CZ33476U1 - Zařízení pro testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu - Google Patents

Description

Zařízení pro testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu

Oblast techniky

Předmět užitného vzoru spadá do oblasti zkoušení strojů a komponent, konkrétně zkušebnictví třecích dvojic a dále se týká tribologických vlastností a zjišťování účinností.

Dosavadní stav techniky

Třecí převody přenášejí otáčivý pohyb mezi dvěma hřídeli prostřednictvím tření mezi dvěma rotačními tělesy. Silový styk obou částí převodu vyžaduje normálovou sílu, která je podmínkou pro vznik třecí síly.

Třecí převod nepatří mezi přesné převody, protože dochází k tzv. prokluzu. Výsledkem je však plynulý převod bez vznikajících kmitů. Používá se pro malé výkony a krátkodobý chod, případně vyžaduje chlazení. Prokluz vytváří ztrátu, která snižuje účinnost převodu, způsobuje zahřívání a opotřebení.

Testování kuželových převodů se obvykle provádí na hotových převodových skříních, kde nelze nastavit různé zkušební parametry.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny zařízením pro testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu, obsahujícím hnací elektromotor se vstupní hřídelí, na které je kuželové kolo, které je v záběru s kolem ve tvaru disku umístěném na výstupní hřídeli připojené k brzdnému elektromotoru, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že vstupní hřídel je opatřena spojkami, mezi kterými je umístěno momentové čidlo a je uložena v kuželících sestavených do „O“ umístěných v posuvném domku pro změnu osové vzdálenosti mezi vstupní hřídelí a výstupní hřídelí, který je uložen ve skříni a výstupní hřídel je opatřena dalšími spojkami, mezi kterými je umístěno další momentové čidlo. K výstupní hřídeli je přes axiální kuličkové ložisko připojen napínák opatřený silovým čidlem pro snímání hodnoty předepínací síly a momentové čidlo, další momentové čidlo a silové čidlo jsou propojeny s výpočetním zařízením.

Kontaktní plocha mezi kuželovým kolem a kolem je ve tvaru dvou kuželových ploch nebo ve tvaru kuželové plochy a bombírováného povrchu.

Uvedené řešení vyniká tím, že dokáže testovat třecí páry s proměnným kinematickým převodem. Je koncipováno na testování dvojice kol, kde jedno kolo má tvar kužele, přičemž je možné použít různé geometrie, a druhé kolo má tvar disku s možností různé geometrie kontaktní plochy. Díky této kombinaci je možné měnit převodový poměr a měnit velikost přítlačné síly. Toto je potřeba k ověření možností kontaktních tlaků, neboť v žádné literatuře není uvedeno, jaké kontaktní tlaky v závislosti na použité frikční kapalině je možné použít, a tedy není možné adekvátně navrhovat variátorové převodovky bez pružných členů.

Navržené zkušební zařízení dokáže simulovat skutečné provozní podmínky variátorového převodu bez pružných členů, jako jsou řemeny, řetězy apod. Jedná se konkrétně o převod kužel disk. Na zkušebním zařízení se mohou testovat různé povrchové úpravy kol - materiály, chemicko-tepelné zpracování, fýzikální úpravy povrchu atd., v závislosti na použité frikční kapalině - různá olejová aditiva za účelem zvýšení součinitele tření, a přítlačné síle s možností simulace různých Hertzových tlaků. Další velkou výhodou je možnost zjištění účinnosti

- 1 CZ 33476 U1 testovaného převodu při navolených provozních podmínkách. Pro danou geometrii a zvolenou materiálovou dvojici, včetně tepelného zpracování je možné zjistit maximální použitelný Hertzův tlak, velikost ztrát, což může sloužit k výpočtu, zda se reálná převodovka sama uchladí, velikost prokluzu, součinitel tření pro použitý typ oleje a případně další vlastnosti.

Objasnění výkresů

Zařízení pro testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je znázorněno schéma zkušebního zařízení a na Obr. 2 je celková sestava zkušebního zařízení v půdorysu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Na Obr. 1 je zobrazen řez osou vstupní hřídele a výstupní hřídele. Vstupní hřídel je uložena ve dvou kuželíkových ložiscích uložených do „O“ a přes momentové čidlo spojena s hnacím elektromotorem L Ložiska jsou uložena v posuvném domku 4, se kterým je možné hýbat v radiálním směru vzhledem k výstupní hřídeli. Současně s posuvným domkem 4 se hýbe také s hnacím elektromotorem 1.

