Стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром

Реферат: Стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром містить привод, картер, розміщені в ньому вали для установки випробовуваних коліс, коромисло, натискний ролик і барабан з безперервною зовнішньою поверхнею зі зміщеними вздовж осі барабана секторними поясками, розташованими по периметру барабана в границях секторів з дугами, рівними 360°/а або 360°/(ka+m), де k - ціла частина мішаного числа k m/a, m і а - відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу мішаного числа. Секторні пояски розташовані по одному по периметру в границях кожного із секторів. UA 119290 U (54) СТЕНД ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ЗУБЧАСТИХ КОЛІС ЗА ЗАМКНУТИМ СИЛОВИМ КОНТУРОМ UA 119290 U UA 119290 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до машинобудування, а саме до випробовувальної техніки, і може бути використана при визначенні допустимих напружень на контактну міцність і згин шляхом підсумовування пошкоджень від кожного із навантажень, зокрема і визначення еквівалентного числа циклів навантаження NE за гіпотезою Д.М. Решетова (див. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для вузов. - 4-е изд. Перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989, с. 188-189.). Відомий стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром, що складається із привода, картера, розміщеного в ньому барабана, натискного ролика, коромисла і валів для установки випробовуваних коліс (див. Хрущов м.м. Лабораторные методы испытания на изнашивание материалов зубчатых колес. - М. Машиностроение, 1966. - С. 43-44, рис. 2223). Недолік стенда полягає в неможливості відтворення змінних навантажень на окремих секторах випробовуваних зубчастих коліс. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю і технічному ефекту, що досягається, є стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром, що містить привод, вали для установки випробовуваних коліс, картер, розміщені в ньому коромисло, натискний ролик і барабан з безперервною зовнішньою поверхнею зі зміщеними вздовж осі барабана секторними поясками, розташованими по периметру барабана в границях секторів з дугами, рівними 360 % або 360°/(kа+m), де k - ціла частина мішаного числа k m/а, m і а - відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу мішаного числа (див. А.с. СССР №1597660 G 01 М 13/02). Недолік такого стенда полягає в неможливості підсумовування різних за величиною навантажень на окремих секторах випробовуваних зубчастих коліс різних діаметрів з відношенням числа зубців Zб більшого колеса до числа зубців ZM меншого колеса, рівним мішаному числу K m , де к - ціла частина мішаного числа, m і а - відповідно, чисельник і a знаменник правильного дробу мішаного числа. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу підвищення ефективності і точності випробування зубчастих коліс. Поставлена задача вирішується тим, що секторні пояски розташовані по одному по периметру барабана в границях кожного із секторів. На фіг. 1 показаний стенд, аксонометрія; на фіг. 2 - кінематична схема стенда; на фіг. 3 розріз А-А на фіг. 2 (механізм навантаження); на фіг. 4 - виконання розгортки барабана; на фіг. 5 циліндричний поясок барабана; на фіг. 6 - тороїдний поясок барабана, на фіг.7 - показана епюра сумарного навантаження більшого колеса з числом зубців Zб. Стенд містить нерухомий картер 1,в якому розташовані ведучий 2 і ведений 3 вали, установлені на них технологічні 4-6 і 7-8 зубчасті колеса різних діаметрів що замикаються в контур двома технологічними колесами 9 та 10 різних діаметрів, установлених на допоміжному валу 11, розміщеному на важільному водилі, виконаному у вигляді поворотної навкруг осі ведучого вала 2 люльки 12, привод-двигун 13, кінематично зв'язаний з ведучим валом 2 за допомогою муфти 14, навантажувач 15, відношення числа зубців більшого колеса Z б до числа зубців ZM меншого колеса виражене у вигляді мішаного числа k m , де k - ціла частина a мішаного числа, m і а – відповідно чисельник і знаменник правильного дробу мішаного числа. Тоді, наприклад, при Zб / Zм  5 / 4 , k буде рівним одиниці, т також одиниці, а а - чотирьом. Люлька 12 обладнана пристроєм, що містить барабан 16 і діючий на барабан за допомогою навантажувача 15 натискний ролик 17. Барабан 16 установлено нерухомо на осі 18, розташованій в люльці 12 на підшипниках кочення. Передатне відношення чисел зубців Z19/Z20 зубчастих коліс 19 і 20 дорівнює а/(kа + m) при відношенні чисел зубців Zб/ZM, виражених мішаним числом k m . a Натискний ролик 17 установлено на осі 21, розміщеній на підшипниках в траверсі 22, вільного відносно люльки коромисла 23, установленого на ведучому валу 2 на підшипниках з можливістю коливання навкруг осі. Вісь коливання паралельна осям валів для установки випробовуваних коліс. Оскільки коромисло 23 установлено вільно відносно люльки 12 з можливістю коливання навкруг осі ведучого вала 2, а люлька 12 повертається навкруг осі того ж вала, то натискний ролик 17 і барабан 16 повертаються разом з люлькою, зберігаючи при цьому паралельність осей 21 і 18. 