижной опоры относительно приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса, исполнительный элемент для вращения приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса может действовать как рычаг. В этом случае можно будет использовать исполнительный элемент с меньшей мощностью. Этот альтернативный вариант позволяет также производить крепление исполнительного элемента к подвижной опоре независимо от крепления к подвижной опоре приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса.
Второй альтернативный вариант заключается в том, что приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса удерживается на подвижной опоре между центральным элементом передачи движения и зоной соединения. Поскольку исполнительный элемент работает на сжатие, а не на удлинение, то когда он начинает вращение подвижной опоры, так что приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса продвигается вдоль все ближе и ближе к подлежащей испытанию малой шестерне, в этом втором альтернативном варианте может использоваться меньший исполнительный элемент.
В соответствии с этим альтернативным вариантом в первом случае соединительная зона может быть расположена как зона подсоединения приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса к подвижной опоре, например, в виде вала приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса.
Во втором случае исполнительный элемент может находиться снаружи периферии внутренних зубьев внутреннего зубчатого колеса. Поскольку подвижная опора при этом имеет большее плечо рычага, то размер может быть даже меньший, чем в первом случае.
Средства для запуска во вращение подвижной опоры предпочтительно сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать смещение приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса в достаточном угловом диапазоне по концам зубьев внешнего внутреннего зубчатого колеса, так чтобы было достигнуто требуемое усилие зубчатого зацепления.
Таким образом, после того как сборка приведена во вращение, может быть приложен момент вращения, который может изменяться в диапазоне большой амплитуды. Большой угловой диапазон смещения приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса делает возможным приложение к подлежащей испытанию малой шестерне высоких моментов вращения.
Предпочтительно, чтобы центральный элемент передачи движения являлся зубчатым колесом. В этом случае предпочтительно, чтобы ось центрального элемента передачи движения совпадала с осью внутреннего зубчатого колеса. В этом случае предпочтительно, чтобы во время проведения механического испытания устройство имело по меньшей мере три зубчатых колеса, а именно приводящую малую шестерню внутреннего зубчатого колеса, подлежащую испытанию шестерню и центральный элемент передачи движения. Устройство для проведения механического испытания имеет преимущество в том, что из-за наличия этих трех зубчатых колес оно обладает определенной симметрией и является более компактным, в частности будучи более тонким в направлении оси внутреннего зубчатого колеса.
Предпочтительно, чтобы приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса была идентична подлежащей испытанию малой шестерне. Приводящая малая шестерня может быть выбрана специально имеющей такой же зубчатый венец и того же размера, не считая погрешностей изготовления. Когда центральный элемент передачи движения представляет собой зубчатое колесо, приводящая малая шестерня зацеплена с этим центральным элементом передачи движения.
В этом случае можно также механически испытывать центральный элемент передачи движения между двумя внешними зубчатыми венцами при регулируемом угле. При этом центральный элемент передачи движения может входить в зацепление с подлежащей испытанию малой шестерней и приводящей малой шестерней внутреннего зубчатого колеса. Угол, образованный подлежащей испытанию малой шестерней, центральным элементом передачи движения и приводящей малой шестерней внутреннего зубчатого колеса является регулируемым в пределах механической прочности различных элементов данного устройства. Затем устройство может быть приведено в действие таким образом, чтобы достичь соответствующего угла.
Хотя центральный элемент передачи движения может быть различных видов и может образовывать любые виды зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней предпочтительно, чтобы центральный элемент передачи движения и подлежащая испытанию малая шестерня образовывали параллельное зубчатое соединение. Это устройство может быть сконфигурировано конкретно таким образом, чтобы центральный элемент передачи движения и подлежащая испытанию малая шестерня, подлежащая испытанию малая шестерня и внутреннее зубчатое колесо, внутреннее зубчатое колесо и приводящая малая шестерня внутреннего зубчатого колеса - каждые из них, во время механических испытаний образовали между собой параллельную зубчатую передачу. Таким образом, это устройство может быть более компактным и может иметь более совершенную симметрию, особенно тогда, когда ось центрального элемента передачи движения совпадает с осью внутреннего зубчатого колеса. К подлежащей испытанию малой шестерне может быть приложен более высокий момент вращения. Кроме того, данная передача может быть запущена более легко, без приложения момента вращения к центральному элементу передачи движения.
