Устройство для усталостных испытаний зубчатых колес

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное выкрашивание. Цель изобретения - сокращение времени испытаний , числа испытуемых колес, повышение надежности и достоверности испытаний. Устройство содержит испытуемое и программные зубчатые колеса с соотношением зубьев, равным смешанному числу km/a. Каждое из колес имеет зубчатый венец, состоящий из центральной и двух боковых частей , каждая из которых разделена на секторы, чередующиеся между собой в шахматном порядке. Выбор количества зубьев в секторах и на всех зубчатых колесах по определенному закону позволяет осуществить необходимый закон нагружения исследуемых зубьев испытуемого колеса. Причем испытания не прерываются при поломке одного или нескольких зубьев, а продолжаются до выхода из строя всех зубьев, что сокращает время на переналадку устройства и позволяет довести эксперимент до конца . 1 з.п.ф-лы, 13 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 M 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694942./28 (22) 24.05.89 (46) 07,07.92. Бюл, hh 25 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А. Стадник (53) 621.833 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1019255, кл, 6 01 М 13/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1432366, кл. G 01 М 13/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ

ИСПЫТАНИЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, изгибную прочность и усталостное выкрашивание. Цель изобретения — сокращение времени испыИзобретение относится к машинострое. нию, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании зубчатых колес на износ, иэгибную прочность и усталостное выкрашивание.

Известно устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее зубчатые «олеса различных диаметров, на венце одного иэ которых выполнены смещенные вдоль оси центральный и боковые зубчатые сектора и сектора со срезанными зубьями на них, а другое колесо выполнено трехвенцовым.

Недостаток этого устройства заключается в том, что испытание зубчатых колес происходит при повышенных вибрациях, которые вызываются циклическим смещением таний, числа испытуемых колес, повышение надежности и достоверности испытаний.

Устройство содержит испытуемое и программные зубчатые колеса с соотношением зубьев, равным смешанному числу km/a.

Каждое из колес имеет зубчатый венец, состоящий из центральной и двух боковых частей, каждая из которых разделена на секторы, чередующиеся между собой в шахматном порядке. Выбор количества зубьев в секторах и на всех зубчатых колесах по определенному закону позволяет осуществить необходимый закон нагружения исследуемых зубьев испытуемого колеса. Причем испытания не прерываются при поломке одного или нескольких зубьев, а продолжаются до выхода из строя всех зубьев, что сокращает время на переналадку устройства и позволяет довести эксперимент до конца. 1 з.п.ф-лы, 13 ил, линии действия нагрузки вдоль оси колеса при его вращении, что ограничивает быстроходность передачи и снижает точность получаемых экспериментальных данных, Наиболее-близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее испытуемое и программное зубчатые колеса разных диаметров, отношения числа зубьев ЕБ большего колеса к числу ka + m u числа.зубьев ZM меньшего колеса к числу а одинаковы и равны целому числу, не равному единице, где k — целая часть смешанного числа —, m и а — соответственно числитель

m а и знаменатель правильной дроби смешанс ного числа, венец программного колеса составлен иэ смещенных вдоль оси центральных и боковых секторов; зубчатых и со срезанными зубьями, выполненных чередующимися в шахматном порядке с шагом, равным или кратным Z /a для меньшего и

Zef(ka + m) для большего программного колеса. Количество программных колес равно единице, количество центральных и боковых зубчатых секторов меньше числа а для меньшего и (ka + m) для большего программных колес, а числа зубьев на центральных зубчатых секторах различны, поэтому усталостное выкрашивание или излом зубьев в первую очередь произойдет на тех секторных участках, которые при одинаковой нагрузке подвержены большему числу циклов нагруження, ч- о ip=6, c r для каждого опыта

ОднО испытуемое кОлесо, Целью изобретения является сокращение времени испытаний, числа испытуемых колес, повышение надежности и достоверности испытаний.

