Стенд з програмним навантаженням за замкнутим силовим контуром для випробування зубчастих коліс

Стенд з програмним навантаженням за замкнутим силовим контуром для випробування зубчастих коліс, що містить привід, вхідний вал для з'єднання з випробовуваними колесами, вихідний вал, навантажувач, зв'язаний з одним із валів, і замикаючу фрикційну передачу, що містить установлені на одному із валів основний і додаткові набори програмних пакетів дисків з виконаними на них робочими і допоміжними доріжками у вигляді конічних поясків з вершинами конусів, розташованими на осі дисків, диски додаткових наборів повернуті в коловому напрямку один відносно одного так, що крайні праві або ліві твірні секторних відрізків робочих доріжок розташовані одна проти одної в одній діаметральній площині, робочі доріжки дисків основного набору виконані у вигляді замкнутих поясків, а секторні відрізки робочих доріжок дисків кожного із додаткових наборів розташовані з кутовим кроком, рівним, а також кратним 360°/α або 360°/(kα+m), для цих дисків центральні кути і кількість дуг секторних відрізків однакові для U 2 (19) 1 3 зволяє відтворити одночасно на зубцях окремих зубчастих секторів випробуваного колеса навантажень і чисел циклів навантаження, відповідним різним точкам кривої втоми. Відомий також стенд В.А. Стадника для випробування зубчастих передач за замкнутим силовим контуром [А.с. СССР №1700385, кл. G01 М13/02, 1988], що містить привод, вхідний вал для з'єднання з випробуваними колесами, вихідний вал, навантажувач, зв'язаним з одним із валів, і замикаючу фрикційну передачу, що містить установлені на одному із валів основний і додаткові набори програмних пакетів дисків з виконаними на них робочими доріжками у вигляді конічних поясків з вершинами конусів розташованими на осі дисків. Недолік даного стенду - підвищена вібрація при випробуваннях, а також підвищена потреба кількості дисків в пакетах додаткових програмних наборів. Підвищені вібрації викликаються стрибкоподібною (від нуля до максимального значення або навпаки) зміною циркулюючого в контурі моменту і знижують достовірність результатів експерименту. Підвищена потреба кількості дисків в пакетах додаткових програмних наборів визвана тим, що робочі доріжки дисків основного набору програмного пакета виконані переривчастими. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю і позитивному ефекту, що досягається є стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром [А.с. СССР №1746240, кл G01М 13/02, 1989], що містить привод, вхідний вал для з'єднання з випробовуваними колесами, вихідний вал, навантажувач, зв'язаний з одним із валів, і замикаючу фрикційну передачу, що містить установлені на одному із валів основний і додаткові набори програмних пакетів дисків з виконаними на них робочими і допоміжними доріжками у вигляді конічних поясків з вершинами конусів, розташованими на осі дисків, диски додаткових наборів повернуті в коловому напрямку один відносно одного так, що крайні праві або ліві твірні секторних відрізків робочих доріжок розташовані одна проти однієї в одній діаметральній площині, робочі доріжки дисків основного набору виконані у вигляді замкнутих поясків, а секторні відрізки робочих доріжок дисків кожного із додаткових наборів розташовані з кутовим кроком рівним, а також кратним 360°/а або 360°/(kа+m), для цих дисків центральні кути і кількість дуг секторних відрізків однакові для кожного програмного пакета зокрема і не перевищують, відповідно центральні кути 360°/а або 360°/(kа+m) і числа (а) і (kа+m), де k m ціла частина змішаного числа k , (m і а) відповіa дно чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа. Недолік даного стенду полягає в тому, що числа циклів навантаження зубців окремих секторних відрізків випробовуваного колеса за час випробування залишаються однаковими для всіх секторних відрізків. Тому втомне викришування або злом зубців виникає в першу чергу на тих секторних відрізках випробуваних коліс, які піддані найбільшому навантаженню. В зв'язку з цим для визначення границь витривалості на контактну міцність і згин і побудо 45487 4 ви кривої витривалості потрібно виконати декілька серій експериментів, причому кожна серія експериментів проводиться при визначеному навантаженні, створюваним навантажувачем. Випробування при других рівнях навантаження повинні виконувати в іншій серії експериментів і вимагають для кожного експерименту одну пару зубчатих коліс, а у випадку поломки першого ж зуба подальші випробовування стають неможливими, внаслідок чого втрачається вся інформація про залишкові ресурси незломаних зубців, що вимагає великої кількості коліс, знижує продуктивність і достовірність результатів випробування [Хрущов М.