Подлежащая испытанию малая шестерня может иметь любой тип зубчатого венца, например винтовой зубчатый венец, шевронный зубчатый венец или прямые зубья. Зубчатые венцы центрального элемента передачи движения, внутреннего зубчатого колеса и, следовательно, приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса, сконфигурированы в зависимости от зубчатого венца подлежащей испытанию малой шестерни.
Сборка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы она могла быть приведена во вращение вращением элемента передачи движения, выбранного из подлежащей испытанию малой шестерни, центрального элемента передачи движения, внутреннего зубчатого колеса и приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса. Начальное движение любого элемента сборки с помощью соответствующего средства начнет движение всех элементов сборки. Специалисты в данной области знакомы с такими соответствующими средствами. Например, может быть использовано любое средство приложения момента вращения к одному из элементов передачи движения. Очевидно, что приложенное к сборке движение все еще приложено в этом испытательном устройстве независимо от вращательного движения подвижной опоры.
Другой целью изобретения является способ проведения механических испытаний подлежащей испытанию малой шестерни, использующий испытательное устройство подлежащей испытанию малой шестерни, включающий в себя по меньшей мере
- этап, в котором подвижную опору вращают вокруг оси внутреннего зубчатого колеса, этап, во время которого сборку, составленную из подлежащей испытанию малой шестерни, внутреннего зубчатого колеса со своими внутренними зубьями, центрального элемента передачи движения и приводящей малой шестерни внутреннего зубчатого колеса, принудительно приводят во вращение.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным после прочтения описания примерных вариантов исполнения, приведенных только для иллюстрации и ни в коем случае не являющимися ограничивающими, со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
- фиг. 1 показывает вид спереди (в «три четверти») механического устройства для испытания подлежащей испытанию малой шестерни, в соответствии с предпочтительным вариантом исполнения изобретения;
- фиг. 2 представляет собой вид спереди механического устройства для испытания подлежащей испытанию малой шестерни по фиг. 1 в состоянии покоя;
- фиг. 3 представляет собой вид спереди механического устройства для испытания подлежащей испытанию малой шестерни по фиг. 1 во время работы;
- фиг. 4 представляет собой вид спереди второго варианта исполнения изобретения;
- фиг. 5 представляет собой вид спереди третьего варианта исполнения изобретения.
Подробное описание конкретных вариантов исполнения
Для облегчения сравнения одних иллюстраций с другими идентичные, подобные или одинаковые элементы на разных чертежах имеют одни и те же цифровые обозначения.
Для того чтобы сделать иллюстрации более понятными, показанные на чертежах различные элементы не обязательно выполнены в одном и том же масштабе.
Различные варианты не следует понимать как исключающие один другого; они могут быть скомбинированными друг с другом.
Каждая иллюстрация показывает механическое устройство 1 для испытания подлежащей испытанию малой шестерни 20, которая через угол 180° одновременно зацеплена с внутренним зубчатым венцом и внешним зубчатым венцом. С механической точки зрения это отличие сделать очень важно, поскольку распределение напряжений на внутреннем зубчатом венце и на внешнем зубчатом венце не одинаково. Испытательное устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением является репрезентативным механизма зацепления с внутренним зубчатым венцом 31 зубчатого колеса 30 с внутренним зацеплением.
Механическое испытательное устройство 1 подлежащей испытанию малой шестерни 20 содержит внутреннее зубчатое колесо 30, обеспеченное внутренними зубьями 31, с осью 32, расположенной в опоре 33 внутреннего зубчатого колеса. Подлежащая испытанию малая шестерня 20 установлена на опоре 23 подлежащей испытанию малой шестерни 20, которая фиксирована относительно опоры внутреннего зубчатого колеса 30. Центральный элемент 40 передачи движения, удерживаемый подвижной опорой 60 во время механических испытаний подлежащей испытанию малой шестерни 20, входит в зацепление с этой подлежащей испытанию малой шестерней 20. Подвижная опора 60 удерживает центральный элемент 40 передачи движения и малую шестерню 50, приводящую внутреннее зубчатое колесо 30. Малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, сконфигурирована для зацепления с внутренними зубьями 31 внутреннего зубчатого колеса 30. Средство 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 вращает малую шестерню 50, приводящую внутреннее зубчатое колесо 30 вокруг оси 32 внутреннего зубчатого колеса 30, когда начинается вращение каждого элемента сборки 2, образованной подлежащей испытанию малой шестерней 20, внутренним зубчатым колесом 30, центральным элементом 40 передачи движения и малой шестерней 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30.