Укаэанная цель достигается тем, что количество программных колес не превосходит числа ka+ m — 1 для меньших и а+ 1 для больших, количество центральных и боковых зубчатых секторов программных колес соответственно для меньших равно не более.а и для больших не более ka + m, числа зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес в отдельности одинаковы и меньше Z /а для меньших и

Ze/(ka+ m) для больших программных колес, суммарное число зубьев центральных зубчатых секторов для меньших колес равно

Z

Кроме того, иСпытуемое или программные колеса снабжены дополнительными боковыми зубчатыми венцами, венец испытуемого колеса составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и Ьоковых секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес и расположенных с.шагом, равным числу зубьев Z„/а для меньшего и Ze/(ka+ m) для большего испытуемых колес, выполненными чередующимися в шахматном порядке. При этом количество групп центральных сектор5 ных участков равно количеству программных колес, группы секторных участков испытуемого колеса и центры программных колес смещены друг относительно друга на одинаковый угловой шаг, суммарное коли10 чество центральных секторных участков со срезанными зубьями и каждой группе и количества центральных зубчатых секторов соответствующего этой группе программного колеса равно числу а для

15 меньшего и ka + m для большего испытуемых колес, а ширина центральных секторов программных колес или центральных секторных учас1ков испытуемого колеса но крайней мере не меньше суммарной шири20 ны центральных и боковых секторных участков. испытуемого колеса или центральных и боковых секторов программных колес с дополнительными боковыми зубчатыми венцами.

25 На фиг, 1 изображен стенд замкнутого контура с устройством для усталостных испытаний зубчатых колес; на фиг, 2 — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг, 3 — вариант выполнения устройства; на фиг. 4 и 5 — диаграммы

30 чисел циклов нагружения и крутящих моментов на центральных секторных участках испытуемого колеса; на фиг. 6-10 — развертки программных и испытуемого колес при одном из вариантов их выполнения; на фиг.

35 11 — 13 — соответствующие диаграммы чисел циклов нагружения и крутящих моментов на центральных секторных участках испытуемого и программного колес.

Стенд содержит устройство для устало40 GTHblx испытаний зубчатых колес и замыкающие зубчатые передачи, смонтированные в отдельных картерах, Устройство состоит из испытуемого колеса 1, установленного на валу 1, и нескольких программных колес, 45 например 3 — ", установленных на выходных валах 7 — 10 и зацепляющихся с испытуемым колесом 1, причем диаметр испытуемого колеса 1 больше диаметров программных колес 3 — 6, 50 Отношение числа зубьев Ze большего колеса 1 к числу зубьев Z> меньших колес

3-6 равно смешанному числу k —, где k— а целая часть смешанного числа, m и а — соот55 ветственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа, Например, если отношение чисел зубьев Ze

1 и ZM применять равным 1 —, то k равно

4 единице, m — также единице, а — четырем, 1746241

Количество программных колес, например, колес 3-6, установленных на выходных валах 7 — 10 не превосходит число а и равно, например, четырем.

Венец каждого из программных колес

3 — 6 в отдельности, например колеса 3; состоит из смещенных вдоль оси нескольких центральных секторов, например, 11 — 14 с одинаковыми числами зубьев, например

Z o, меньшими ZM/a, и отделенных от них технологическими проточками 15 и 16 боковых секторов 17 — 20, чередующихся в шахматном порядке с центральными 21 — 24 и боковыми 25 — 28 секторами со срезанными зубьями, расположенными с шагами, равными числу зубьев ZM/à, равными, например, ZM/4 при а = 4, Аналогично венцы программных колес

4, 5 и 6 состоят иэ смещенных вдоль оси центров 29, 30 и 31 с одинаковыми числами зубьев, равными соответственно 2«, ZMz u

ZM3, и боковых зубчатых секторов, чередующихся в шахматном порядке с центральными и боковыми секторами со срезанными зубьями, расположенными с шагами, равными, а также кратными числу зубьев ZM/à, равными, например, Z /4, Z /4 и Zp/2 для программного колеса 4; 2 для программного колеса 6.

Количество центральных и боковых секторов CMi каждого иэ программных колес

3 — 6 в отдельности отлично друг от друга, не превосходит число а и равно, например, Смо

= 4 для программного колеса 3; См1 = 3 для программного колеса 4; Смг =2 для программного колеса 5; Смз = 1 для программного колеса 6.

Сумма числе зубьев 2мо, 2м1, 2мг и Zw3 центральных зубчатых секторов, взятых по одному на каждом из программных колес 3, 4, 5 и 6, равна ZM/a или ZM/4 при а = 4. Числа зубьев 2мо, 2«, Zì2 и ZM3 центральных зубчатых секторов программных колес 3, 4, 5 и

6 могут быть различными или одинаковыми, равными, например, ZM/à i, где 1 — количество программных зубчатых колес.