М. Лабораторные методы испытания на изнашывание материалов зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1966, стр. 66-67]. Крім того, для дослідження на відомому стенді спрацювання, шорсткості, температури поверхонь зубців і критерію заїдання, площі і кількості ямок втомного викришування, а також умов створення мастильних шарів на різних етапах випробовування (при різних числах циклів навантаження від початку випробовування) при різних навантаженнях вимагається в залежності від задачі випробувань або зупинка стенда на час контролю зубців без заміни зубчастих коліс, або зупинка стенда з заміною випробуваних коліс на кожному етапі випробування, а дослідження структури поверхневих шарів зубців неможливо взагалі, так як в цьому випадку вимагається руйнування зубців. Необхідність зупинки стенда для контролю зубців на проміжних етапах знижує продуктивність випробування і достовірність одержуваних результатів, оскільки перерва у випробовуваннях, а також випробування зубчастих коліс при різних рівнях навантаження в різний час змінює температурний режим, умови мащення і інші параметри навантаження зубчастих коліс. В основу корисної моделі, що заявляється поставлено задачу скорочення часу випробувань і кількості випробовуваних коліс, необхідних для визначення границі витривалості або побудови кривої втоми шляхом модифікації додаткових наборів програмних пакетів дисків і обладнання стенда навантажувальним колесом, призначеним для зачеплення з випробовуваним колесом, а також підвищення достовірності результатів випробувань шляхом забезпечення можливості відтворення різних за величиною навантажень і чисел циклів навантажень на зубцях окремо виділених секторних відрізків випробовуваних коліс. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що в стенді для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром, що містить привод, вхідний вал для з'єднання з випробовуваними колесами, вихідний вал, навантажувач, зв'язаний з одним із валів, і замикаючу фрикційну передачу, що містить установлені на одному із валів основний і додатковий набори програмних пакетів дисків з виконаними на них робочими і допоміжними доріжками у вигляді конічних поясків з вершинами конусів, розташованими на осі дисків, диски додаткових наборів повернуті в коловому напрямку один відносно одного так, що крайні праві або ліві твірні секторних відрізків робочих доріжок роз 5 ташовані одна проти однієї в одній діаметральній площині, робочі доріжки дисків основного набору виконані у вигляді замкнутих поясків, а секторні відрізки робочих доріжок дисків кожного із додаткових наборів розташовані з кутовим кроком рівним, а також кратним 360°/а або 360°/(kа+m), для цих дисків центральні кути і кількість дуг секторних відрізків однакові для кожного програмного пакета зокрема і не перевищують відповідно, центральні кути 360°/а або 360°/(kа+m) і числа (а) і (kа+m), де m k - ціла частина змішаного числа k , m і а відпоa відно чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа, згідно з корисною моделлю, кількість додаткових наборів програмних пакетів дисків менша числа а, або числа (kа+m), стенд обладнаний навантажувальним колесом, призначеним для зачеплення з випробовуваним колесом і установленим на одному валу з програмними пакетами дисків, вінець навантажувального колеса складений зі зміщених уздовж осі колеса центральних і бокових секторів, зубчастих і зі зрізаними зубцями, виконаних почергово в шаховому порядку і розташованими з такими ж кутовими кроками як і секторні відрізки робочих доріжок додаткових наборів програмних пакетів дисків, кількість центральних секторів зі