Средство 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 содержит исполнительный элемент 71, содержащий первый конец 71а, соединенный с основанием 73, фиксированным относительно опоры 33 внутреннего зубчатого колеса 30, и второй конец 71b, соединенный с подвижной опорой 60 в зоне 60а соединения подвижной опоры 60. На практике второй конец 71b исполнительного элемента 71 имеет ось 72. Например, второй конец 71b может быть выполнен в виде кольца. Исполнительный элемент 71 является линейным исполнительный элементом, который может быть любого типа, например ручным, электрическим, пневматическим или гидравлическим. В устройстве 1 может быть использован любой известный специалисту в данной области исполнительный элемент, адаптированный к механическому испытательному устройству 1.
Ось 72 второго конца 71b исполнительного элемента 71 и ось малой шестерни 50, приводящей во вращение внутреннее зубчатое колесо 30, во время активизации средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 могут свободно вращаться. Ось 22 вращения подлежащей испытанию малой шестерни 20 фиксирована относительно оси 32 внутреннего зубчатого колеса. Ось вращения подвижной опоры 60, ось центральный элемент 40 передачи движения и ось внутреннего зубчатого колеса совпадают между собой.
Ось 22 вращения подлежащей испытанию малой шестерни 20 и ось 52 вращения малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, параллельны одна другой и предпочтительно являются параллельными оси 32 внутреннего зубчатого колеса. На всех показанных на иллюстрациях вариантах исполнения ось 32 внутреннего зубчатого колеса, ось 52 вращения малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, и ось 32 внутреннего зубчатого колеса в состоянии покоя параллельны между собой и, если пренебречь производственными допусками, остаются параллельными во время механических испытаний подлежащей испытанию малой шестерни 20.
В непоказанных предпочтительных вариантах исполнения ось опоры 23 подлежащей испытанию малой шестерни 20 и ось 52 малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, не обязательно параллельны оси 32 внутреннего зубчатого колеса 30, например в случае, когда центральный элемент 40 передачи движения и подлежащая испытанию малая шестерня 20 образуют неортогональную зубчатую систему или во время регулировки относительного положения каждой оси.
Зубчатая система, образованная подлежащей испытанию малой шестерней 20 и центральным элементом 40 передачи движения в зависимости от конкретной подлежащей испытанию малой шестерни и, особенно, ее зубчатого венца, который может быть, например, прямым или винтовым, может быть по своей природе различной. В частности, зубчатая передача, образованная подлежащей испытанию малой шестерней и центральным элементом 40 передачи движения, может быть прямозубой, косозубой или даже конической.
В вариантах исполнения, показанных на фиг. 1-5, подлежащая испытанию малая шестерня 20 имеет прямозубый зубчатый венец. Кроме того, каждая из пар подлежащей испытанию малой шестерни 20 и центрального элемента 40 передачи движения, внутреннего зубчатого колеса 30 и подлежащей испытанию малой шестерни 20 и внутреннего зубчатого колеса 30 и малой шестерни, приводящей внутреннее зубчатое колесо, образуют параллельную зубчатую передачу. Далее, поскольку малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, идентична подлежащей испытанию малой шестерне 20, то малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо, входит в зацепление с центральным элементом 40 передачи движения, который выполнен в виде зубчатого колеса, образуя параллельное зубчатое зацепление. В этой конфигурации все зубчатые зацепления являются параллельными. Малая шестерня 50, приводящая во вращение внутреннее зубчатое колесо 30, с этим внутренним зубчатым колесом, малая шестерня 50, приводящая во вращение внутреннее зубчатое колесо 30, с центральным элементом 40 передачи движения, центральный элемент 40 передачи движения с подлежащей испытанию малой шестерней 20, подлежащая испытанию малая шестерня 20 с внутренним зубчатым колесом образуют цепь замкнутого контура параллельных зубчатых зацеплений. Этот замкнутый контур называется последовательным замкнутым контуром и имеет то преимущество, что может прилагать к подлежащей испытанию малой шестерне 20 более высокий вращающий момент, чем это возможно в открытой системе с тормозным устройством, использующей систему передачи. В этой конфигурации вариантов исполнения по фиг. 1-5 можно также испытывать механическую прочность центрального элемента 40 передачи движения, центрального элемента 40 передачи движения, зацепленного с двумя внешними зубчатыми венцами, образующими переменный угол.