Испытуемое колесо 1 выполнено с проточками 32 и 33, разделяющими зубчатый венец на три отдельных зубчатых венца: центральный 34, например, шириной В и боковые.35 и 36 шириной В/2, Проточки 32 и 33, глубина которых больше высоты зуба, выполняются для выделения центрального-зубчатого венца 34, как отдельного зубчатого колеса шириной В, предназначенного для усталостных испытаний. Боковые венцы 35 и 36 обеспечивают лишь непрерывность зацепления испытуемого колеса 1 с программными колесами

3 — 6 и для получения экспериментальных данных могут не использоваться.

Один из двух произвольно взятых центральных зубчатых секторов, например, сек5 тор 13 из двух секторов 13 и 29 соседних программных колес, например колес 3 и 4, зацепляющихся с центральным венцом 34 испытуемого колеса 1, расположен внутри, а второй сектор 29 расположен снаружи

10 центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса 1 с центрами соседних программных колес 3 и 4.

Центры соседних программных колес, например, 3 и 4 расположены с угловым

15 шагом та, равным центральному углу зубчатого сектора испытуемого колеса 1 с числом зубьев tzo, равным сумме двух чисел зубьев, первое из которых равно 2в/(ka+ m) . или 26/(a + 1) при k = 1, m = 1 или равно, 20 например, 26/5 при а = 4, а второе равно числу зубьев 2>о центрального зубчатого сектора, например сектора 13 программного колеса 3, расположенного внутри центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса 1 с центрами соседних программных колес 3 и 4, т.е.

tzo = 26/(ka + m) + 2мо.

Аналогично tz) = Za/(ka + m) + Z«;

tzz = Za/(ka+ в) + 2мг:

35 тгз = Z6/(ka+ m)+ 2мз.

В случае, когда ZMo = 2« = 2мг = ZM3 =

=2м/а

40 числа зубьев tzo, tz1, tz2 и tz3 соответствующих зубчатых секторов испытуемого колеса

1 (фиг. 2) равны между собой и определяются по зависимости

45 tzi = Z6/(ka+ m)+ 2

Поскольку ZM = —, то

Zs a (ЕГ+гп

Z6 i+1 (Ы3+%)

Тогда при k - 1, m = 1, а = 4 и i = 4

tzi = Zs/4.

Для определения углового шага tm расположения центров программных колес 3 — 6 используют формулу

tea= Z tzl

360 (2)

26 л

360 б о

Тогда Il p> 121 = б/4 ти =;;т (фиг. 2).

Замыкающие зубчатые передачи состоят из центрального колеса 38, установленного на входном валу 2, и нескольких одинаковых зубчатых колес, например, колес 39 — 42, установленных на выходных ва-, -лах 7 — 10 и равных rio количеству числу программных колес, например четырем, О < но;ь.ем и; c; . 3> 1. û цен рэльного колеса 38 к числу зубьев зубчатых колес

39 — 42 отлично от отношения чисел зубьев

Z6/Zм испытУемых пеРеДач Ус Ройства на

1 — 57;. Привод 43 через муфту 44 связан с испытуемым колесом 1, Входной 2 и выходные 7 — 10 валы соединяют соответственно испытуемое колесо 1, - центральное колесо 38 и программные колеса 3 — 6 и зубчатые колеса 39 — 42 в замкнутую схему с помощью жесткой муфты 45 и фрикционных муфт 46-49 с малым проскальзыванием, содержащих нагружающие устройства 37, 50 — 5?, например, пру>кинного типа, что обеспечивает автономное на-: гружение каждого из программных колес

3 — 6 крутящими моментами ТО, Т1, Т2 и ТЗ, постоянными дпя каждого программного колеса в отдельности и отличными друг от друга, причем To < Т1 < Т2 < Тз, Тогда и ри отношении чисел зубьев

Z6/Z, равном k — (ка + т)/а, или, как

Гп а

1частный случай при k = 1, m = », равном 1=

=(а+ 1)!а или 1= 5/4 при а =4, на централь4 ном венце 34 испытуемого колеса 1 можно получить пять секторов, содержащих по

Z6/(а+ 1) или Z6/5 зубьев при а = 4, в пределах каждого из которых имеется по четыре секторных участка с числом зубьев ZMo, ZM1, ZM2 И Емэ, ПадВЕржЕННЫМ В "àÂÈÑÈÌÎÑòÈ От количества центральных зубчатых секторов на каждом из программных колес 3 — 6, не превосходящего числа а и равного, напри* мер, Смо = 4, См» = 3, Смг = 2 и Смз = 1, различным числам циклов нагружения, равных соответственно 4N, 3N, 2N и й, и величинам крутящих моментов То, Т1, Т2 и Тз, причем То < Т1 < Т2 < Тз (фиг, 4), Различнйм величинам чисел циклов нагружения и крутящих моментов могут быть подвержены также зубья секторных участков и меньшего испытуемого колеса.