1 UA 119290 U 5 10 15 На зовнішній циліндричній поверхні барабана за рахунок виконання ступінчастих вздовж осі барабана занижень, наприклад занижень 25-27, створені зміщені вздовж осі барабана секторні пояски, наприклад чотири пояски 28-31 шириною h з однаковими дугами α, що перекривають один одного по дузі β (фіг. 4). Перекриття один одного по дузі β секторних поясків забезпечує безперервність контакту барабана з натискним роликом і плавність вступу в контакт кожного наступного секторного пояска барабана. Секторні пояски в осьовому перерізі можуть буди циліндричними (фіг. 5) або тороїдними (фіг. 6). У першому випадку технологія обробки поясків барабана простіша, а в другому складніша. Однак у першому випадку циліндричні пояски більш чутливі в межах ширини пояска до концентрації навантаження, а значить до невизначеності лінії дії результативного навантаження, ніж у другому, яка виникає в результаті неточності монтажу і деформацій елементів пристрою. Зовнішні діаметри барабана і ширина вибираються конструктивно з таким розрахунком, щоб забезпечити технологічність секторних поясків і їх контактну міцність. Кількість секторних поясків дорівнює а або kа + m, а величини їх дуг α пропорційні числам зубців зубчастих секторів Zм/a, або Zб/(ка + m) і визначаються із співвідношень:  360  або 360  ,  , ka  m a 20 25 30 35 40 45 50 при передатному відношенні чисел зубців Zб/ZM, вираженому мішаним числом k m і рівні, a наприклад, 90° або 72°, при k=1, m=1 і а=4. Секторні пояски 28-31 зміщені вздовж осі барабана 16 на однакові або різні відстані t0, t1, t2 один від одного (фіг. 3) і зміщені відносно один одного на величину дуги α. Для випробування зубчастих коліс з передатним відношенням чисел зубців Z б/ZM, вираженому мішаним числом k m , секторні пояски 28-31 (фіг. 1) розташовані по периметру a барабана в межах кожного із секторів з дугами 360°/а або 360°/(kа+m) при передатному відношенні кінематичного ланцюга вал 11 - вісь барабана 16, рівним відповідно а/(kа+m) або (kа+m)/а. Стенд працює наступним чином. Навантаження здійснюють, наприклад, вантажем G на важелі навантаженого вала 15 через траверсу 22 коромисла 23 і рухомі опори осі 21 натискного ролика 17, що діє силою Q на один із поясків, наприклад поясок 30 (фіг. 1, 2 і 3) барабана 16. Так як барабан 16 установлено на осі 18, розміщеній в люльці 12 і перпендикулярній до осей випробовуваних коліс 7 і 8, а геометричні осі барабана 16 і натискного ролика 17 паралельні і лежать в площині, що проходить посередині між замикаючими контур колесами 9 і 10, перпендикулярної до осей випробовуваних коліс 7 і 8, то опори коліс 9 і 10 навантажуються однаковими зусиллями R, величина яких залежить від величини зовнішнього моменту QL, який повертає люльку 12 і розташовані на ній барабан 16 і допоміжний вал 11 навкруг осі ведучого вала. Плече L може бути рівним L1 (фіг. 3). При цьому зубчасте колесо 9 обкочується по колесу 6. Крутний момент через зубчасте колесо 10 і проміжне вільно сидяче колесо 4 передається колесу 5 і валу 3. Різне число зубів Zб/ZM у коліс 9 і 10 обумовлює різницю в кутах повороту валів 2 і 3 і, як наслідок, їх закручування. Крутний момент Т при прикладанні зовнішнього моменту буде пропорціональний відстані між площиною, що проходить через середину одного із секторних поясків, наприклад 30, і віссю ведучого вала 2. Після вмикання приводного двигуна 13 розпочинають проводити випробування. При передатному відношенні Zб/ZM чисел зубців випробовуваних коліс 8 і 7, вираженому мішаним m число k і рівному, наприклад 5/4 при k=1, m=1 і а=4, за час повороту колеса 7 і барабана 16 a відповідно на сектор з числом зубів ZМ/Za або ZM/4 при а=4 і з дугою 360°/а, або 90° при а=4, плече L сили Q змінить свою величину від L0 до L3, в результаті чого зубці секторів з числом зубів ZM/a піддадуться навантаженням Т0, Т1, Т2 і Т3, причому Т 0 < Т 1 < Т 2 < Т 3. 2 UA 119290 U 5 10 Оскільки відношення чисел зубців більшого випробовуваного колеса Zб до чисел зубців ZM меншого випробовуваного колеса вираженого у вигляді мішаного числа k m і дорівнює, a наприклад, 5/4, при k=1, m=1 і а=4, то після кожних k обертів меншого колеса 7 відбувається зміщення відповідно більшого колеса 8 на m секторів, наприклад на один сектор з числом зубців Zм/a, рівним, наприклад, ZM/4 при а=4, контактуючим з секторами більшого колеса з числом зубців Zб/(ka+m) рівним, наприклад, Zб/5 при k=1, m=1 і а=4. По завершенню (kа+m) (або п'яти) обертів меншого колеса 7 при k=1, m=1 і а=4 відносне положення коліс стає вихідним, потім цикл повторюється. В результаті за кожний наступний цикл відбувається підсумовування навантаження зубців кожного із секторів з числом зубців Zб/5 або ZM/a моментами різної величини, наприклад, моментами Т0, Т1, Т2 і Т3 в залежності від кількості секторних поясків на барабані, як показано на фіг. 7. Таким чином, одержані результати дають можливість експериментального уточнення еквівалентного числа циклів навантаження NE за гіпотезою Д.М.Решетова, що підвищує ефективність і точність випробування зубчастих коліс. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Стенд для випробування зубчастих коліс за замкнутим силовим контуром, що містить привод, картер, розміщені в ньому вали для установки випробовуваних коліс, коромисло, натискний ролик і барабан з безперервною зовнішньою поверхнею зі зміщеними вздовж осі барабана секторними поясками, розташованими по периметру барабана в границях секторів з дугами, рівними 360°/а або 360°/(ka+m), де k - ціла частина мішаного числа k m/a, m і а - відповідно, чисельник і знаменник правильного дробу мішаного числа, який відрізняється тим, що секторні пояски розташовані по одному по периметру в границях кожного із секторів. 3 UA 119290 U 4 UA 119290 U 5 UA 119290 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6