Obr. 2 zobrazuje skutečné provedení příkladného zkušebního zařízení. Na vstupu je umístěn hnací elektromotor 1, který je spojen se vstupní hřídelí, na které je uloženo kuželové kolo 5 pomocí spojek 2, mezi kterými je umístěno momentové čidlo 3. Vstupní hřídel je uložena vkuželících sestavených do „O“ a je uložena v posuvném domku 4, který je uložen ve skříni 6. Toto posuvné uložení umožňuje změnu osové vzdálenosti mezi vstupní hřídelí a výstupní hřídelí při změně převodu. Při změně osové vzdálenosti se posunuje celá vstupní větev zkušebního zařízení, tj. hnací elektromotor 1, spojky 2, momentové čidlo 3, posuvný domek 4 a kuželové kolo 5. Na výstupu ze zkušebního zařízení je umístěn brzdný elektromotor 10, který je s kolem 7 uloženém na výstupní hřídeli spojen přes další spojky 8, mezi kterými je další momentové čidlo 9. Přenos kroutícího momentu mezi kolem 7 a výstupní hřídeli je realizován pomocí drážkování. Zajištění axiální polohy je realizováno pomocí korunové matice 14. Potřebný přítlačný tlak v třecím kontaktu je realizován pomocí napínáku 13. Hodnota předepínací síly je snímána pomocí silového čidla 12. které je s výstupní hřídelí spojeno pomocí axiálního kuličkového ložiska 11.

Pro kontaktní plochy dvojice třecích kol jsou dvě možnosti, kdy každá má své výhody a nevýhody.

a. První možností je dva kužely. Výhodou tohoto řešení je mnohem vyšší dosažená normálová síla při stejném Hertzově tlaku. Nevýhodou tohoto řešení pak jsou různé obvodové rychlosti po délce kužele a z toho plynoucí skluz ploch po sobě. To povede ke zvýšení ztrát převodovky a tím pádem k většímu ohřevu oleje.

b. Druhou možnost je na větším kuželovém kole vyrobit bombírovaný - vyklenutý/vydutý povrch. Tím se sníží velikost skluzu a navýší účinnost, ale poklesne maximální normálová síla a tím přenášený kroutící moment - výkon.

Možné postupy testování

Na zkušebním zařízení je možné řešit účinnost třecího převodu, může se konstatovat, že účinnost se bere jako vyhodnocovaný parametr. Z pohledu konkrétních testů se může např. řešit:

-2 CZ 33476 U1 • Testování olejů v návrhovém režimu, které jsou pro aplikaci třecích převodů typu „ocelový disk“ - ocelový disk“ nejvhodnější. Konkrétně tedy při zvolených návrhových režimech - rozběh, zpomalení, běh, přítlak apod., je možné zjišťovat vhodnost jednotlivých olejů. Je možné vyhodnocovat účinnosti, prokluzy, možnosti opětovného záběru, zjištění teplotních informací atd.

• Testování materiálu třecích disků - elementů. Toto lze řešit v různých režimech, např. při konstantních otáčkách zvyšovat kontaktní tlaky třeba až do stádia poškození, tzv. piting, a tím zjišťovat použitelné kontaktní tlaky pro daný materiál a jeho chemicko-tepelné zpracování. Dále je možné testovat dlouhodobě odolnost vybraných materiálů formou zrychlených dlouhodobých testů.

• Testování geometrie kontaktních disků - elementů. Možnosti optimalizace tvaru kontaktních elementu s ohledem na kontaktní tlaky.

• Testování paralelních frikčních - třecích elementů. Zjištění, jak se změní přenášené parametry při použití více třecích elementů v záběru a vliv jejich geometrie.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění při testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (3)

1. Zařízení pro testování třecích dvojic variátorových převodů bez pružného členu, obsahující hnací elektromotor (1) se vstupní hřídelí, na které je kuželové kolo (5), které je v záběru s kolem (7) ve tvaru disku umístěním na výstupní hřídeli připojené k brzdnému elektromotoru (10), vyznačující se tím, že vstupní hřídel je opatřena spojkami (2), mezi kterými je umístěno momentové čidlo (3) a je uložena v kuželících sestavených do „O“ umístěných v posuvném domku (4) pro změnu osové vzdálenosti mezi vstupní hřídelí a výstupní hřídelí, který je uložen ve skříni (6) a výstupní hřídel je opatřena dalšími spojkami (8), mezi kterými je umístěno další momentové čidlo (9), přičemž k výstupní hřídeli je přes axiální kuličkové ložisko (11) připojen napínák (13) opatřený silovým čidlem (12) pro snímání hodnoty předepínací síly a momentové čidlo (3), další momentové čidlo (9) a silové čidlo (12) jsou propojeny s výpočetním zařízením.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaktní plocha mezi kuželovým kolem (5) a kolem (7) je ve tvaru dvou kuželových ploch.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaktní plocha mezi kuželovým kolem (5) a kolem (7) je ve tvaru kuželové plochy a bombírovaného povrchu.