Для этого программные колеса выполняются большего диаметра, чем испытуе5 мое, а их количество не превосходит число а + 1 и равно, например, 5 при а = 4 (фиг. 3).

Количество центральных и боковых зубчатых секторов Сц каждого из программных колес в отдельности отлично друг от друга и

10. не превосходит число ka+ m и равно, например, соответственно дпя каждого из пяти программных колес Сбо= 5, Сб»= 4, С62 = 3, Сбз=2 и С64=1, Числа зубьев центральных зубчатых

15 секторов каждого из программных колес в отдельности одинаковы и равны Záo Z61 Z62 .

".! Z64 при этом Zoo " б1 + Еб2 + Ебз + 764 =

=Z6/(ka + m).

Один из двух произвольно взятых цент20 рэпьных зубчатых секторов, например сектор Z61 из двух секторов Z61 и Z62 соседних программных колес, зацепляющихся с центральным венцом испытуемого колеса, расположен внутри, а второй сектор Z62

25 снаружи центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес.

Центры программных колес расположены с шагом uxor, равным центральному углу

30 зубчатого сектора испытуемого колеса с числом зубьев ez<, равным разности между двумя числами зубьев, первое из которых равно или кратно ZM/а, а второе — числу зубьев центральных зубчатых секторов про35 граммных колес, расположенных снаружи центрального угла между линиями, соединяюшими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес, т.е.

tzo = ZM/à — Z6o; 40 tz1 = ZM/а Z61

tZ2 = 7м/а -62

МЗ = Zì/a 63 ту4 = Ъм/а — Z64.

В СдучаЕ, КОГда Z60 - Z61. = Z62 = .6З =

45 Z64=Z6/(ka+ m) 1, числа зубьев tzo, tz1, из и

tz4 зубчатых секторов испытуемого колеса равны между собой и определяются по зависимости

tzl = ZMla — Z6/(ka+ m) i.

Поскольку Z6/(ka + m) = ZM/а, то

2м 1 . 1 — 1 т = — (» --)= — —. (3) а 3 а

55 Тогда и ри а = 4,! - 5 tZ1 " ZM/5.

Для определения углового шага t а расположения центров программных колес используют формулу

1746241

360

ten = tzi, (4) Очевидно, что при tzl = ZM/5 tea = 72 .

Тогда и ри отношении чисел зубьев

Ze/ZM, равном k —, на центральном венце меньшего испытуемого колеса можно получить четыре сектора, содержащих по ZM/а или ZM/4 зубьев при а = 4, в пределах каж10 дого иэ которых имеется по пять секторных участков с числом зубьев Zeo, Zet, Ze2, Ze3 и

Ze4, подверженным в зависимости от количества центральных зубчатых секторов Св на каждом иэ пяти программных колес, не превосходящего число (ka + m) и равного, например, 5, 4, 3, 2 и 1;-различным числам циклов нагружения, равных, соответственно 5N, 4N, 3N, 2N и N, и величинам крутящих моментов То, Т1; Т, Тз и Т4, причем То< Т1 <

Тз < Т4 (фиг. 5).

Для обеспечения равенства чисел циклов нагружения зубьев центральных секторов каждого из программных колес в отдельности и чисел циклов нагружения зубьев отдельных центральных секторов участ- ков испытуемого колеса, отдельно выделенные группы которых зацепляются с центральными зубчатыми секторами определенных программных колес, испытуемоз 1 или программные 30

3 — 6 колеса, например программные колеса 3—

6, снабжены дополнительными боковыми зубчатыми венцами 53 и 54 с одинаковыми числами зубьев на них, равными ZM, отделенными от боковых секторов 17-20 технологиче- 35 скими проточками 55 и 56, Ширина боковых зубчатых секторов 1720, а также ширина дополнительных боковых зубчатых венцов 53 и 54 колес 3 — 6 выбираются. иэ условия обеспечения кон- 40 тактной прочности или на изгиб расположенных на них зубьев за время испытания зубьев центральных зубчатых секторов 11—

14 и равны не менее ширины центральных зубчатых секторов, например B/2.

