Способ испытания зубчатых колес

 

аозт

О П И С А-Ф И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советскнх

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.10.72 (21) 1834493/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.76. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 09.08.78 (51) Я Кл з

G 01М 13!02

Государственный комнтет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 821.833.001.

4 620 1 05 (088.8) (72) Автор изобретения

В. В. Пукас (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Изобретение относится к испытательным машинам и стендам и может быть применено, в частности, при испытании зубчатых колес на износ пли на поверхностное выкрашиванне. 5

Известны способы испытаний, заключающиеся в определении интенсивности износа рабочих поверхностей зубьев при различных нагрузках (1). Однако такие способы требуют значитсльных затрат времени и 10 энергии при проведении испытаний.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности являются способы испытаний, заключающиеся в приложении нагрузки на зубчатые колеса 15 с помощью подпружиненной нагрузки, передаваемой на вал одного из колес (2).

Но известные способы не обеспечивают нужных условий обкатки испытываемых колес. 20

Предлагаемое изобретение отличается тем, что обкатное колесо нагружают внешней концентрированной силой, которую прилагают эксцентрично оси его вращения, а износ определяют для каждого зуба в 25 отдельности. Передаточное число от обкатываемого колеса к обкатпому выбирают равным или кратным количеству обкатных колес или равным половине их количества.

Такой способ обеспечивает сокращение 30 цикла испытаний, снижение их стоимости, повышение стабильности условий обкатки и позволяет получать постоянные по величине силы, действующис на один и тот же зуб на обкатываемом колесе в процессе цикла испытаний.

На фиг. 1 изображена схема стенда с ведущим обкатываемым колесом и с ведомыми обкатными колесами; на фиг. 2— схема испытания с ведущим обкатываемым колесом и с двумя обкатными колесами; на фпг. 3 — схема испытания с ведущим обкатываемым колесом и с четырьмя обкатными колесами, соединенными попарно параллельными пружинами; на фиг. 4 — схема испытания с ведущим обкатываемым колесом и с четырьмя обкатными колесами, соединенными попарно пересекающимися пружинами; на фиг. 5 — схема стенда с ведующим обкатным колесом, ведомым обкатным колесом и паразитным обкатываемым колесом; на фиг. 6 — схема испытания с одним ведущим обкатным колесом, с паразитным обкатываемым колесом, одним ведомым обкатным колесом, нагружаемым пружиной, закрепленной вторым концом на ведущем обкатном колесе; на фиг. 7—

10 — схемы изменения взаиморасположения точек крепления пружины; на фиг. 11, 12 — эпюры нагружения зубчатых колес по

S 20527 зонам при передаточном числе i=n и i=

=nj2 соответственно, где n — количество в едо м ы х колес.

Предлагаемый способ может быть реализован на стенде (см. фиг. 1), состоящем из приводного двигателя 1, ведущего обкатываемого колеса 2, неподвижно посаженного на приводном валу 3, ведомых обкатных колес 4 (двух или более, количество- которых должно быть кратным 2, фиг. 2 — 4), смонтированных на подшипниках с возможностью вращения, и тарированной пружины 5 (одной или нескольких), прикрепленной концами к пальцам 6, эксцентрично установленным на обкатных колесах. Если по условиям испытаний необходим постоянный контроль величины нагрузки и поддержание ее с высокой точностью, тарированную пружину заменяют силовым цилиндром.

Под термином «обкатываемое» колесо понимают зубчатое колесо, которое находится в зацеплении не менее чем с двумя колесами. Обкатываемое колесо в кинематических схемах стендов может быть ведущим (фиг. 2, 3, 4) или паразитным (фиг. 6).

Под термином «обкатное» колесо понимается зубчатое колесо, которое находится в зацеплении только с одним колесом. Обкатное колесо в кинематических схемах стендов может быть ведомым (фиг. 2, 3, 4) и ведущим (фиг. 6).

Выбор кинематической схемы, количество ведомых зубчатых колес, передаточное число определяются условиями проведения испытаний.

Нагрузка на зубья создается благодаря деформации пружины (растяжки или сжатия) перед испытанием. В этом состоянии пружина находится весь цикл испытания.

В зависимости от расположения точек крепления пружин при работе стенда изменяется нагрузка на зубья (фиг. 7 — 10).

Этот процесс поясняется на .примере кинематической схемы с одним обкатываемым и двумя обкатными колесами.

