RU2017110C1

RU2017110C1 - Stand to test flexible members and teeth of screw gear

Info

Publication number: RU2017110C1
Authority: RU
Inventors: П.Н. Сильченко; О.В. Смелая; А.В. Леканов; В.П. Рузанов; Е.И. Баженов
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: apparatus for flexible geared member basing is made as a post 8, mounted on bed-frame 1 with capability of longitudinal and transverse movement and having two cantilevers 10 with holders 12 and cam 13. Apparatus for loading is made as a crank gear, on free end of rocker of which a gear wheel to be engaged with flexible member teeth is mounted. EFFECT: stand is used to test flexible members and teeth of screw gear by fatigue in bending. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании гибких элементов и зубьев волновых передач на усталостную изгибную прочность. The invention relates to mechanical engineering, namely to testing equipment, and can be used in testing flexible elements and teeth of wave transmissions for fatigue bending strength.

Известны стенды для испытания волновых передач, содержащие двигатель, испытываемый редуктор, нагружатель и соединительные муфты [1]. Хотя условия испытаний и приближены к действительным условиям работы, но проведение усталостных испытаний на подобном стенде требует больших затрат времени, а использование реальных приводов целиком ведет к удорожанию испытаний вследствие большой себестоимости волновых приводов. Known stands for testing wave transmissions containing an engine, a tested gearbox, a loader and couplings [1]. Although the test conditions are close to the actual operating conditions, carrying out fatigue tests on such a bench requires a lot of time, and the use of real drives entirely leads to more expensive tests due to the high cost of wave drives.

Известна также многопозиционная машина для испытания плоских образцов на усталость при знакопеременном изгибе, содержащая кольцевой вибратор со сменными кулачковыми шайбами, съемными пинолями, радиально расположенными вокруг кольцевого вибратора и служащими для крепления испытуемых образцов [2]. Also known is a multi-position machine for testing flat samples for fatigue under alternating bending, containing a ring vibrator with interchangeable cam washers, removable pins, radially located around the ring vibrator and used to mount the test samples [2].

Данная машина позволяет проводить испытания одновременно на нескольких образцах-аналогах гибкого элемента волновой передачи. Но испытания на образцах будут сильно отдалены от реальных условий эксплуатации гибкого элемента из-за отсутствия в образцах реальных напряжений, возникающих в гибких элементах волновых передач вследствие поджатия его генератором, возникновения ударных нагрузок на зубьях в процессе работы волновой передачи, и окружных усилий, возникающих в гибком элементе. This machine allows you to test simultaneously on several samples-analogues of a flexible wave transmission element. But tests on the samples will be far removed from the actual operating conditions of the flexible element due to the absence of real stresses in the samples arising in the flexible elements of the wave transmissions due to compression by the generator, the occurrence of shock loads on the teeth during the operation of the wave transmission, and the circumferential forces arising in flexible item.

В некоторой степени эти недостатки устраняются при использовании известной установки для усталостных испытаний гибких элементов волновой передачи (взято в качестве прототипа), содержащей станину, установленный на ней и подшипниках приводной вал, устройство для базирования и нагружения (генератор волн) исследуемого элемента, выполненное в виде двух роликов, оси вращения которых установлены параллельно оси вала, расположены на диаметрально противоположных его сторонах и выполнены встречно установочно-подвижными, устройство для контроля режимов испытаний и момента разрушения элемента, устройство для стопорения исследуемого элемента по торцу [3]. Но при испытании гибкого элемента на данной установке не учитывается влияние ударных нагрузок на зубья из-за отсутствия зацепления с жестким колесом. Это сказывается на результатах исследований, которые будут весьма приближенными из-за отдаленности условий от реальных условий нагружения гибкого элемента волновой передачи при ее эксплуатации, а использование для испытаний реального гибкого элемента целиком ведет к удорожанию испытаний и большим затратам времени. To some extent, these disadvantages are eliminated by using the well-known installation for fatigue testing of flexible wave transmission elements (taken as a prototype) containing a frame, a drive shaft mounted on it and bearings, a device for basing and loading (wave generator) of the investigated element, made in the form two rollers, the rotation axes of which are mounted parallel to the axis of the shaft, are located on its diametrically opposite sides and are made counter-movable, a device for controlling Mode I fracture tests and the time element, a device for locking the end of the test element [3]. But when testing a flexible element in this installation, the influence of impact loads on the teeth due to the lack of engagement with the hard wheel is not taken into account. This affects the results of studies, which will be very approximate due to the remoteness of the conditions from the actual loading conditions of the flexible wave transmission element during its operation, and the use of a real flexible element for testing completely leads to a higher cost of testing and a large investment of time.