Кроме того, венец испытуемого колеса 1 составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп, например четырех (фиг.

10), центральных 57 — 60 и боковых 61 — 64 секторных участков, зубчатых (участки 57, 59 и

63, 64) и со срезанными зубьями (участки 58, 60 и 61, 62), с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каж- 55 дого из программных колес, например ZMo, Z t, Еьа, Е з, и расположенных с шагом, равным числу зубьев Ze/(ka + m) или Ze/5 при k=1, е=1 и а=4.

Центральные 57-60 и боковые 61-64 секторные участки, зубчатые (участки 57, 59.

63 и 64) и со срезанными зубьями (участки

58, 60, 61 и 62), выполнены чередующимися в шахматном порядке.

Количество групп центральных секторных участков равно количеству программных колес, например 4.

Секторные участки, зубчатые и со срезанными зубьями, принадлежащие к каждой группе в отдельности и имеющие числа, соответственно, зубьев и срезанных зубьев, равные ZMo, Ем1, Лм2 и ZMa, расположены в пределах секторов с числом зубьев Z6/(ka +

m) или Ze/5 при k = 1, m = 1 и а = 4.

Группы секторных участков расположены по периметру испытуемого колеса в той же последовательности, например Z o, ZMt, ZMg и Емз, и смещены друг относительно друга на тот же шаг, например tzo, тл, tzz и tzc, что и центры соответствующих им программных колес 3 — 6, Суммарное количество центральных секторных участков со срезанными зубьями

bei в каждой группе в отдельности и количества центральных зубчатых секторов C i соответствующего этой группе программного колеса равно числу (ka + m) или 5 при k = 1, гп = 1 и а = 4.

Поскольку количество центральных зубчатых секторов Смо См1, См2 и Смз программных колес 3 — 6 равно соответственно 4, 3, 2 и 1, то количество центральных секторных участков со срезанными зубьями в каждой группе в отдельности равно соответственно для группы с числом зубьев Z>o beo = 1, с числом зубьев ZMt Ьу = 2, с числом зубьев

ZMz bm=3. счислом зубьев Z„a Ья=4.

Центральные секторные участки со срезанными зубьями, принадлежащие одной и той же группе, обозначены на фиг. 10 оди-. наковыми геометрическими фигурами.

Ширина центральных секторных участков 57 — 60 испытуемого колеса 1 по крайней мере не меньше суммарной ширины центральных и боковых секторов программных колес 3 — 6, снабженных дополнительными боковыми зубчатыми венцами 53 и 54, и равна, например, L, где L — суммарная ширина центральных и боковых секторов колес

3 — 6.

Проточки 65 и 66 делят центральные зубчатые сектора испытуемого колеса 1 на основные центральные зубчатые сектора 67 и вспомогательные 68 и 69.

Ширина боковых зубчатых секторов 70 и 71 (позиции остальных боковых зубчатых секторов не показаны) и вспомогательных

12 центральных зубчатых секторов 67 выбирается из условия обеспечения контактной прочности или на изгиб расположенных на них зубьев за время испытания и должна быть равна не менее половины ширины ос- 5 новных центральных зубчатых секторов 67, например В/2, Проточки 32, ЗЗ, 65 и 66, глубина которых больше высоты зуба, выполняются для выделения основных 67 и вспомогательных 10

68 и 69 центральных зубчатых секторов. Основные центральные зубчатые сектора 67 шириной В предназначены для усталостных испытаний, а боковые 70, 71 и вспомогательные центральные 68 и 69 зубчатые сектора 15 обеспечивают лишь непрерывность зацепления испытуемого колеса 1 с программными колесами 3 — 6 и для получения экспериментальных данных могут не использоваться. 20

В случае, когда испытуемое колесо меньше программных колес (не показано),, секторные участки в каждой группе в отдельности расположены с шагом, равным числу зубьев ZM/а, а суммарное количество 25 центральных секторных участков bMI со срезанными зубьями в каждой группе в отдельности и количества центральных зубчатых секторов Сц соответствующего этой группе программного колеса равно числу а, т,е. bMI 30

= Се=а.

