устройство для испытания на прочность зубчатых колес и их элементов

Формула изобретения

Устройство для испытания на прочность цилиндрических зубчатых колес и их элементов, содержащее корпус с установленным в нем испытуемым зубчатым колесом с валом, нагружатель, взаимодействующий с последним переходник в виде рычага, установленного на своей оси с нагружающим элементом в виде сменного платика, застопоренный фланец-рычаг, отличающееся тем, что оно снабжено основанием, цилиндрической зубчатой передачей, расположенной в корпусе и состоящей из испытуемого зубчатого колеса, сопряженного с шестерней, установленных на параллельных валах, расположенных в подшипниках, прямозубым цилиндрическим зубчатым колесом, установленным на валу испытуемого зубчатого колеса, расположенного в подшипниковых опорах, опорой для установки переходника с нагружающим элементом, контактирующим с зубом прямозубого цилиндрического зубчатого колеса, и снабжено стержнем, соединенным с корпусом, а на валу сопряженной шестерни установлен фланец, соединенный с застопоренным фланцем-рычагом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для исследования прочности зубчатых колес и их элементов.

Известно устройство для исследования прочности зубьев колес, содержащее корпус с оправкой для установки испытуемого колеса, нагружатель, взаимодействующий с последним переходник с пазом и размещенный в пазу нагружающий элемент, причем переходник установлен в корпусе с возможностью перемещения в плоскости действия нагружения, опорная поверхность нагружающего элемента и контактирующая с ней одна из поверхностей паза соосны и перпендикулярны плоскости перемещения переходника, нагружающий элемент размещен в пазу последнего с возможностью поворота вокруг оси цилиндров и с зазором между рабочей поверхностью и другой поверхностью паза (SU авторское свидетельство 1580202 А, кл. G 01 М 13/02, опубл. 1990).

Известно устройство для испытания на прочность зубчатых колес и их элементов, принятое за прототип, содержащее корпус с установленным в нем испытуемым зубчатым колесом с валом, нагружатель, взаимодействующий с последним переходник с нагружающим элементом, снабженное антифрикционными втулками, в которых установлено испытуемое зубчатое колесо с валом, имеющим шлицы, соединенное шлицами и винтом с фланцем-поводком (фланцем-рычагом), застопоренным опорной планкой с внешней стороны корпуса, и снабжено планками для страховки от проворота испытуемого зубчатого колеса, а переходник выполнен в виде рычага, установленного на своей оси в корпусе, нагружающий элемент выполнен в виде сменного платика (Ru патент 2139512 С1, кл. G 01 М 13/02, 1998).

Недостатком известного устройства является невозможность определения прочности косозубых, шевронных, с криволинейными и круговыми зубьями, с однопарным и многопарным зацеплением цилиндрических зубчатых колес, в которых, в отличие от прямозубых цилиндрических колес, при вертикальном воздействии нагружателя и нагружающего элемента на зуб испытуемого цилиндрического зубчатого колеса возникает осевая реакция, которую очень сложно компенсировать. Кроме того, для осуществления оптимального контакта нагружающего элемента с зубом испытуемого цилиндрического зубчатого колеса требуется точное совпадение контактируемых сопряженных поверхностей, что затруднительно выполнить на отдельных нагружающих элементах-платиках.

Техническим результатом изобретения является возможность определения нагрузочной способности косозубых, шевронных, с криволинейными и круговыми зубьями, с однопарным и многопарным зацеплением цилиндрических зубчатых колес в целом и отдельных его элементов в условиях воспроизведения реальных нагрузок.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытания на прочность зубчатых колес и их элементов, содержащее корпус с установленным в нем испытуемым зубчатым колесом с валом, нагружатель, взаимодействующий с последним переходник в виде рычага, установленного на своей оси с нагружающим элементом в виде сменного платика, застопоренный фланец-рычаг, снабжено основанием, цилиндрической зубчатой передачей, расположенной в корпусе и состоящей из испытуемого зубчатого колеса, сопряженного с шестерней, установленных на параллельных валах, расположенных в подшипниках, прямозубым цилиндрическим зубчатым колесом, установленным на валу испытуемого зубчатого колеса, расположенного в подшипниковых опорах, опорой для установки переходника с нагружающим элементом, контактирующим с зубом прямозубого цилиндрического зубчатого колеса, и снабжено стержнем, соединенным с корпусом, а на валу сопряженной шестерни установлен фланец, соединенный с застопоренным фланцем-рычагом.

