RU2550585C1

RU2550585C1 - Torque loading mechanism

Info

Publication number: RU2550585C1
Application number: RU2014101479/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Дмитриевич Загрышев; Андрей Владиславович Казаков; Владимир Федорович Бояршинов; Алексей Сергеевич Назаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВИАЦИОННЫЕ РЕДУКТОРА И ТРАНСМИССИИ - ПЕРМСКИЕ МОТОРЫ" (ОАО "Редуктор-ПМ")
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-05-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: torque loading mechanism (1) includes a gear transmission assembly (2) and an actuator assembly (3). The gear transmission assembly (2) comprises an inner part (4) and outer parts (5) and (6). The inner part (4) is fitted by toothed wheels (17) and (18) which, being assembled with each other, have threaded holes for special process screws (66) and (67). The outer parts (5) and (6) comprise toothed wheels (29) and (31) with their membranes (28), (30) and (34) being fitted with holes to locate special process bolts (70) with nuts (71) in them for rigid fixation of the toothed wheels (29) and (31) from rotation in respect to each other in order to perform dynamic balancing. The torque of 20000 N·m at the rotation speed of the input shaft up to 4500 rpm is achieved.

EFFECT: low vibration level.

3 cl

Description

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в испытательной технике, а именно в стендах для испытания машин, механизмов, валов, агрегатов, приводов и т.п.The invention relates to mechanical engineering and can find application in testing equipment, namely in stands for testing machines, mechanisms, shafts, units, drives, etc.

Известна автоматическая бесступенчатая механическая передача, включающая механизм загрузки крутящим моментом с узлом исполнительного механизма (Патент RU №22277657, F16H 33/14, 2006.01).Known automatic stepless mechanical transmission, including a torque loading mechanism with an actuator assembly (Patent RU No. 22277657, F16H 33/14, 2006.01).

Недостатком этого устройства является то, что указанная передача создает небольшой крутящий момент (20-30 кгс·м), это не позволяет использовать ее в испытательной технике, например, для испытания тяжело нагруженных валов, агрегатов, машин и приводов на прочность.The disadvantage of this device is that the specified transmission creates a small torque (20-30 kgf · m), this does not allow its use in testing equipment, for example, for testing heavily loaded shafts, assemblies, machines and drives for strength.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство передачи крутящего момента, которое включает в себя механизм загрузки крутящим моментом (Патент RU №2475666, F16H 47/00, G01M13/02, 2011.08).Closest to the claimed device is a torque transmission device that includes a torque loading mechanism (Patent RU No. 2475666, F16H 47/00, G01M13 / 02, 2011.08).

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются:The disadvantages of the known device adopted for the prototype are:

- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц внутренней части узла зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом в связи с тем, что размеры и масса балансировочных грузов в этом устройстве определены расчетно-экспериментальным способом, а выполнить динамическую балансировку внутренней части узла не представляется возможным из-за свободного вращения опор качения и свободного вращения зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами, соединенных между собой через диафрагмы болтами и гайками;- a high level of vibration from the imbalance of rotating parts and assembly units of the internal part of the gear assembly of the load mechanism by the torque due to the fact that the dimensions and mass of the balancing weights in this device are determined by the calculation-experimental method, and it is not possible to perform dynamic balancing of the internal part of the assembly due to the free rotation of the rolling bearings and the free rotation of the gears with the outer gears, interconnected through diaphragms with bolts and nuts;

- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц наружных частей узла зубчатой передачи, выполнить динамическую балансировку которых не представляется возможным по конструктивным особенностям размещения опор механизма.- a high level of vibration from the imbalance of rotating parts and assembly units of the outer parts of the gear assembly, dynamic balancing of which is not possible according to the design features of the placement of the mechanism supports.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в устранении высокого уровня вибрации, возникающего в механизме загрузки крутящим моментом до 20 000 Н·м при частоте вращения входного вала до 4500 об/мин за счет изменения его конструкции с обеспечением раздельной динамической балансировки внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи.The technical problem solved by the invention is to eliminate the high level of vibration that occurs in the loading mechanism with a torque of up to 20,000 N · m at an input shaft rotation frequency of up to 4,500 rpm due to a change in its design with separate dynamic balancing of the internal and external parts of the assembly gear transmission.