Зубчатые венцы внутреннего зубчатого колеса 30, центрального элемента 40 передачи движения и малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, сконфигурированы для зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней 20. Другими словами, количество зубьев, форма зубьев, размер зубьев в каждом зубчатом венце сконфигурированы в зависимости от зубчатого венца подлежащей испытанию малой шестерни 20. Конфигурация зубчатых венцов различных элементов 30, 40, 50 передачи движения в зависимости от конфигурации подлежащей испытанию малой шестерни 20 будет не сложным делом специалистов в этой области. На всех иллюстрациях подлежащая испытанию малая шестерня 20 имеет прямозубый зубчатый венец, и все зубчатые венцы внутреннего зубчатого колеса 30, центрального элемента 40 передачи движения и малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, являются прямозубыми зубчатыми венцами.
На каждой из рассматриваемых иллюстраций включение исполнительного элемента 71 средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 приводит к повороту подвижной опоры 60 вокруг оси 32 внутреннего зубчатого колеса 30 независимо от перемещения сборки 2 и, особенно, независимо от перемещения центрального элемента 40 передачи движения, если оно есть. По мере поворота подвижной опоры 60 она вызывает смещение оси 52 малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30 вдоль дуги окружности, концентричной с этим внутренним зубчатым колесом. На фиг. 3 α обозначает угол, образованный между осью 52 малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, и линией, обозначающей ось х, параллельной основанию опоры 33 внутреннего зубчатого колеса 30. Малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо, движется вдоль внутреннего зубчатого зацепления с внутренними зубьями 31 внутреннего зубчатого колеса 30 между углом αmax и углом αmin, соответствующим крайним смещениям исполнительного элемента 71 вдоль оси, перпендикулярной основанию опоры 33 внутреннего зубчатого колеса 30. Другими словами, средство 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 сконфигурировано с возможностью выполнения достаточного смещения малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, в диапазоне углового раствора по концам зубьев внешнего внутреннего зубчатого колеса, для того, чтобы компенсировать зазоры, компенсировать деформации различных элементов и достичь требуемого усилия зубчатого зацепления. Положение добавочного приспособления 71а средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60, способ крепления добавочного приспособления 71а средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 и величина перемещения средства 70 для запуска во вращение подбирают для обеспечения необходимого углового перемещения. Специалисты в данной области знают как выбрать это угловое перемещение.
По мере того как алгебраическая величина угла α увеличивается, другими словами, чем дальше малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, удаляется от оси х, тем выше будет момент вращения, приложенный к подлежащей испытанию малой шестерне. Основное ограничение на смещение малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, вдоль внутреннего зубчатого колеса 30 в направлении подлежащей испытанию малой шестерни, не считая ограничений, обусловленных конфигурацией конкретного исполнительного элемента 71, определяется механической прочностью центрального элемента 40 передачи движения, малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, внутреннего зубчатого колеса 30 и особенно подлежащей испытанию малой шестерни 20. Механическое испытание подлежащей испытанию малой шестерни 20 в соответствии с настоящим изобретением является предпочтительно неразрушающим, но можно представить, что малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, под действием средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60 могла бы быть наклонена, так чтобы вызвать повреждение подлежащей испытанию малой шестерни 20.
Во время механического испытания подлежащей испытанию малой шестерни 20 с использованием устройства 1, использованного в вариантах исполнения по фиг. 1-3, подвижная опора 60 средства 70 вращения подвижной опоры поворачивается до тех пор, пока малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, находится при требуемом наклоне и прилагает к подлежащей испытанию малой шестерне 20 требуемый вращательный момент, когда каждый элемент в сборке 2, образованной подлежащей испытанию малой шестерней 20, внутренним зубчатым колесом 30, приводящей малой шестерней 50 внутреннего зубчатого колеса 30 и центральным элементом 40 передачи движения начинает вращение вокруг своей оси вращения.
Во время процесса механического испытания подлежащей испытанию малой шестерни 20 сборку 2 под воздействием средства 70 привода подвижной опоры 60 приводят в движение независимо от вращения подвижной опоры 60. Сборка 2 движется только в результате вращения элементов 20, 40, 50, выбранных из подлежащей испытанию малой шестерни 20, центрального элемента 40 передачи движения и малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30. Как и подлежащая испытанию малая шестерня 20, центральный элемент 40 передачи движения и малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо, приводят друг друга в движение посредством внутреннего зубчатого колеса 30, при этом все, что необходимо, - это повернуть один из элементов передачи движения, и все остальные начнут вращение вокруг своих осей. Для того чтобы запустить сборку 2 в движение, может быть обеспечено вспомогательное устройство (не показано), прилагающее момент вращения к любому одному из этих элементов.