Стенд работает следующим образом.

Производят регулировку нагружающих устройств 37, 50 — 52 на величину необходимых по условиям эксперимента усилий, воз- 35 действующих на диски фрикционных муфт

46-49, затем включают привод 43 и приводят во вращение все элементы стенда, Поскольку отношение числа зубьев цен- . трального колеса 38 к числу зубьев зубчатых 40 колес 39 — 42 замыкающих передач отлично от отношения чисел зубьев Z6/ZM испытуе-. мых передач устройства на 1 — 5, то в результате вращения элементов стенда происходит автономное нагружение каждо- 45 го иэ программных колес крутящими моментами постоянной величины, возникающими эа счет сил трения,при малом проскальзывании дисков фрикционных муфт 46 — 49.

При отношении чисел зубьев Z6 к ZM 50 зубчатых колес 1 и 3-6, определяемом в общем случае по зависимости (ka + m)/e (и,, как частный елучай, из отношения (а + 1/а при m и К равных единице) и равном, напри- мер, 5/4 при а = 4, после каждого оборота 55 программных колес 3 — 6 происходит их смещение относительно испытуемого колеса 1 и на один сектор с числом зубьев ZM/а, равным, например,2м/4 при а = 4, контактирующий с секторами испытуемого колеса 1 с числом зубьев Z6/(а 3 1), равным, например, Z6/5 при а =4. По завершении(а+ 1) или пяти оборотов при а = 4 программных колес 3 — 6 относительное положение колес 1 и 3 — 6 становится исходным, затем цикл повторяется.

Поэтому каждый из а секторов, или из четырех секторов при а = 4, программных колес

3 — 6 с числом зубьев на каждом секторе, равным ZM/а или ZM/4, периодически, каждые (а + 1) или каждые 5 оборотов при а =4 контактирует последовательно с каждым из (а+.1) или из пяти секторов при а = 4 испытуемого колеса 1 с числом зубьев на каждом секторе, равным Z6/(а + 1) или Z6/5 при а =

Так как количество CMI центральных зубчатых секторов каждого из программных колес 3 — 6 в отдельности отлично друг от друга и не превосходит число а, например CMo = 4, См1 = 3, Смг = 2 Смз = 1, зубчатые сектора на каждом из программных колес 3 — 6 расположены с шагом, равным, а также кратным числу зубьев ZM/à, а их числа зубьев меньше

ZM/а, то каждый из центральных зубчатых секторов, принадлежащих одному и тому же программному колесу, контактирует с. одними и теми же центральными секторными участками испытуемого колеса 1, расположенными с шагом, равным Z6/(а + 1).

Поскольку один из двух произвольно взятых зубчатых секторов, например сектор

13 из двух секторов 13 и 29 соседних программных колес, например колес 3 и 4, зацепляющихся с центральным венцом 34 испытуемого колеса 1, расположен внутри, а второй сектор 29 расположен снаружи центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса 1 с центрами соседних программных колес, например, колес 3 и 4, а шаг расположения центров соседних программных колес, например колес 3 и 4, определяется как сумма двух чисел зубьев, первое иэ которых равно

Z6/(à + 1), а второе равно числу зубьев ZMO сектора 13, расположенного внутри центрального угла между линиями, соединяющими центр испытуемого колеса с центрами соседних программных колес 3 и 4. то центральные секторные участки испытуемого колеса 1 с числами зубьев ZMO и Z», контактирующие с центральными зубчатыми секторами 13 и 29, не совпадают, а расположены рядом в пределах каждого иэ секторов с числом зубьев Z6/(а + 1).

Аналогично расположены на центральном венце 34 испытуемого колеса в пределах каждого иэ.секторов с числом зубьев

Z6/(а+ 1) секторные участки с числами зубьев 2» и 2м2, 2м2 и Емз, 2мз и ZM4, контакти13

1746241

5

20

40

50

55 рующие с центральными зубчатыми секторами 29-31 и 13 соседних программных колес 4 и 5, 5 и 6, 6 и 3, Поскольку количество программных колес не превосходит число а и равно, например, четырем, а сумма чисел зубьев центральных зубчатых секторов, взятых по одному на каждом из программных колес

3-6 в отдельности, равна Ем/а, то на центральных венцах испытуемого колеса 1 в и ределах каждого из секторов с числом зубьев

Еь/(а + 1) получают по четыре секторных участка с числами зубьев ZMo, Z<>, Ем2, Емз, расположенных.в той же последовательности, как и центры программных. колес 3 — 6, и каждый в отдельности контактирует с центральными зубчатыми секторами соответствующего программного колеса 3 — 6.