Сущность изобретения заключается в том, что узел зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом, в отличие от прототипа, содержит два соединенных между собой шлицами, гайкой и штифтами зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами, которые размещены на подшипниковых опорах, установленных на оси эксцентриковой детали вместе с диаметрально противоположно закрепленными на основной оси балансировочными грузами, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала закреплено на размещенных подшипниковых опорах внутри зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала. Два соединенных между собой зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами имеют с одного торца два резьбовых отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные в плоскости оси эксцентриковой детали на расчетном диаметре под углом 180°, а балансировочные грузы имеют одно отверстие на том же расчетном диаметре, расположенное противоположно оси эксцентриковой детали. Зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала имеет в своей диафрагме два отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные под углом 180° на следующем расчетном диаметре, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом ведомого вала на том же расчетном диметре с тем же расположением имеет по два отверстия в двух своих диафрагмах соответственно.The essence of the invention lies in the fact that the gear assembly of the loading mechanism of the torque, unlike the prototype, contains two gear wheels connected to each other by splines, a nut and pins with external gear crowns, which are placed on bearing bearings mounted on the axis of the eccentric part together with balancing weights diametrically opposed to the main axis, and the gear wheel with the input gear rim of the input shaft is mounted on the placed bearing bearings inside the tooth a sprocket wheel with an internal gear ring of a conducted shaft. Two interconnected gear wheels with external gear rims have two threaded holes on one end, made parallel to the axis and located in the plane of the axis of the eccentric part on the design diameter at an angle of 180 °, and the balancing weights have one hole on the same design diameter, located opposite axis of the eccentric part. A gear wheel with an internal gear rim of the input shaft has two holes in its diaphragm, made parallel to the axis and located at an angle of 180 ° at the next design diameter, and a gear wheel with an internal gear rim of the driven shaft on the same design diameter with the same arrangement has two holes in its two diaphragms, respectively.

Выполнение двух резьбовых отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в торце зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами и отверстия в балансировочном грузе, расположенном с той же стороны, позволяет разместить в них два специальных технологических винта с цилиндрической головкой, один из которых служит для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентриковой детали для выполнения динамической балансировки внутренней части узла зубчатой передачи, а второй винт устанавливается симметрично для компенсации дисбаланса от первого технологического винта. Отверстие в балансировочном грузе, который расположен с другой стороны, выполнено с целью унификации балансировочных грузов.The implementation of two threaded holes at an estimated diameter of 180 ° in the end of the gear wheels with the outer gear crowns and the holes in the balancing weight located on the same side allows you to place two special process screws with a cylindrical head, one of which is used for rigid fastening gears from rotation relative to the eccentric part to perform dynamic balancing of the internal part of the gear assembly, and the second screw is installed symmetrically to compensate for the dis balance from the first technological screw. The hole in the balancing weight, which is located on the other hand, is designed to unify the balancing weights.

Выполнение двух отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в диафрагме зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом входного вала и аналогичных отверстий в двух диафрагмах зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала позволяет разместить в них два специальных технологических болта в сборе с гайками, которые служат для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно друг друга для выполнения динамической балансировки наружной части узла зубчатой передачи.The implementation of two holes on the design diameter at an angle of 180 ° in the diaphragm of the gear wheel with the inner gear rim of the input shaft and similar holes in the two diaphragms of the gear wheel with the inner gear rim of the driven shaft allows you to place two special technological bolts assembled with nuts, which serve to hard fastening the gears from rotation relative to each other to perform dynamic balancing of the outer part of the gear assembly.

Заявляемая конструкция механизма позволяет выполнять раздельную динамическую балансировку внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи для обеспечения низкого уровня вибрации и обеспечения работоспособности узла в заданных условиях (по числу оборотов и крутящему моменту).The inventive design of the mechanism allows separate dynamic balancing of the internal and external parts of the gear assembly to ensure a low level of vibration and ensure the health of the assembly in the given conditions (in terms of speed and torque).

Изобретение проиллюстрировано фигурами.The invention is illustrated by figures.

На фиг.1 представлен механизм загрузки крутящим моментом.Figure 1 presents the mechanism of loading torque.

На фиг.2 показаны собранные зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами с опорами и эксцентриковой деталью.Figure 2 shows the assembled gears with external gear rims with bearings and an eccentric part.

На фиг.3 показаны собранные зубчатые колеса с внутренними зубчатыми венцами.Figure 3 shows the assembled gears with internal gear rims.