В исходном состоянии, когда двигатель не работает, ведомые зубчатые колеса мо. гут занимать любое промежуточное поло. жение. Для удобства рассмотрения за исходное примем положение, приведенное на фиг. 7. При вращении ведущего колеса по мере проворачивания ведомых колес расстояние между пальцем, крепящим один конец пружины, и точкой закрепления второго конца пружины сохраняется постоянным, следовательно, постоянным будет также усилие, создаваемое пружиной. При этом увеличивается плечо приложения этого усилия к зубчатым колесам (фиг. 8), вследствие чего увеличивается момент, нагружающий зубья, а следовательно, увеличивается и нагрузка, создаваемая на площадке контакта зубьев, 4

При достижении наибольшего момента нагружения (фнг. 8) при дальнейшем проворачивании зубчатых колес будет уменьшаться плечо приложения силы, следова5 тельно, момент нагружения будет уменьшаться. При переходе точки, в которой сила будет направлена через центр вращения обкатного зубчатого колеса (фиг. 9), момент нагружения будет равен нулю. При

10 дальнейшем вращении момент будет увеличиваться (фиг. 10), но направление его действия будет противоположным. После перехода через максимальное значение момент нагружения будет уменьшаться в связи с

15 уменьшением плеча приложения силы.

Следовательно, за один оборот обкатного колеса на его каждой половине, образуемой осью симметрии, являющейся продолжением вектора приложенной силы, в случае, 20 когда последний проходит через центр вращения колеса (фиг. 7 и 9), зубья будут воспринимать нагрузку различными рабочими поверхностями. Эта нагрузка будет переменной по высоте зуба, а ее среднее зна25 чение будет разным для каждого зуба зубчатого колеса и будет изменяться по определенному гармоническому закону.

Для каждого конкретного зуба на все время испытаний эта нагрузка будет по30 стоянной по своему среднему значению.

Характер приложения и распределения средней нагрузки по зубьям на обкатываемом колесе зависит от количества ведовых

Z колес и и передаточного числа

35 2 где Z< — число зубьев обкатываемого коле са, Z2 — число зубьев обкатного колеса.

В том случае, если i=n, все зубья обкатываемого колеса будут воспринимать на40 грузку только одной стороной. При этом образуется 2п чередующихся зон (фиг. 11), отличающихся тем, что в каждой чередующейся зоне воспринимать эту нагрузку будут противоположные поверхности, по од45 ной на каждом зубе.

В случае, когда i будет кратно и (i=an) на обкатываемом колесе образуется 2аа таких чередующихся зон.

В случае, если i=n/2, все зубья на обка50 тываемом колесе будут воспринимать нагрузку обеими поверхностями, при этом образуется и чередующихся зон (фиг. 12), в каждой из которых зубья воспринимают разную по значению нагрузку в обоих на55 правлениях, т. е. нагрузку воспринимают обе,поверхности каждого зуба.

Каждая зона имеет одинаковое количество зубьев. При этом и в случае, если

i=n, i=an, так и при i=n 2, в каждой зо60 не с одинаковым направлением силы зубья обкатываемого колеса с одинаковым порядковым номером воспринимают равную по среднему значению переменную нагрузку, но разную по отношению к зубьям иных

65 порядковых номеров, 520527

Фиг. g

ФигЛ

Зубья с одинаковыми порядковыми номерами в зонах на обкатываемом колесе и на обкатных колесах воспринимают равную нагрузку.

Таким образом, определив среднее значение нагрузки на каждый зуб и дифференцированно износ каждого зуба за определенные заданные промежутки испытаний, получают ряд зависимостей a=f() износа от времени при различных нагрузках. В другом случае, определив износ каждого в отдельности зуба за определенный заданный отрезок времени, получают зависимость ц= (Р)износа от среднего давления на зуб.

Таким же образом испытываются и конические зубчатые колеса.

Формула изобретения

1. Способ испытания зубчатых колес, при котором одно колесо обкатывают по меньшей мере одним обкатным колесом и определяют износ, отличающийся тем, что, с целью сокращения цикла испытаний, снижения их стоимости и повышения стабильности условий обкатки, обкатное колесо нагружают внешней концентрированной силой, прилагаемой эксцентрично оси вращения, а износ определяют для каждого зуба в отдельности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения постоянной по величине силы, действующей на один и тот же зуб на обкатываемом колесе в процессе цикла испытаний, передаточное число от обкатываемого колеса к обкатному выбирают равным или кратным количеству обкатных колес или равным половине их количества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хрущов М. М. Лабораторные методы испытания на изнашивание матерна.пов зубчатых колес, М, «Машиностроение»

1966, с. 44, рис. 22, 23.

2. Авторское свидетельство СССР

Уг 200245, кл. Cj 01М 13/02, 1964, 520527

Фи г.8 аиг jj

Фиг./2

Фас.й7

Составитель A. Верховский

Техред В. Рыбакова

Корректор Л. Брахнина

Редактор Е. Месропова

Подписное

Заказ 1521/10 Изд. № 526 Тираж 987

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2