RU216541U1

RU216541U1 - Bench for testing torsion shafts for cyclic fatigue

Info

Publication number: RU216541U1
Application number: RU2022132103U
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Смирнов
Original assignee: АО "Омский завод транспортного машиностроения"
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2023-02-14

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения (специальной военной техники), а именно к стендам для проведения испытаний машиностроительной продукции, в том числе для испытания торсионных валов танков Т-72. Стенд для испытаний торсионных валов на циклическую усталость состоит из жесткого основания, привода в виде электродвигателя, электротормоза и понижающего редуктора, пилона с механизмом предварительной закрутки и ложементом в виде трубы для испытуемого изделия, Новым является то, что стенд содержит маховое колесо с эксцентриком, балансир катка, задающий угловое перемещение торсионному валу при движении катка по дорожке махового колеса, при этом каток прижат к маховому колесу торсионным валом с помощью червячного механизма, расположенного в пилоне. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности узлов привода стенда при проведении циклических испытаний торсионных валов в ускоренном и продолжительном режиме. Результат достигается использованием простого и надежного основного элемента стенда в виде массивного эксцентрикового колеса и балансира с рабочим катком. Каток с балансиром, набегающий на дорожку эксцентрикового колеса, создает угловые перемещения и циклическую нагрузку на подвижный конец закрепленного торсионного вала, при закрепленном неподвижно другого конца торсионного вала. 1 фиг.

The utility model relates to the field of mechanical engineering (special military equipment), namely to stands for testing engineering products, including for testing torsion shafts of T-72 tanks. The stand for testing torsion shafts for cyclic fatigue consists of a rigid base, a drive in the form of an electric motor, an electric brake and a reduction gear, a pylon with a pre-twisting mechanism and a lodgement in the form of a pipe for the product under test. What is new is that the stand contains a flywheel with an eccentric, a balancer roller, which sets the angular displacement of the torsion shaft when the roller moves along the flywheel track, while the roller is pressed against the flywheel by the torsion shaft using a worm gear located in the pylon. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the stand drive units during cyclic testing of torsion shafts in an accelerated and continuous mode. The result is achieved by using a simple and reliable main element of the stand in the form of a massive eccentric wheel and a balancer with a working roller. A roller with a balancer, running onto the track of the eccentric wheel, creates angular displacements and a cyclic load on the movable end of the fixed torsion shaft, while the other end of the torsion shaft is fixed. 1 fig.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения (специальной военной техники), а именно к стендам для проведения испытаний машиностроительной продукции, в том числе для испытания торсионных валов танков Т-72.The utility model relates to the field of mechanical engineering (special military equipment), namely to stands for testing engineering products, including for testing torsion shafts of T-72 tanks.

Известны ранее разработанные и внедренные стенды и машины для испытаний торсионных валов на усталость при кручении: Машина для одновременного испытания двух торсионных валов (SU 106343, МПК G01N 3/34, А1, опубл. 01.01.1957); Стенд для испытаний торсионных валов на усталость при кручении (SU 1656370, МПК G01M 13/00, А1, опубл. 15.06.1991); Машина для испытания торсионных валов на усталость при кручении (SU 777552, МПК G01N 3/34 G01M 13/00, А1, опубл. 07.11.1980); Стенд для испытания торсионных валов на усталость (SU 626389, МПК G01N 3/32, А1, опубл. 30.09.1978); Стенд для испытания торсионных рессор на усталость (SU 107286, МПК G01N 3/34 G05D 19/00 G01M 17/04, А1, опубл. 01.01.1957); Машина для испытания торсионных валов (SU 79181, МПК G01N 3/26 G01M 13/00, А1, опубл. 01.011949).Known previously developed and implemented stands and machines for testing torsion shafts for torsion fatigue: Machine for simultaneous testing of two torsion shafts (SU 106343, IPC G01N 3/34, A1, publ. 01/01/1957); Test stand for torsion shaft fatigue during torsion (SU 1656370, IPC G01M 13/00, A1, publ. 06/15/1991); Machine for testing torsion shafts for torsion fatigue (SU 777552, IPC G01N 3/34 G01M 13/00, A1, publ. 07.11.1980); Bench for testing torsion shafts for fatigue (SU 626389, IPC G01N 3/32, A1, publ. 09/30/1978); Bench for testing torsion springs for fatigue (SU 107286, IPC G01N 3/34 G05D 19/00 G01M 17/04, A1, publ. 01/01/1957); Machine for testing torsion shafts (SU 79181, IPC G01N 3/26 G01M 13/00, A1, publ. 01.011949).