Заявляемый механизм загрузки крутящим моментом 1 имеет узел зубчатой передачи 2 и узел исполнительного механизма 3. Узел зубчатой передачи 2 включает в себя внутреннюю часть 4 и наружные части 5 и 6.The inventive torque loading mechanism 1 has a gear assembly 2 and an actuator assembly 3. The gear assembly 2 includes an inner part 4 and an outer part 5 and 6.

Внутренняя часть 4 имеет эксцентриковый вал 7 с заглушками 8 и 9, на котором находится штифт 10 для фиксации первого балансировочного груза 11 и штифт 12 для фиксации второго балансировочного груза 13. Между балансировочными грузами 11 и 13 на опорах качения 14 и 15 через распорную втулку 16 закреплены зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами 17 и 18, закрепленные между собой через шлицы 19 гайкой 20, которая стопорится штифтами 21. Вал 7 имеет опоры качения 22 и 23, на которых он закреплен гайками 24 и 25 с контровкой замятием чашечных замков 26 и 27 в пазы гаек 24 и 25. Опора 22 расположена в диафрагме 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Опора 23 расположена в первой диафрагме 30 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. Снаружи диафрагмы 30 закреплено балансировочное кольцо 32.The inner part 4 has an eccentric shaft 7 with plugs 8 and 9, on which there is a pin 10 for fixing the first balancing weight 11 and a pin 12 for fixing the second balancing weight 13. Between the balancing weights 11 and 13 on the rolling bearings 14 and 15 through the spacer sleeve 16 gears with external gear crowns 17 and 18 are fixed, fixed to each other through the slots 19 by a nut 20, which is locked by pins 21. The shaft 7 has rolling bearings 22 and 23, on which it is secured by nuts 24 and 25 with jam locking of cup locks 26 and 27 in the grooves gae 24 and 25. The support 22 is located in the diaphragm 28, the toothed wheel with internal toothing 29. The support 23 is located in the first aperture 30 of a gear wheel with internal toothing 31. The diaphragm 30 is fixed outside the balancing ring 32.

Наружная часть 5 включает в себя полумуфту 33, которая переходит во вторую диафрагму 34 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. На внутренней части диафрагмы 34 установлен корпус 35 с опорами качения 36 и 37, на которых через распорную втулку 38 гайкой 39 закреплена диафрагма 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Гайка 39 стопорится в пазы диафрагмы 28 винтами 40. Внутри диафрагмы 28 установлена полумуфта 41.The outer part 5 includes a coupling half 33, which passes into the second diaphragm 34 of the gear wheel with the internal gear ring 31. On the inner part of the diaphragm 34 there is a housing 35 with rolling bearings 36 and 37, on which the diaphragm 28 of the gear is fixed via a nut 39 with a nut 39 wheels with an internal gear rim 29. The nut 39 is locked in the grooves of the diaphragm 28 with screws 40. Inside the diaphragm 28, a half-coupling 41 is installed.

Снаружи диафрагмы 34 закреплено балансировочное кольцо 42. Далее на диафрагме 34 через шлицы 43 закреплено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом 31 с диафрагмой 30. Диафрагма 30 закреплена на внутренней обойме опоры качения 44 фланцем корпуса 45 ведомой шестерни 46 привода узла исполнительного механизма 3. Наружная обойма опоры 44 закреплена в корпусе 47 фланцами 48 и 49.Outside of the diaphragm 34, a balancing ring 42 is fixed. Next, a gear wheel with an internal gear ring 31 with a diaphragm 30 is fixed through the slots 43. The diaphragm 30 is fixed to the inner race of the rolling support 44 by the flange of the housing 45 of the driven gear 46 of the actuator assembly 3. The outer race the support 44 is fixed in the housing 47 by flanges 48 and 49.

В шлицы 50 вала 7 установлена рессора 51, которая через шлицевое соединение 52 связана с ведущей шестерней 53 привода узла исполнительного механизма 3 и далее через шлицевое соединение 54 с рессорой 55 привода ручной загрузки (разгрузки) крутящим моментом.A spring 51 is installed in the slots 50 of the shaft 7, which is connected via a spline connection 52 to the drive gear 53 of the actuator assembly 3 and then through a spline connection 54 to the spring 55 of the drive for manually loading (unloading) torque.

Полумуфта 33 связана внутренними шлицами 56 с ведомым валом (не показан).The coupling half 33 is connected by internal splines 56 to a driven shaft (not shown).

Полумуфта 41 связана внутренними шлицами 57 с входным валом (не показан).The coupling half 41 is connected by internal splines 57 to an input shaft (not shown).