В варианте исполнения, показанном на фиг. 1-3, центральный элемент 40 передачи движения удерживается на подвижной опоре 60 между малой шестерней 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, и соединительной зоной 60а второго конца 71b исполнительного элемента 71. Таким образом, центральный элемент 40 передачи движения может удерживаться посредством оси 42 независимо от опорного средства 60, например посредством рамы, подсоединенной к неподвижному основанию 73. В этом случае опорное средство 60 могло бы удерживаться посредством оси 42 или же оно могло бы удерживаться опорным средством, соединенным с неподвижным основанием 73.
Варианты исполнения на фиг. 4 и 5 конструктивно отличаются от варианта исполнения по фиг. 3 только конструкцией средства 70 вращения подвижной опоры, более точно, - положением исполнительного элемента 71 средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60. В этом втором альтернативном варианте исполнения центральный элемент 40 передачи движения удерживается подвижной опорой 60 между малой шестерней 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, и соединительной зоной 60а второго конца 71b исполнительного элемента 71. Как лучше всего видно на фиг. 5, соединительная зона 60а может быть выполнена, например, в виде отверстия, взаимодействующего со вторым концом 71b исполнительного элемента 71b, так чтобы подвижную опору 60 можно было запустить во вращение.
В первом случае, соответствующем варианту исполнения, показанному на фиг. 4, соединительная зона 60а расположена в зоне соединения малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30, с подвижной опорой 60, например, на валу малой шестерни 50, приводящей внутреннее зубчатое колесо 30. В этом случае испытательное устройство 1 может быть более компактным.
Во втором случае, который соответствует варианту исполнения по фиг. 5, исполнительный элемент 71 расположен снаружи внешней зоны внутренних зубьев 31 внутреннего зубчатого колеса 30. Аналогичным образом, можно было бы представить, вариант (не показан) по фиг. 2, в котором исполнительный элемент находится снаружи внешней зоны внутренних зубьев 31 внутреннего зубчатого колеса 30, на стороне, противоположной стороне, на которой это показано на фиг. 5.
Максимальный момент вращения, который может быть приложен к подлежащей испытанию малой шестерне 20, может быть адаптирован в зависимости от положения исполнительного элемента 71, в частности, размер и требуемая мощность исполнительного элемента 71 также являются переменными, зависящими от положения исполнительного элемента. Работа механического устройства 1 для испытания подлежащей испытанию малой шестерни 20 в варианте исполнения, показанном на фиг. 4 и 5 и, особенно средства для запуска во вращение подвижной опоры 60 под воздействием средства 70 для запуска во вращение подвижной опоры 60, а также способ механического испытания подлежащей испытанию малой шестерни идентичен тому, который описан со ссылкой на фиг. 3, с необходимыми изменениями. Если исполнительный элемент 71 во втором альтернативном варианте исполнения, когда наклоняет подвижную опору 60 в направлении подлежащей испытанию малой шестерни 20, работает на сжатие, этот исполнительный элемент 71 является меньшим, чем исполнительный элемент в первом альтернативном варианте. В частности, в варианте исполнения по фиг. 1-3, когда исполнительный элемент 71 имеет свое максимальное удлинение, малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, находится на самом близком расстоянии к подлежащей испытанию малой шестерне 20 вдоль периферии внутреннего зубчатого колеса 30. В варианте исполнения, показанном на фиг. 4 и 5, малая шестерня 50, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30 находится на самом близком расстоянии к подлежащей испытанию малой шестерне 20 вдоль периферии внутреннего зубчатого колеса 30, когда исполнительный элемент 71 имеет свое максимальное сжатие. В варианте исполнения, показанном на фиг. 1-3, по мере того как удлинение исполнительного элемента 71 увеличивается, малая шестерня, приводящая внутреннее зубчатое колесо 30, движется в направлении подлежащей испытанию малой шестерни 20 вдоль периферии внутреннего зубчатого колеса 30. В варианте исполнения, показанном на фиг. 4 и 5, по мере того как увеличивается сжатие исполнительного элемента 71, малая шестерня, приводящая во вращение внутреннее зубчатое колесо 30, движется в направлении подлежащей испытанию малой шестерни 20 вдоль периферии внутреннего зубчатого колеса 30.
