Стенд для испытаний шлицевых соединений на изностойкость

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для трибологических испытаний, в частности на усталостную прочность и фреттинг шлицевых устройств. Стенд содержит станину, механизм осевой нагрузки с серводвигателем и распределителем, устройство нагружения крутящим моментом шлицевой детали (стакан), соединенные системой рычагов, держатели образцов. Механизм осевого возвратно-поступательного перемещения, состоящий из гидроцилиндра, шток которого соединен вилкой и поводком со шлицевой деталью (наконечник), и узел нагружения крутящим моментом, выполненный в виде шпинделя шлицевой детали (стакан), соединенного рычагом со штоком гидроцилиндра, выполнены с возможностью обеспечения комплексного воздействия высокой удельной нагрузки до 100 МПа, крутящего момента до 10 кНм, осевой импульсной нагрузки с задаваемой частотой в диапазоне 10-50 Гц и постоянной амплитуды перемещения 100 мкм. Технический результат: повышение точности оценки износостойкости шлицевого соединения путем достижения высокой степени соответствия условий работы шлицевого соединения на стенде реальным условиям работы шлицевых соединений приводов хвостовых редукторов вертолетов за счет разработки гидравлического механизма нагружения шлицевого узла, позволяющего реализовать в том числе условия, приводящие к возникновению фреттинга. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к стендам для трибологических испытаний, в частности на усталостную прочность и фреттинг шлицевых устройств в условиях, наиболее приближенным к тем, которые возникают при работе шлицевых соединений в составе приводов хвостовых редукторов вертолетов, в шлицевых соединениях которых основным видом повреждения является изнашивание при фреттинг-коррозии вследствие многократного циклического нагружения контактных микрообъемов при малых колебательных и относительных перемещениях сопрягаемых поверхностей.

Известен стенд для испытаний шлицевых соединений на изностойкость содержащий основание, держатель образца, держатель контробразца. Устройство радиального нагружения, узел нагружения крутящим моментом и привод возвратно-поступательного перемещения держателя образца. Этот стенд позволяет исследовать на износостойкость шлицевые соединения только при осевом перемещении образца-вала относительно контробразца-шлицевой втулки. (А.С. СССР №396578, кл. G01M 13/02 29.08.1974)

Недостатком данного стенда является то, что он не обеспечивает достаточную точность исследований шлицевых соединений на износостойкость в условиях работы, близких к эксплуатационным, которые характеризуются сложным напряженным состоянием в шлицевом соединении, обусловленном одновременным воздействием радиального возвратно-поступательного движения образца относительно контробразца и крутящего момента.

Известен стенд для испытаний шлицевых соединений на изностойкость содержащий основание, держатель образца, держатель контробразца. Нагружающее устройство для создания радиальной нагрузки, механизм статического и динамического нагружения крутящим моментом и привод держателя образца/ держатель образца выполнен в виде установленного на основании с возможностью вращения барабана с радиальным отверстием, предназначенного для размещения устройства радиального нагружения, соединяемого через подшипник с испытуемым образцом. (А.С. СССР №947701, кл. G01N 3/56 30.07.1982)

Недостатком данного стенда является то, что он не обеспечивает достаточную точность исследований шлицевых соединений на износостойкость в условиях работы, близких к эксплуатационным. Так как не реализуется условия, вызывающие возникновение фреттинга (частота и амплитуда работы шлицевого соединения).

Цель изобретения - повышение точности оценки износостойкости шлицевого соединения путем достижения высокой степени соответствия условий работы шлицевого соединения реальным условиям работы шлицевых соединений приводов хвостовых редукторов вертолетов за счет комплексного воздействия, приводящего к возникновению фреттинга.

Поставленная цель достигается тем, что на испытываемое шлицевое соединение обеспечивается комплексное воздействие таких факторов как высокая удельная нагрузка до 100 МПа, крутящий момент до 10 кНм, осевая импульсная нагрузка с задаваемой частотой в диапазоне 10-50 Гц и постоянной амплитудой перемещения 100 мкм.