Узел исполнительного механизма 3 имеет два модуля: модуль загрузки крутящим моментом 58 и модуль снятия загрузки крутящим моментом 59.The actuator assembly 3 has two modules: a torque loading module 58 and a torque loading removal module 59.

Модули 58 и 59 содержат фрикционные муфты сцепления 60 и 61 для плавного и безударного включения модулей при работе. Включение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется гидравлической системой путем подачи давления в полости 62 и 63. Выключение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется сбросом давления из полостей 62 и 63 и работой возвратных пружин 64 и 65.Modules 58 and 59 contain friction clutches 60 and 61 for smooth and shockless engagement of the modules during operation. Clutch 60 and 61 are turned on by the hydraulic system by applying pressure to cavities 62 and 63. Clutch 60 and 61 are turned off by depressurizing cavities 62 and 63 and return springs 64 and 65.

Для предотвращения поломки деталей исполнительного механизма 3 управление работой обеих муфт сцепления 60 и 61 осуществляется одним трехпозиционным гидравлическим распределителем (не показан), исключающим возможность одновременной подачи давления в полости 62 и 63.To prevent damage to the parts of the actuator 3, the operation of both clutches 60 and 61 is controlled by a single three-position hydraulic distributor (not shown), which excludes the possibility of simultaneously supplying pressure to the cavities 62 and 63.

Соединения перечисленных деталей, если не указано особо, выполнены резьбовыми соединениями и застопорены замками (не обозначены).Unions of the listed parts, unless otherwise indicated, are threaded and locked with locks (not marked).

Для устранения высокого уровня вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц выполняется раздельная динамическая балансировка внутренней 4 и наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи 2.To eliminate the high level of vibration from the imbalance of rotating parts and assembly units, separate dynamic balancing of the inner 4 and outer parts 5 and 6 of the gear 2 assembly is performed.

Для крепления зубчатых колес с наружными венцами 17 и 18 на эксцентриковом валу 7 с целью проведения динамической балансировки внутренней части 4, в резьбовые отверстия (не обозначены) на торце собранных зубчатых колес вкручены специальные технологические винты 66 и 67 с цилиндрической головкой и шлицем. Винт 66 вкручивается в отверстие, расположенное на противоположной стороне от оси эксцентриковой детали и служит непосредственно для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентрикового вала 7 через отверстие в балансировочном грузе 11. Винт 67 устанавливается на том же диаметре с противоположной стороны для компенсации дисбаланса от винта 66.To fasten gears with outer rims 17 and 18 on an eccentric shaft 7 in order to dynamically balance the inner part 4, special technological screws 66 and 67 with a cylindrical head and a slot are screwed into the threaded holes (not marked) at the end of the assembled gears. The screw 66 is screwed into the hole located on the opposite side from the axis of the eccentric part and serves directly to secure the gears from rotation relative to the eccentric shaft 7 through the hole in the balancing weight 11. The screw 67 is installed on the same diameter from the opposite side to compensate for the imbalance from the screw 66.

Таким образом, пакет деталей и сборочных единиц для выполнения динамической балансировки внутренней части 4 включает в себя эксцентриковый вал 7 с заглушкой 8, балансировочные грузы 11 и 13, штифты 10 и 12, зубчатые колеса 17 и 18 с гайкой 20 и штифтами 21, специальные технологические винты 66 и 67, опоры качения 14, 15, 22 и 23, распорную втулку 16. Пакет стянут расчетным моментом затяжки гайками 24 и 25 и законтрен замками 26 и 27. Балансируют динамически собранный пакет внутренней части 4 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют на опорах 22 и 23. Съем металла производят с поверхностей Б, В, Г и Д балансировочных грузов 11 и 13. При необходимости увеличения массы балансировочных грузов 11 и 13 в отверстия Е и Ж вкручиваются резьбовые заглушки общим количеством до 14 штук (не показаны) на клей К-400 OCT В6-06-5100-96 с контровкой кернением не менее чем в двух местах резьбового соединения с обоих сторон каждой установленной заглушки. По окончании балансировки специальные технологические винты 66 и 67 демонтируют.Thus, the package of parts and assembly units for performing dynamic balancing of the inner part 4 includes an eccentric shaft 7 with a plug 8, balancing weights 11 and 13, pins 10 and 12, gears 17 and 18 with a nut 20 and pins 21, special technological screws 66 and 67, rolling bearings 14, 15, 22 and 23, the spacer sleeve 16. The package is tightened with the estimated tightening torque with nuts 24 and 25 and is locked with locks 26 and 27. The dynamically assembled package of the inner part 4 is balanced to the standard value of the residual unbalance. Balancing is performed on supports 22 and 23. The metal is removed from surfaces B, C, D and D of balancing weights 11 and 13. If necessary, increase the mass of balancing weights 11 and 13 into the holes E and G, screw plugs with a total of up to 14 pieces are screwed (not shown) on the adhesive K-400 OCT B6-06-5100-96 with a core check at least in two places of the threaded connection on both sides of each installed plug. Upon completion of balancing, special technological screws 66 and 67 are removed.

