Пристрій для втомних випробувань зубчастих коліс

1. Пристрій для втомних випробувань зубчастих коліс, що містить випробовуване і декілька програмних зубчастих коліс різних діаметрів, відношення числа зубців Zб більшого колеса до числа (kа+m) і числа зубців ZM меншого колеса до числа а однакові і рівні цілому числу, не рівному одиниці, m де k - ціла частина змішаного числа k , m і а a відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа, вінці коліс складені зі зміщених уздовж осі центральних і бокових секторів, зубчасти х і зі зрізними зубцями, виконаними почергово в шаховому порядку, кількість програмних коліс не перевищує число (kа+m-1) для менших і U 2 (19) 1 3 37200 Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю і досягаємому позитивному ефекту є пристрій для втомних випробувань зубчастих коліс [А.с. СССР №1746241, МПК М13/02, Бюл.№25, 1992], що містить випробовуване і декілька програмних зубчасти х коліс різних діаметрів, відношення числа зубців Zб більшого колеса до числа (kа+m) і числа зубців ZM меншого колеса до числа а однакові і рівні цілому числу, не рівному одиниці, m де k - ціла частина змішаного числа k , m і а a відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа, вінці коліс складені зі зміщених уздовж осі центральних і бокових секторів, зубчасти х і зі зрізаними зубцями, виконаними почергово в ша ховому порядку, кількість програмних коліс не перевищує число (kа+m-1) для менших і (а+1) для більших, числа зубців центральних зубчастих секторів кожного із програмних коліс зокрема однакові і менші ZM/a для менших і Zб /(ka+m) для більших програмних коліс, сумарне число зубців центральних зубчасти х секторів для менших коліс дорівнює ZM/a, для більших коліс Zб /(ka+m), кутовий крок розташування центрів двох сусідніх програмних коліс дорівнює центральному куту зубчастого сектора випробуваного колеса з числом зубців, що визначаються для менших і для більших програмних коліс відповідно як сума і різниця двох чисел зубців, перше із яких дорівнює або кратне Zб /(ka+m) для менших і ZM/a для більших програмних коліс, а друге дорівнює числу з убців центральних зубчастих секторів одного із програмних коліс. Недолік даного пристрою полягає в недостатній точності одержуваних експериментальних даних, необхідних для побудови кривої витривалості, через велике розсіювання результатів випробування на контактну міцність і згин. Це пояснюється тим, що кількість центральних зубчасти х секторів кожного із програмних коліс зокрема різна. Тоді у випадку, коли програмні колеса менші випробовуваного колеса, зубці різної кількості центральних зубчастих секторів кожного із програмних коліс за цикл (ka+m) обертів програмних коліс і "а" обертів випробовуваного колеса послідовно контактують з різними зубцями на (ka+m) секторах випробовуваного колеса. У випадку, коли програмні колеса більші випробовуваного колеса, зубці різної кількості центральних зубчастих секторів кожного із програмних коліс за цикл "а" обертів програмних коліс і (ka+m) обертів випробовуваного колеса послідовно контактують з різними зубцями на "а" секторах випробовуваного колеса. Тому, чим більше число зубців випробовуваного колеса контактує з різними зубцями програмного колеса, тим складніша картина взаємодії між якістю прилягання зубців і розподілом викришування і злому по довжині останніх, тим невизначеніше результат випробовування [див. наприклад, Г.К. Тр убин, Контактная усталость материалов для зубчатых колес, М.: Машгиз , 1962, стр.328-329]. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу удосконалити пристрій для втомних випробувань зубчастих коліс шляхом установ 4 ки на пристрої програмних зубчасти х коліс, кількість центральних зубчасти х секторів кожного із них зокрема однакова і рівна одиниці, що забезпечить розширення експлуатаційних характеристик і підвищення надійності і достовірності результатів випробувань. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що в пристрої для втомних випробувань зубчастих коліс, що містить випробовуване і декілька програмних зубчастих коліс різних діаметрів, відношення числа зубців Zб більшого колеса до числа (ka+m) і числа зубців ZM меншого колеса до числа а однакові і рівні цілому числу, не рівному одиниці, m де k - ціла частина змішаного числа k , m і а a відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа, вінці коліс складені зі зміщених уздовж осі центральних і бокових секторів, зубчасти х і зі зрізаними зубцями, виконаними почергово в ша ховому порядку, кількість програмних коліс не перевищує число (ka+m-1) для менших і(а+1) для більших, числа зубців центральних зубчастих секторів кожного із програмних коліс зокрема однакові і менші ZM/a для менших і Zб /(ka+m) для більших програмних коліс, сумарне число зубців центральних зубчасти х секторів для менших коліс дорівнює ZM/a, для більших коліс Zб /(ka+m), кутовий крок розташування центрів двох сусідніх програмних коліс дорівнює центральному куту зубчастого сектора випробуваного колеса з числом зубців, що визначаються для менших і для більших програмних коліс відповідно як сума і різниця двох чисел зубців, перше із яких дорівнює або кратне Zб /(ka+m) для менших і ZM/a для більших програмних коліс, а друге дорівнює числу з убців центральних зубчастих секторів одного із програмних коліс, згідно з корисною моделлю кількість центральних зубчастих секторів кожного із програмних коліс зокрема однакова і рівна одиниці. Також новим є те, що кількість центральних і бокових зубчасти х секторів випробовуваного колеса дорівнює одиниці, а число зубців центрального зубчатого сектора дорівнює або кратне ZM/a для меншого і Zб /(ka+m) для більшого випробуваного колеса. На Фіг.1 показана схема замкнутого силового контуру з пристроєм для випробування зубчастих коліс; на Фіг.2 - розріз А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - другий варіант виконання пристрою; на Фіг.4-6 - діаграма навантаження випробовуваних коліс відповідно першому і другому варіанту виконання пристрою; на Фіг.7-8 - розгортка одного із програмних і випробуваних коліс по третьому варіанту виконання пристрою; на Фіг.9 - діаграма навантаження випробовуваного колеса, відповідна третьому варіанту виконання пристрою. Стенд містить пристрій для втомних випробувань коліс і замикаючі зубчасті передачі, змонтовані в окремих картерах. Пристрій складається із випробуваного колеса 1, установленого на валу 2, і декількох програмних коліс, наприклад, 3-6, установлених на вихідних валах 7-10 і знаходяться в зачепленні з випробуваним колесом 1 (Фіг.1 і 2), причому діаметр ви 5 37200 пробуваного колеса 1 більший діаметрів програмних коліс 3-6. Відношення числа зубців Zб більшого колеса 1 до числа зубців Zм менших коліс 3-6 дорівнює зміm шаному числу k , де k - ціла частина змішаного a числа, m і а - відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа. Наприклад, якщо відношення чисел зубців Zб і ZM прийня5 1 ти = 1 , то k дорівнює одиниці, m - також оди4 4 ниці, a - чотирьом. Кількість програмних коліс, наприклад, коліс 36, установлених на вихідних валах 7-10 визначається із умови сусідства і не перевищує числа (ka+m-1) і дорівнює, наприклад, чотирьом, при k=1; m=1 і а=4. Вінець кожного із програмних коліс 3-6 зокрема, наприклад, колесо 3 складається із зміщених уздовж осі одного центрального сектора, наприклад, 11, з числом зубців, наприклад, ZM0 і відокремлених від нього технологічними проточками 12 і 13 бокових зубчастих секторів, наприклад, секторів 14 і 15, виконаних почергово в шаховому порядку з центральним, наприклад, 16 і боковими, наприклад, 17 і 18, секторами зі зрізаними зубцями. Аналогічно вінці програмних коліс 4, 5 і 6 складаються зі зміщених уздовж осі центральних 1921, з числами зубців, рівними, відповідно ZМ1, ZM2 і ZМ3 і бокових зубчастих секторів, виконаними почергово в ша ховому порядку з центральними і боковими (не пронумеровані) секторами зі зрізаними зубцями. Кількість центральних і бокових зубчасти х секторів кожного із програмних коліс зокрема дорівнює одиниці. Числа зубців ZM0, ZM1, ZM2 і ZM3 (Фіг.2) центральних зубчасти х секторів програмних коліс 3-6 (Фіг.2) можуть бути різними або однаковими між собою, меншими ZM/a і рівними, наприклад, ZM/aі, де і - кількість програмних коліс, рівна, наприклад, чотирьом (Фіг.2). Кількість програмних коліс визначається із умови «Сусідства», не перевищує число (ka+m-1) і дорівнює, наприклад, чотирьом, при k=1; m=1 і а=4. Сумарне число зубців ZМ0+ZM1+ZM2+ZM3 (Фіг.2) центральних зубчастих секторів 11, 19-21 (Фіг.2) програмних коліс 3-6 (Фіг.2) дорівнює ZM/a, або ZM/4 при а=4. Випробовуване колесо 1 виконано з проточками 22 і 23, розділяючими вінець на три окремі зубчасті вінці: центральний 24, наприклад, шириною В і бокові 25 і 26 шириною В/2. Проточки 22 і 23, глибина яких робиться більшою висоти зуба, виконуються для виділення центрального зубчастого вінця 24, як окремого зубчастого колеса шириною В, призначеного для втомних випробувань. Бокові вінці 25 і 26 забезпечують лиш безперервність зачеплення випробуваного колеса 1 з програмними колесами 3-6 і для одержання експериментальних даних можуть не використовува тися. 6 Один із двох довільно взятих зубчастих секторів, наприклад, сектор 11 із двох секторів 11 і 19 з числами зубців ZM0 і ZM1 сусідніх програмних коліс, наприклад, коліс 3 і 4, що входять у зачеплення з центральним вінцем 24 випробуваного колеса 1, розташований всередині, а другий сектор 19 розташований зовні центрального кута між лініями, з'єднуючими центр випробуваного колеса 1 з центрами 7 і 8 сусідніх програмних коліс 3 і 4. Центри сусідніх програмних коліс, наприклад коліс 3 і 4, розташовані з кутовим кроком t a0 , рівним центральному куту зубчастого сектора випробовуваного колеса з числом зубців t Z 0 , рівним сумі двох чисел зубців, перше з яких дорівнює Zб /(ka+m) або Zб /(a+1) при k=1, m=1 або дорівнює, наприклад, Zб /5 при а=4, а друге дорівнює числу зубців ZМ0 центрального зубчастого сектора, наприклад сектора 11 програмного колеса 3, розташованого всередині центрального кута між лініями, які з'єднують центр випробовуваного колеса 1 з центрами сусідніх програмних коліс 3 і 4, тобто t Z0 = Zб / (ka + m) + Z0 . Аналогічно t Z = Zб / (ka + m) + ZM1 . 1 t Z = Zб / (ka + m) + ZM2 . 2 t Z3 = Zб / (ka + m) + ZM3 . У випадку, коли Z0=Z1=Z 2=Z3=ZМ/ai, числа зубців відповідних зубчастих секторів випробовуваного колеса 1 (Фіг.2) рівні між собою і визначаються за залежністю t Z = Zб /(ka + m) + ZM / ai i Оскільки Z ×а ZM = б , (ka + m) то Z б æ 1ö tZ = ç1+ ÷ , i (ka + m) è i ø або Zб i + 1 t Zi = . (ka + m ) i (1) Z Тоді при k=1, m=1 і а=4 і i=4; t Zi = б . 4 Кількість i програмних коліс 3-6 визначається потрібною кількістю секторних ділянок випробовуваного колеса 1, підданим різним навантаженням (кількістю точок кривої втоми) і обмежується лише умовою "сусідства" програмних коліс. Для визначення кутового кроку ta i розташування центрів програмних коліс використовують формулу: o 360 (2) ta × tZ i i Zб o Z 360 Zб Тоді при t Zi = б , ta i = × = 90 o (Фіг.2). 4 Zб 4 Замикаючі зубчасті передачі складаються з центрального колеса 27, установленого на вхідному валу 2 і декількох однакових зубчасти х коліс, 7 37200 наприклад, 28-31, установлених на вихідних валах 7-10 і рівних за кількістю числу програмних коліс, наприклад, чотирьом. Відношення числа зубців центрального колеса 27 до числа зубців зубчасти х коліс 28-31 відрізняється від відношення зубців Zб /ZМ випробовуваних передач пристрою на 1-5%. Привод 32 через муфту 33 зв'язаний з випробовуваним колесом 1. Вхідний вал 2 і ви хідні вали 7-10 з'єднують, відповідно, випробовуване колесо 1, центральне колесо 27 і програмні колеса 3-6, зубчасті колеса 28-31, в замкнуту схему за допомогою жорсткої муфти 34 і фрикційних муфт 35-38 з малим проковзуванням, які містять навантажувальні пристрої 39-42, наприклад, пружинного типу, що забезпечує автономне навантаження кожного із програмних коліс 3-6 крутними моментами Т0, Т1, Т2 і Т3, постійними для кожного програмного колеса зокрема і однаковими або відмінними один від одного, причому Т0