В процессе испытания фиксируются нормальное и тангенциальное усилие, при заданных частоте и амплитуде работы шлицевого соединения.

Испытательный стенд (фиг. 1) состоит из станины 1, представляющей собой жесткую силовую конструкцию. С одной стороны, на станине 1 через шарнир 15 закреплен силовой гидроцилиндр 16 с серводвигателем 14 и гидрораспределителем 17. Шток гидроцилиндра 16 через силоизмерительный датчик 2 и соединение ухо-вилка 4 соединен с рычагом 5 установленном в шпинделе 3. Стакан шлицевой муфты 7, с помощью элементов крепления закреплен на рычаге 5. Наконечник шлицевой муфты 7 закреплен на поводке 8, перемещение которого создается штоком гидроцилиндра 12, жестко закрепленного на верхней балке станины 1, через силоизмерительный датчик 10 и соединение ухо-вилка 9. Управление гидроцилиндром 12 осуществляется серводвигателем 11 и гидрораспределителем 13.

Силоизмерительные датчики 2 и 10 измеряют усилия, развиваемые гидроцилиндрами 16 и 12, крутящего момента и осевой нагрузки соответственно. Сигналы с датчиков 2, 10 поступают на тензометрическую станцию для контроля и записи параметров испытаний шлицевых муфт.

Схема нагружения испытательного узла стенда приведена на фиг. 2.

Стенд работает следующим образом. После установки элементов шлицевой муфты 6, 7 на рычаг 5 и поводок 8 соответственно, положение наконечника устанавливается, по средствам перемещения штока гидроцилиндра 12, в рабочее положение.

Нагружение испытываемого изделия крутящим моментом осуществляется с помощью гидроцилиндра 16, элементов шлицевой муфты 6 и 7 входят в зацепление. Далее задается серводвигателем 11 через гидрораспределитель 13 возвратно-поступательное движение штока гидроцилиндра 12 который в сою очередь осуществляет возвратно-поступательное перемещение наконечника шлицевой муфты 7, с заданной амплитудой и частотой.

Таким образом, данное изобретение направлено на обеспечение имитации эксплуатационных условий работы шлицевых муфт хвостовой трансмиссии вертолета. В частности, на воспроизведение динамических нагрузок и передачу крутящего момента, создаваемых силовыми гидроцилиндрами, аналогично воспроизведению нагрузок, создаваемых приводом трансмиссии и отклонениями валов трансмиссии от оси вращения. Стенд позволяет в лабораторных условиях моделировать динамику шлицевых муфт хвостовой трансмиссии вертолета; исследовать работоспособность элементов шлицевой муфты хвостовой трансмиссии вертолета.

1. Стенд для испытаний шлицевых соединений на износостойкость, состоящий из станины, механизма осевой нагрузки с серводвигателем и распределителем, устройства нагружения крутящим моментом шлицевой детали (стакан), соединенных системой рычагов, держателей образцов, отличающийся тем, что механизм осевого возвратно-поступательного перемещения, состоящий из гидроцилиндра, шток которого соединен вилкой и поводком со шлицевой деталью (наконечник), и узел нагружения крутящим моментом, выполненный в виде шпинделя шлицевой детали (стакан), соединенного рычагом со штоком гидроцилиндра, выполнены с возможностью обеспечения комплексного воздействия высокой удельной нагрузки до 100 МПа, крутящего момента до 10 кНм, осевой импульсной нагрузки с задаваемой частотой в диапазоне 10-50 Гц и постоянной амплитуды перемещения 100 мкм.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что для измерения усилий, развиваемых гидроцилиндрами осевой нагрузки, и крутящего момента установлены силоизмерительные датчики, подключенные к тензометрической станции для контроля и записи параметров испытаний.