Балансировка наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи выполняется в единой сборочной единице, которая включает в себя зубчатые колеса 29 и 31, диафрагмы 28, 30 и 34, корпус 35 с опорами 36 и 37, распорную втулку 38, гайку 39 с винтами 40 и балансировочные кольца 32 и 42.The balancing of the outer parts 5 and 6 of the gear assembly is carried out in a single assembly unit, which includes gears 29 and 31, diaphragms 28, 30 and 34, the housing 35 with bearings 36 and 37, the spacer sleeve 38, the nut 39 with screws 40 and balancing rings 32 and 42.

Для жесткого крепления от вращения друг относительно друга зубчатых колес с внутренними зубчатыми венцами 29 и 31 с целью проведения совместной динамической балансировки наружных частей 5 и 6 в отверстиях диафрагм 28, 30 и 34 устанавливаются на одном расчетном диаметре диаметрально противоположно специальные технологические болты 68 с гайками 69, подобранные с разницей масс не более установленной нормативной величины.For rigid fastening of gears with internal gears 29 and 31 against rotation of each other with the aim of joint dynamic balancing of the outer parts 5 and 6 in the holes of the diaphragms 28, 30 and 34, special technological bolts 68 with nuts 69 are installed diametrically opposite diametrically opposed selected with a mass difference of not more than the established standard value.

Балансируют динамически собранную сборочную единицу из наружных частей 5 и 6 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют в специальном технологическом приспособлении (не показано) с базированием по опорам И и К. Съем металла производят с поверхностей Л и М балансировочных колец 32 и 42. По окончании балансировки специальные технологические болты 68 и гайки 69 демонтируют.The dynamically assembled assembly unit from the outer parts 5 and 6 is balanced to the standard value of the residual imbalance. The balancing is performed in a special technological device (not shown) based on the supports I and K. The metal is removed from the surfaces L and M of the balancing rings 32 and 42. At the end of the balancing, special technological bolts 68 and nuts 69 are removed.

При работе механизма загрузки крутящим моментом 1 за счет выполнения раздельной динамической балансировки внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6 обеспечивается низкий уровень вибрации в пределах установленной нормативной величины.When the loading mechanism is operated with a torque of 1 due to the separate dynamic balancing of the inner part 4 and the outer parts 5 and 6, a low level of vibration is ensured within the established standard value.

Claims

A torque loading mechanism comprising an input shaft, an actuator assembly and a gear assembly, consisting of two gears connected to each other with external gear rims, differing by at least one number of teeth and mating with two corresponding gear wheels with internal gear rims, while the gears of the gear assembly with the outer gear rims are located on the bearings mounted on the eccentric part, while the axis of the eccentric part see Equipped with respect to the axis of the shaft of the gear assembly at a predetermined distance, balancing weights are fixed on the shaft of the gear assembly opposite the axis of the eccentric part, characterized in that two gear wheels with external gear crowns connected by splines, a nut and pins with two gear crowns have two threaded holes from one end made parallel to the axis and located in the axis plane of the eccentric part on the design diameter at an angle of 180 °, balancing weights have one hole on the same design diameter e, located opposite the axis of the eccentric part, in order to dynamically balance the inside of the gear assembly, two special technological screws are installed in the holes, one of which serves to rigidly fasten the gears from rotation relative to the eccentric part, the second screw is installed symmetrically to compensate for the imbalance from the first technological screw, and a gear wheel with an internal gear rim of the input shaft has two holes in its diaphragm, made parallel to the axis and located at an angle of 180 ° at the next calculated diameter, a gear wheel with an internal gear rim of the driven shaft on the same calculated diameter with the same arrangement has two holes in its two diaphragms, respectively, while performing dynamic balancing of the external parts of the assembly two special technological bolts assembled with nuts, which serve for rigid fastening of gears from rotation relative to each other, are installed in the holes of the gear transmission.