На чертеже показан схематично общий вид устройства в аксонометрической проекции.

Устройство содержит основание 1, разъемный корпус, состоящий из соединенных верхнего 2 и нижнего 3 кожухов, и в котором расположена цилиндрическая зубчатая передача, состоящая из испытуемого зубчатого колеса 4, сопряженного с шестерней 5, установленных соответственно на параллельных валах 6 и 7, расположенных соответственно в подшипниках 8, 9 и 10, 11. Прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо 12 установлено на валу 6 испытуемого зубчатого колеса 4, расположенного в подшипниковых опорах 13 и 14. Нагружатель 15 оперт на переходник 16, который выполнен в виде рычага и установлен в опоре 17 на своей оси 18, и, в свою очередь, он содержит нагружающий элемент 19, который выполнен в виде сменного платика, опирающегося на зуб прямозубого цилиндрического зубчатого колеса 12. Стержень 20 с гайками 21 и 22, установленный жестко на основании 1, соединен с нижним кожухом корпуса 3. На валу 7 сопряженной шестерни 5 установлен фланец 23, соединенный болтами 24 с фланцем-рычагом 25, застопоренным винтами 26 и 27, расположенными соответственно в опорах 28 и 29, установленных жестко на основании 1.

Испытуемое зубчатое колесо 4 и сопряженная шестерня 5 могут быть различных видов (прямозубые, косозубые, шевронные, полушевронные, с криволинейными и круговыми зубьями), как с однопарным, так и с многопарным зацеплением.

Прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо 12 предназначено для передачи нагружающего усилия Р от нагружателя 15 через переходник 16 и вал 6 на цилиндрическую зубчатую передачу, состоящую из испытуемого зубчатого колеса 4, сопряженного с шестерней 5.

Стержень 20 с гайками 21 и 22 предназначен для регулирования положения корпуса, состоящего из кожухов 2 и 3, относительно вала 6 испытуемого зубчатого колеса 4, и соответственно фазы зацепления последнего с сопряженной шестерней 5.

Устройство работает следующим образом.

До начала испытаний выбираются зазоры в кинематической цепи нагружения при номинальной статической нагрузке. Нагружатель 15 воздействует на переходнике 16, который, поворачиваясь на оси 18, через нагружающий элемент 19 передает нагрузку Р на зуб прямозубого зубчатого колеса 12. От действия силы Р возникает крутящий момент М=Рl, где l - расстояние от точки контакта нагружающего элемента 19 с зубом прямозубого зубчатого колеса 12 до центра последнего. Крутящий момент передается от прямозубого зубчатого колеса 12 через вал 6 на испытуемое зубчатое колесо 4, контактирующее с сопряженной шестерней 5. Тогда значение крутящего момента будет определяться зависимостью М= Р₁l₁, где р₁ - усилие, возникающее в зоне контакта зубьев, испытуемого зубчатого колеса 4 и сопряженной шестерни 5; l₁ - расстояние от точки контакта зубьев сопряженной шестерни 5 и испытуемого зубчатого колеса 4 до центра последнего. Крутящий момент передается от сопряженной шестерни 5 на вал 7, а далее - через фланец 23, соединенный болтами 24 с фланцем-рычагом 25, на винты 26 и 27. При этом образуется замкнутая кинематическая цепь, позволяющая одновременно нагружать и испытывать все элементы испытуемого зубчатого колеса 4 и его соединений с валом 6, участвующие в передаче крутящего момента.

Аналогично испытываются и отдельные элементы зубчатого колеса. Состояние испытуемого зубчатого колеса в целом и отдельных его элементов контролируется визуально и с помощью специальных датчиков.

Устройство позволяет испытывать как отдельные элементы зубчатого колеса, такие как зубья, так и всю кинематическую цепь изделия, включая зубья, диск, ступицу, его соединение с валом.