Цель изобретения - приближение условий испытания к реальным условиям работы. The purpose of the invention is the approximation of test conditions to actual operating conditions.

Стенд для испытаний гибких элементов и зубьев волновых передач содержит станину, устройство для базирования и нагружения гибкого зубчатого элемента и устройство для контроля режимов испытаний и момента разрушения. A test bench for testing flexible elements and teeth of wave transmissions comprises a bed, a device for basing and loading a flexible gear element, and a device for monitoring the test conditions and the moment of failure.

Устройство для базирования выполнено в виде стойки, установленной на станине с возможностью продольного и поперечного перемещений, имеющей два кронштейна с держателями, и предназначенный для взаимодействия с гибким зубчатым элементом и установленный с возможностью продольного перемещения кулачок. Устройство для нагружения выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, на свободном конце шатуна которого установлено зубчатое колесо для взаимодействия с зубьями гибкого элемента. Профиль кулачка может быть различным, например иметь другой радиус закругления или же спрофилирован по закону любой необходимой кривой. The device for basing is made in the form of a rack mounted on a bed with the possibility of longitudinal and lateral movements, having two brackets with holders, and designed to interact with a flexible gear element and mounted with the possibility of longitudinal movement of the cam. The device for loading is made in the form of a crank mechanism, on the free end of the connecting rod of which a gear wheel is installed to interact with the teeth of the flexible element. The cam profile can be different, for example, have a different radius of curvature or is profiled according to the law of any necessary curve.

Совокупность отличительных признаков, позволяющая приблизить условия испытаний гибких элементов и зубьев к реальным условиям работы, не была обнаружена в известных технических решениях и поэтому изобретение обладает существенными отличиями. The combination of distinctive features, allowing to bring the test conditions of flexible elements and teeth closer to the actual working conditions, was not found in the known technical solutions and therefore the invention has significant differences.

На фиг. 1-3 изображена схема стенда в прямоугольных координатах; на фиг. 4 - то же, аксонометрия. In FIG. 1-3 shows a diagram of the stand in rectangular coordinates; in FIG. 4 - the same, axonometry.

Стенд для испытаний гибких элементов и зубьев волновых передач содержит станину 1, на которой установлены электродвигатель 2, соединенный клиноременной передачей с шкивом 3, установленным на одном валу и соединенным неподвижно с кривошипом 4, соединенным подвижно с шатуном 5, установленным на оси 7, свободный конец которого соединен неподвижно с нагружателем 6, выполненным в виде элемента жесткого зубчатого колеса волновой передачи. На станине 1 установлена стойка 8 для крепления испытуемого элемента гибкой оболочки 9. Испытуемый элемент 9 представляет собой гибкий элемент волновой передачи с зубом или зубьями. Стойка 8 содержит два кронштейна 10 с винтами 11 и держателями 12. На стойке 8 установлены кулачок 13 с возможностью перемещения вдоль своей оси и фиксации его и кронштейн 14 с установочным винтом 15. Стойка 8 может перемещаться по направляющим 16 каретки 17, а сама каретка 17 вместе со стойкой 8 перемещается в поперечном направлении по направляющим 18 станины 1. На держателях 12 и кулачке 13 установлены тензодатчики 19 для оценки напряженного состояния исследуемого элемента 9. Для увеличения жесткости стенда станина 1 вместе с опорами изготовлена в виде литой конструкции. Стенд снабжен устройствами для контроля режимов испытаний и момента разрушений (не показаны). The test bench for flexible elements and teeth of wave transmissions contains a frame 1, on which an electric motor 2 is mounted, connected by a V-belt drive with a pulley 3 mounted on one shaft and fixedly connected to a crank 4 connected movably to a connecting rod 5 mounted on axis 7, the free end which is connected motionless with the loader 6, made in the form of an element of a hard gear wheel wave transmission. A stand 8 is mounted on the bed 1 for fastening the test element of the flexible shell 9. The test element 9 is a flexible wave transmission element with a tooth or teeth. The rack 8 contains two brackets 10 with screws 11 and holders 12. A cam 13 is mounted on the rack 8 to move along its axis and fix it, and a bracket 14 with a set screw 15. The rack 8 can move along the guides 16 of the carriage 17, and the carriage 17 itself together with the stand 8, it moves in the transverse direction along the guides 18 of the bed 1. On the holders 12 and cam 13, load cells 19 are installed to assess the stress state of the test element 9. To increase the rigidity of the stand, the bed 1 together with supports is made that design. The stand is equipped with devices for monitoring test conditions and the moment of destruction (not shown).

