Стенд для испытания зубчатых колес

 

Изобретение относится к испытаниям различных конструкций, а именно к стендам для испытания деталей машин, а также к исследованиям материалов путем определения их химических или физических свойств, а именно испытанию масел. Стенд содержит два соосно установленных центральных зубчатых колеса, водило с блоком сателлитов. Одно центральное зубчатое колесо жестко закреплено на стойке. Другое центральное зубчатое колесо установлено на стойке с возможностью вращения. Блок сателлитов содержит два зубчатых колеса, жестко закрепленных на валу, и установлен с возможностью вращения на водиле, которое установлено с возможностью вращения на стойке, соосно с центральными зубчатыми колесами. К подвижно установленному центральному зубчатому колесу жестко крепится нагрузочный рычаг. Способ нагружения рычага может быть электромагнитным, гидравлическим, мускульным, а также силами упругости или силами гравитации. Технический результат - регулирование, изменение, измерение величины крутящего момента, изменение направления действия и изменение "знака" действия крутящего момента как на остановленном, так и на работающем стенде при рабочих оборотах вращения валов. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям различных конструкций, а именно к стендам для испытания деталей машин, а также к исследованиям материалов путем определения их химических или физических свойств, а именно испытанию масел.

Известен стенд для испытания зубчатых колес, содержащий замкнутый контур, образованный двумя параллельными валами, которые установлены с возможностью вращения на стойках. На концах каждого вала закреплены попарно одинаковые зубчатые колеса. Они равны между собой по числу зубьев и по модулю. Один из валов имеет соединительную муфту, которая позволяет закручивать валы, нагружая зубчатые колеса крутящим моментом [1].

Недостатком этого стенда является сложность получения заданного крутящего момента, а также низкая надежность его фиксации из-за самоослабления при затягивании муфты. При этом невозможно регулировать величину крутящего момента при вращении валов. Все это приводит к искажению результатов эксперимента.

Известен также стенд для тарировки динамометрических валов, содержащий попарно взаимодействующие между собой две пары зубчатых колес, которые жестко закреплены на концах двух валов, причем зубчатые колеса одинаковые. Одна пара зубчатых колес закреплена в корпусе, который с возможностью поворота на некоторый угол относительно горизонтальной плоскости установлен на стойке, а один из валов содержит лицевое и шаровое с пальцем соединения, позволяющие поворачивать корпус пары зубчатых колес относительно стойки [2].

Основным недостатком данного стенда является сложность конструкции и процессов получения, измерения и изменения необходимого крутящего момента. Необходимо дополнительно проводить измерения реакций опор и момента, изгибающего вал. Невозможно создать знакопеременный момент.

Наиболее близким к изобретению по конструкции является планетарный зубчатый редуктор. Он содержит два соосно установленных, центральных зубчатых колеса, одно из которых жестко закреплено на стойке, а другое установлено с возможностью вращения на стойке. С ними взаимодействует блок сателлитов, который содержит два других зубчатых колеса, жестко закрепленных на валу, установленном с возможностью вращения на водиле, а водило установлено с возможностью вращения на стойке соосно с центральными зубчатыми колесами [3] .

Цель изобретения - регулирование, изменение, измерение величины крутящего момента, изменение направления действия и изменение "знака" действия крутящего момента как на остановленном, так и на работающем стенде при рабочих оборотах вращения валов.

Поставленная цель достигается тем, что центральные зубчатые колеса равны между собой по числу зубьев z₁=z₂ и по модулю m₁=m₂, а также сателлиты равны между собой по модулю и по числу зубьев, т.е. отсутствует передача движения от входного звена к выходному при условии, что входное звено - водило.

На чертеже представлена принципиальная схема стенда для испытания зубчатых колес.