Поскольку цикл нагружения повторяется каждые (а+ 1) оборот программных колес

3 — 6 и а оборотов испытуемого колеса 1, или каждые пять оборотов программных колес

3 — 6 и четыре оборота испытуемого колеса 1, то соответствующие центральные секторные участки испытуемого колеса 1 с числами зубьев ZMO, ZM1, ZM2 и 2мз, расположенные в пределах каждого иэ секторов с числом зубьев Zo/(а+ 1), нагружаются за цикл столько раз, сколько центральных зубчатых секторов См на каждом из программных колес

3 — 6, т.е. соответственно 4, 3, 2 и 1 раз или

4N, 3N, 2N и N циклов нагружения за время . испытания (фиг. 4).

Необходимые крутящие моменты нагружения То, Т>, Т2, Т3 центральных секторных участков испытуемого колеса 1 с числами зубьев Z@o Zv1 Ем2 и Емз рассчитываются по формуле oi p Ni = const наклонной ветви кривой усталости в зависимости от числа циклов нагружения NJ, где о1 — требуемое напряжение; р — показатель степени кривой усталости, и обеспечиваются на каждом из программных колес 3 — 6 в отдельности с помощью фрикционных муфт 46 — 49 с малым проскальзыванием.

Таким образом, представляется возможность произвести на одном испытуемом колесе в зависимости от количества и рограммных колес, равного, например, а (или

4 при а = 4), несколько серий опытов ври различных нагрузках и числах циклов нагружения (почетыре серии опытов при четырех значениях нагрузки То < Т < Т2 < Тз и числах циклов нагружения 4N > 3N > 2N > N, по пять опытов в каждой серии опытов), чем обеспечивается сокращение времени испытания и количества испытуемых зубчатых колес, необходимых для определения выносливости или построения кривой усталости, а также повышение надежности и достоверности испытаний, В случае, когда испытуемое колесо меньше программных, устройство работает аналогичным образом.

Если венец испытуемого колеса 1 составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и боковых секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями, с одинаковыми числами соответственно зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов, НаПрИМЕр Ума, ZM1i ZM2 И ZM3, КаждОГО Из программных колес 3-6, расположенных с шагом, равным числу зубьев Zg/(ka + m) или

Zo/(а + 1) при k = 1, m = 1, центральные зубчатые сектора программных колес 3 — 6, контактирующие с соответствующими группами секторных участков, разгружаются за цикл (за пять оборотов) столько раз, сколько центральных секторных участков со срезанными зубьями в каждой группе.

Это обеспечивается тем, что количество групп центральных секторных участков испытуемого колеса 1 равно количеству программных колес, например 4 группы секторных участков расположены по периметру испытуемого колеса 1 в той же последовательности ZMo, Ем1, Ем2 и Z„3 и смещены относительно друг друга на тот же шаг tZo, tz1, tz2 и tz3, что и центры соответствующих им программных колес 3 — 6.

Поэтому в процессе обкатывания программных колес 3 — 6 и испытуемого колеса 1 в зацеплении попеременно находятся или центральные зубчатые сектора 13. 29, 30 и

31 программных колес 3 — 6 с секторными участками основ н ых централ ьн ых зубчатых секторов 67 испытуемого колеса 1, или боковые зубчатые сектора 17 — 20 программных колес 3 — 6 с секторными участками вспомогательных центральных зубчатых секторов

68 и 69 испытуемого колеса 1, или секторные участки дополнительных боковых венцов 53 . и 54 программных колес 3-6 с боковыми зубчатыми секторами 70 и 71 испытуемого колеса 1.