зрізаними зубцями рівна кількості додаткових наборів, а їх центральні кути різні і дорівнюють центральним кутам секторних відрізків робочих доріжок дисків, відповідно кожного із додаткових наборів зокрема, навантажувальне колесо повернуте в коловому напрямку по відношенню до програмних пакетів таким чином, що найменший центральний кут бокових зубчастих секторів розташований проти одного із центральних кутів секторних відрізків допоміжної доріжки додаткового програмного набору з найменшою довжиною дуги. На Фіг.1 показана схема загального виду стенда; на Фіг.2 - варіант виконання дисків основного програмного пакета дисків; на Фіг.3 - розріз В-В на Фіг.2; на Фіг.4, 6, 7 - варіанти виконання дисків додаткових наборів програмного пакета дисків; на Фіг.5 - розріз С-О-С на Фіг.4; на Фіг.8 - вид А-А на Фіг.1; на Фіг. 9 - навантажувальне колесо; на Фіг.10 - розгортка навантажувального колеса; на Фіг.11 діаграма чисел циклів навантаження і крутних моментів на секторних відрізках випробовуваного колеса; на Фіг.12 - крива втоми, одержувана на центральному вінці випробуваного колеса. Стенд містить зубчасту передачу і замикаючий пристрій, змонтовані в окремих картерах. Зубчаста передача складається із 2 коліс 1 і 2 з числами зубців, рівними, відповідно ZM і ZБ. Одне із коліс, наприклад, колесо 1, має менший діаметр, чим колесо 2, є навантажувальним колесом. Замикаючий пристрій складається з двох пакетів дисків, базового 3 і програмного 4. Вихідний вал 5 і вхідний 6 з'єднують відповідно випробовуване колесо 2, базовий пакет дисків 3 і навантажувальне колесо 1, програмний пакет дисків 4 в замкнуту схему за допомогою жорстких муфт 7 і 8. Привод 9 через муфту 10 зв'язаний з одним із валів. Навантажуючий пристрій 11, наприклад, пружинного типу, 45487 6 установлено на одному із валів, наприклад, на вихідному валу 5. Відношення числа зубців ZБ більшого колеса 2 до числа зубців ZM меншого колеса 1 дорівнює m змішаному числу k , де k - ціла частина змішаa ного числа, m і а - відповідно чисельник і знаменник правильного дробу змішаного числа. Наприклад, якщо відношення чисел зубців ZБ і ZM 1 прийняти рівним 1 , то "k" буде дорівнювати оди4 ниці, "m" – також одиниці, а "а" - чотирьом. Базовий пакет дисків 3 установлений на шліцах на одному із валів, наприклад, на вихідному валу 5 з випробовуваним колесом 2 і складається із декількох центральних дисків 12, розташованих між двома крайніми дисками 13 і 14. Обидві бокові поверхні центральних дисків 12 і одна із бокових поверхонь крайніх фланцевих дисків 13 і 14 виконані конічними з вершинами конусів, розташованих на осі дисків. Кути конусності центральних 12 і крайніх фланцевих дисків рівні відповідно 2δ і δ. Програмний пакет дисків 4 установлений на шліцах на одному із валів, наприклад, на вхідному валу 6 з навантажувальним зубчастим колесом 1 і складається із основного набора дисків 15 (Фіг.2 і 3) і декількох додаткових наборів дисків, наприклад, дисків 16-18. Кількість додаткових наборів дисків, наприклад, дисків 16-18 (Фіг.4-7), менша числа "а" і визначається кількістю секторних відрізків випробовуваного колеса 2, підданим різним числам циклів навантаження відмінним від максимального числа циклів навантаження за час випробування і рівним, наприклад, 3 при а=4. Бокові поверхні дисків 15 споряджені робочими 19 (Фіг.2), а диски 16-18, додаткових наборів, робочими 20-22 і допоміжними 23-25 конічними доріжками (Фіг.2-7) з вершинами конусів, розташованих на осі дисків. Робочі доріжки 19 виконані на дисках 15 основного набору у вигляді замкнутих конічних поясків 19 (Фіг.2), а на дисках 16-18 додаткових наборів у вигляді секторних відрізків 20-22 конічних поясків з кутом конусності 2δ, які мають однакові середні діаметри dPП менші або більші початкового діаметра dП навантажувального зубчатого колеса 1, установленого на одному валу 6 з програмним пакетом 4 і прийняті, наприклад, меншими dП, тобто dPП < dП (Фіг.1-7). Кількість секторних відрізків конічних поясків робочих доріжок дисків 16-18 кожного із додаткових наборів однакова і не перевищує число "а", і дорівнює, наприклад, 4 при а=4, а їх дуги різні і дорівнюють, наприклад, β1, β2, β3, причому β1