1. Механическое устройство (1) для испытания подлежащей испытанию малой шестерни (20), содержащее
- внутреннее зубчатое колесо (30) c внутренними зубьями (31), сконфигурированное для зацепления с подлежащей испытанию малой шестерней (20), причем ось (32) внутреннего зубчатого колеса (30) является неподвижной относительно оси (22) подлежащей испытанию малой шестерни (20),
- опору (33) внутреннего зубчатого колеса, на которой установлено внутреннее зубчатое колесо (30),
- центральный элемент (40) передачи движения, выполненный с возможностью вращательного движения относительно неподвижной оси (42), фиксированной относительно оси внутреннего зубчатого колеса (30), обеспеченного внутренними зубьями (31),
- малую шестерню (50), чтобы приводить в движение внутреннее зубчатое колесо (30), сконфигурированную для зацепления с внутренними зубьями (31) внутреннего зубчатого колеса (30),
- подвижную опору (60), на которой закреплена приводящая малая шестерня (50) внутреннего зубчатого колеса (30),
- опору (23) для подлежащей испытанию малой шестерни (20), фиксированную относительно опоры (33) внутреннего зубчатого колеса (30),
- средство (70) для запуска во вращение подвижной опоры (60) относительно оси (32) внутреннего зубчатого колеса (30), когда запущена во вращение сборка (2), составленная из подлежащей испытанию малой шестерни (20), внутреннего зубчатого колеса (30) со своими внутренними зубьями (31), центрального элемента (40) передачи движения и малой шестерни (50), приводящей внутреннее зубчатое колесо (30).
2. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что средство (70) для запуска во вращение подвижной опоры (60) включает в себя по меньшей мере один исполнительный элемент (71).
3. Устройство (1) по п. 2, отличающееся тем, что исполнительный элемент (71) содержит первый конец (71а) и второй конец (71b), при этом первый конец (71а) соединяет исполнительный элемент (71) с опорой (73), фиксированной относительно опоры (33) внутреннего зубчатого колеса (30), второй конец (71b) соединяет исполнительный элемент (71) с подвижной опорой (60) внутри зоны (60а) соединения и при этом центральный элемент (40) передачи движения удерживается подвижной опорой (60) между приводящей малой шестерней (50) внутреннего зубчатого колеса (30) и зоной (60а) соединения.
4. Устройство (1) по п. 2, отличающееся тем, что исполнительный элемент (71) содержит первый конец (71а) и второй конец (71b), при этом первый конец (71а) соединяет исполнительный элемент (71) с опорой (73), фиксированной относительно опоры (33) внутреннего зубчатого колеса (30), второй конец (71b) соединяет исполнительный элемент (71) с подвижной опорой (60) внутри зоны (60а) соединения, и при этом малая шестерня (50), приводящая внутреннее зубчатое колесо (30), удерживается подвижной опорой (60) между центральным элементом (40) передачи движения и зоной (60а) соединения.
5. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что средство (70) для запуска во вращение подвижной опоры (60) сконфигурировано таким образом, чтобы обеспечивать смещение приводящей малой шестерни (50) внутреннего зубчатого колеса (30) в достаточном угловом диапазоне по концам зубьев внешнего внутреннего зубчатого колеса, так чтобы было достигнуто требуемое усилие зубчатого зацепления.
6. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что центральный элемент (40) передачи движения представляет собой зубчатое колесо.
7. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что малая шестерня (50), приводящая внутреннее зубчатое колесо (30), идентична подлежащей испытанию малой шестерне (20).
8. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что центральный элемент (40) передачи движения и подлежащая испытанию малая шестерня (20), подлежащая испытанию малая шестерня (20) и внутреннее зубчатое колесо (30), внутреннее зубчатое колесо (30) и шестерня (50), приводящая внутреннее зубчатое колесо (30), каждые из них образуют между собой параллельную зубчатую передачу.
9. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что сборка (2) приводится вращением элемента (20, 30, 40, 50) передачи движения, выбранного из подлежащей испытанию малой шестерни (20), внутреннего зубчатого колеса (30), центрального элемента (40) передачи движения и приводящей малой шестерни (50) внутреннего зубчатого колеса (30).
10. Способ проведения механических испытаний подлежащей испытанию малой шестерни (20), использующий механическое устройство (1) для испытания подлежащей испытанию малой шестерни (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере
- этап, в котором подвижную опору (60) вращают вокруг оси (32) внутреннего зубчатого колеса (30), этап, во время которого сборку (2), составленную из подлежащей испытанию малой шестерни (20), внутреннего зубчатого колеса (30) со своими внутренними зубьями (31), центрального элемента (40) передачи движения и приводящей малой шестерни (50) внутреннего зубчатого колеса (30), принудительно приводят во вращение.