Тогда npu k = 1, m = 1, а = 4 и количестве центральных зубчатых секторов на каждом из программных колес 3 — 6, равном CMo = 4, См1- 3, См2 = 2 и CM3 = 1 на испытуемом колесе 1 в пределах пяти секторов с числом зубьев на каждом секторе, равным Zo/(а + 1) или Ze/5 при а = 4, получают на основных центральных зубчатых секторах 67 по два секторных участка с числами зубьев Z

2м1 Ем1 и Емз Емо и ZM2 ZMo и 2м2 Ума и ZMj, подверженных различным .числам циклов

1746241

10 групп испытуемого колеса 1, подвержены различным числам циклов нагружения, равным . на колесе 3 No = 4N, на колесе 4 N1 = ÇN, на 15

25

30 кратным Z /а для меньшего и Zo/(ka+ m) для большего программных колес, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью сокращения 50

55 нагружения, равных No = 4N и N1 = ÇN; N1 =

3N и йэ= N; No = 4N и Ng =,2N; No= 4N и N< . = 3N, и различным величинам крутящих моментов Тои Т1, Т1и Тз, Тои Т2, Тои Т1, причем

To < Т1 <Т2 < Тз (фиг. 11).

Аналогично, при k = 1, m = 1 и а = 4 и количестве центральных зубчатых секторных участков в каждой группе испытуемого колеса 1, равном Сьо = 4, Су = 3. Cm = 2 и

Свз = 1, центральные зубчатые сектора каждого из программных колес 3 — 6, контактирующие с секторными участками соответствующих колесе 5 йг = 2N, на колесе 6 йэ = ÇN, и различным величинам крутящих моментов Тр, Т1, Тг, Тз, причем To < Ti < Tz < Тз (фиг. 12), Таким образом, числа циклов нагружения зубьев секторных участков основных центральных зубчатых секторов 67 испытуемого колеса и соответствующих зубчатых секторов программных колес 3 — 6 одинаковы, чем обеспечивается равновероятность усталостного выкрашивания или излома зубьев испытуемого колеса 1 и программных колес.

В случае, когда испытуемое колесо меньше программных, устройство работает аналогичным образом, Формула изобретения

1. Устройство для усталостных испытаний зубчатых колес, содержащее испытуемое и программное зубчатые колеса разных диаметров, отношения числа зубьев Ze большего колеса к числу ka+ m и числа зубьев Z„ меньшего колеса к числу а одинаковы и равны целому числу, не равному единице, где k — целая часть смешанного числа k m/à, m и а — соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа, венец программного колеса составлен из смещенных вдоль оси центральных и боковых секторов, зубчатых и со срезанными зубьями, выполненными чередующимися в шахматном порядке с шагом, равным или времени испытаний, числа испытуемых колес, повышения надежности и достоверности испытаний, количество программных колес нв превосходит числа ka + m — 1 для меньших и a+ 1 для больших, количество центральных и боковых зубчатых. секторов

45 программных колес для меньших не более а и для больших не более ka+ m, числа зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес в отдельности одинаковы и меньше ZM/à для меньших и Zg/(ka+ m) для больших. nporpaMMHblx колес, суммарное число зубьев центральных зубчатых секторов для меньших колес равно Z

Zg/(ka+ m) для меньших Z>/а для больших программных колес, а второе равно числу зубьев центральных зубчатых секторов одного из программных колес, 2. Устройство по и, 1, отл ича ю щеес я тем, что испытуемое или программные колеса снабжены дополнительными боковыми зубчатыми венцами, венец испытуемого колеса составлен из смещенных вдоль оси колеса нескольких групп центральных и боковых секторных участков, зубчатых и со срезанными зубьями с одинаковыми числами, соответственно, зубьев и срезанных зубьев в каждой группе в отдельности, равными числу зубьев центральных зубчатых секторов каждого из программных колес и расположенных с шагом, равным числу зубьев ZM/à для меньшего и Ze/(ka + m) для большего испытуемых колес, выполненными чередующимися в шахматном порядке, ° количество групп центральных секторных участков равно количеству программных колес, группы секторных участков испытуемого колеса и центры программных колес смещены друг относительно друга на одинаковый угловой шаг, суммарное. количество центральных секторных участков со срезанными зубьями в каждой группе и количества центральных зубчатых секторов соответствующего этой группе программного колеса равно числу а для меньшего и (ka + m) для большего испытуемых колес, а ширина центральных секторов программных колес или центральных секторных участков испытуемого колеса по крайней мере не меньше суммарной ширины центральных и боковых секторных участков испытуемого колеса или центральных и боковых секторов программных колес с дополнительными боковыми зубчатыми венцами.

1746241

1.746241

РнИ

i 746241

1746241

1746241

1746241

1746241

Составитель В.Стадник

Редактор И,Шмакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е,Папп

Заказ 2389 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская. наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101