Стенд содержит два соосно установленных, центральных зубчатых колеса. Центральное зубчатое колесо 1 жестко закреплено на стойке, а центральное зубчатое колесо 2 установлено с возможностью вращения на стойке. С ними взаимодействует блок сателлитов 3, который содержит два других зубчатых колеса, жестко закрепленных на валу. Блок сателлитов 3 установлен с возможностью вращения на водиле 4. Водило 4 установлено с возможностью вращения на стойке, соосно с центральными зубчатыми колесами 1 и 2. К центральному зубчатому колесу 2 жестко крепится нагрузочный рычаг 5. Способ нагружения рычага принципиального значения не имеет. Это может быть электромагнитное, гидравлическое, мускульное нагружение, а также нагружение силами упругости или силами гравитации.

Стенд для испытания зубчатых колес работает следующим образом. К водилу 4 подводится вращающий момент Т_н, сообщающий ему движение с частотой вращения ω_н. Соответственно, движение передается на блок сателлитов 3, который начинает вращаться вокруг неподвижного центрального зубчатого колеса 1 с частотой вращения ω_н, а вокруг собственной оси - с частотой ω_з.

Так как центральные зубчатые колеса 1 и 2 одинаковые (m₁=m₂, z₁=z₂), то частота вращения подвижного центрального зубчатого колеса 2 будет равна частоте вращения неподвижного центрального зубчатого колеса 1, т.е. колеса вращаться не будут. Таким образом, водило 4 будет вращаться вхолостую, т.е. без передачи движения на центральное подвижное зубчатое колесо 2.

Теперь, если приложить вращающий момент T₅ к нагрузочному рычагу 5, то подвижное центральное зубчатое колесо 2 повернется в пределах некоторого угла и на валу блока сателлитов 3 появится момент М.

Усилие на нагрузочном рычаге можно создавать как при остановленном стенде, так и при работающем. В стенде такой конструкции имеется возможность изменять как величину вращающего момента T₅, так и его направление, а также момент T₅ может быть знакопеременным.

Контролировать вращающий момент T₅ можно, добавив в схему к нагрузочному рычагу 5 динамометр.

Таким образом, из схемы видно, что мощность от вращающего момента Т_н затрачивается только на преодоление сил сопротивления движению (в частности, силы трения) и на сообщение движения звеньям стенда и не затрачивается на создание крутящего момента М на валу блока сателлитов 3, причем M•ω_з>T_н•ω_н, где M•ω_з - мощность в замкнутом контуре (замкнутая мощность), Вт; T_н•ω_н - мощность на водиле 4, Вт, соответственно М > Т_н[3].

Стенд также можно применять и для тарировки динамометрических валов. В данном случае динамометрическим валом будет являться вал блока сателлитов 3, причем измерять достаточно будет только вращающий момент Т₅. ЛИТЕРАТУРА 1. Рещиков В.Ф. Трение и износ тяжело нагруженных передач. - М.: Машиностроение, 1975. - 232 с.

2. А.с. 412497, МКП G 01 L 1/04, СПОСОБ ТАРИРОВКИ ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИХ ВАЛОВ.

3. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. - 560 с.

Формула изобретения

Стенд для испытания зубчатых колес, содержащий два соосно установленных центральных зубчатых колеса, одно из которых жестко закреплено на стойке, а другое установлено на стойке с возможностью вращения, и попарно взаимодействующий с ними блок сателлитов, который содержит два других зубчатых колеса, жестко закрепленных на валу, установленном с возможностью вращения на водиле, установленном с возможностью вращения на стойке, соосно с центральными зубчатыми колесами, отличающийся тем, что центральные зубчатые колеса равны между собой по модулю и по числу зубьев, а на центральном зубчатом колесе, установленном с возможностью вращения на стойке, жестко закреплен нагрузочный рычаг, причем зубчатые колеса блока сателлитов равны между собой по модулю и по числу зубьев, а также зацепление сателлитов с центральными зубчатыми колесами должно быть либо только внешним, либо только внутренним.

РИСУНКИ

Рисунок 1