Стенд работает следующим образом. The stand works as follows.

Испытуемый элемент 9 устанавливается в держателях 12, соединенных винтами 11 с кронштейнами 10. Поворотом винтов 11 в испытуемом элементе 9 создается предварительное напряжение. Затем к испытуемому элементу 9 подводится кулачок 13 посредством вращения (поворота) установочного винта 15 в кронштейне 14. Регулировкой винтами 11 и 15 в испытуемом элементе создается напряжение, соответствующее рабочему напряжению в гибком элементе (оболочке) волновой передачи, измеряемое тензодатчиками, расположенными на держателях 12 и кулачке 13. После этого испытуемый элемент 9 подводится и ориентируется относительно нагружателя 6 при помощи перемещения каретки 17 и стойки 8 по направляющим 16 и 18. Нагрузка, создаваемая кривошипно-шатунным механизмом 4-5, может быть приложена в любом месте активной поверхности зуба путем регулировки при помощи винтов 11, и поворотом нагружателя 6 относительно шатуна 5 вокруг оси 7. Число циклов нагружений отсчитывается до начала появления трещины. The test element 9 is installed in the holders 12, connected by screws 11 to the brackets 10. By turning the screws 11 in the test element 9 creates a preliminary voltage. Then, the cam 13 is brought to the test element 9 by rotating (turning) the set screw 15 in the bracket 14. By adjusting the screws 11 and 15 in the test element, a voltage is created corresponding to the operating voltage in the flexible wave transmission element (shell), measured by strain gauges located on the holders 12 and cam 13. After that, the test element 9 is brought in and oriented relative to the loader 6 by moving the carriage 17 and the rack 8 along the guides 16 and 18. The load created by the crank mechanism 4-5, can be applied anywhere on the active surface of the tooth by adjusting with screws 11, and turning the loader 6 relative to the connecting rod 5 about the axis 7. The number of load cycles is counted until the crack begins.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет приблизить условия испытаний к реальным условиям работы, а также провести ускоренные ресурсные испытания зубьев на выносливость при изгибе, а гибкого элемента - на прочность у основания зубьев. Compared with the prototype, the proposed technical solution makes it possible to bring the test conditions closer to the actual working conditions, as well as to conduct accelerated endurance tests of teeth for bending endurance, and of a flexible element for strength at the base of the teeth.

Использование в качестве исследуемого элемента части гибкого колеса с одним или несколькими зубьями реальной волновой передачи уточняет результаты и удешевляет исследования. The use of a part of a flexible wheel with one or several teeth of a real wave transmission as an element under investigation improves the results and reduces the cost of research.

Claims

STAND FOR TESTS OF FLEXIBLE ELEMENTS AND WAVE GEARS, containing a bed, a device for basing and loading a flexible gear element and a device for monitoring the test conditions and the moment of fracture, characterized in that, in order to approximate the test conditions to the actual operating conditions, the basing device is made in the form of a rack mounted on a bed with the possibility of longitudinal and transverse movements, having two brackets with holders and designed to interact with a flexible gear element mounted with the possibility of longitudinal movement of the cam, and the device for loading is made in the form of a crank mechanism, on the free end of the connecting rod of which there is a gear wheel for interaction with the teeth of the flexible element.