В основе данных стендов и машин используются разного рода кривошипно-шатунные или шарнирно-рычажные соединения, задающие поступательные и угловые перемещения, передаваемые на испытуемое изделие. Стенд для испытания торсионных валов на усталость (SU 626389, МПК G01N 3/32, А1) имеет в качестве привода качающееся коромысло с инерционным вибратором. В качестве прототипа выбрана машина для испытания торсионных валов (SU 79181, МПК G01N 3/26 G01M 13/00) имеющая в своем составе сложный кривошипно-шатунный механизм с передачей колебаний на качающуюся часть в виде двух шпинделей, а также сложный передаточный механизм от двигателя, который также создают значительные динамические нагрузки на детали стенда в целом, что ведет быстрому их износу.At the heart of these stands and machines, various kinds of crank or articulated-lever connections are used, which set the translational and angular movements transmitted to the test product. The stand for testing torsion shafts for fatigue (SU 626389, IPC G01N 3/32, A1) has a rocking arm with an inertial vibrator as a drive. As a prototype, a machine for testing torsion shafts (SU 79181, IPC G01N 3/26 G01M 13/00) was chosen, which incorporates a complex crank mechanism with the transmission of vibrations to the swinging part in the form of two spindles, as well as a complex transmission mechanism from the engine , which also create significant dynamic loads on the parts of the stand as a whole, which leads to their rapid wear.

Недостатком стенда для испытания торсионных валов на усталость, является коромысло с инерционным вибратором, создающее значительные динамические нагрузки на стенд в целом, что приводит к быстрому износу всех деталей.The disadvantage of the stand for testing torsion shafts for fatigue is the rocker with an inertial vibrator, which creates significant dynamic loads on the stand as a whole, which leads to rapid wear of all parts.

Недостатком конструкции машины для испытания торсионных валов является то, что при длительном испытании создаются значительные динамические нагрузки на сложный кривошипно-шатунный механизм и передаточный механизм от двигателя, и, как следствие, происходит быстрый их износ, а также последующий ремонт деталей и соединений.The disadvantage of the design of the machine for testing torsion shafts is that during long-term testing, significant dynamic loads are created on the complex crank mechanism and transmission mechanism from the engine, and, as a result, their rapid wear occurs, as well as the subsequent repair of parts and connections.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности узлов привода стенда при проведении циклических испытаний торсионных валов в ускоренном и продолжительном режиме. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the stand drive units during cyclic testing of torsion shafts in an accelerated and continuous mode.

Заявленный технический результат достигается за счет технического упрощения и отказа от сложных шарнирно-рычажных соединений. Основным элементом в стенде является маховое колесо с эксцентриком, которое задает угловые перемещения балансира катка, бегущего по дорожке махового колеса. Каток прижимается к дорожке колеса за счет предварительной закрутки торсионного вала с помощью червячного механизма, расположенного в пилоне стенда.The claimed technical result is achieved through technical simplification and the rejection of complex articulated-lever connections. The main element in the stand is a flywheel with an eccentric, which sets the angular displacement of the roller balancer running along the flywheel track. The roller is pressed against the wheel track due to the preliminary twisting of the torsion shaft using a worm gear located in the stand pylon.

За счет применения махового колеса с большим инерционным моментом стенд позволяет снизить силовые циклические нагрузки в деталях привода, а также сгладить пиковые нагрузки на приводной электродвигатель. Так же позволяет проводить длительные испытания торсионных валов, и повышает надежность работающих узлов привода стенда. Кроме того, стенд выполнен в вертикальном варианте, что делает более удобным доступ к настройкам стенда и его обслуживанию. Due to the use of a flywheel with a large inertial moment, the stand allows to reduce power cyclic loads in the drive parts, as well as to smooth out peak loads on the drive motor. It also allows for long-term testing of torsion shafts, and increases the reliability of the operating units of the test bench drive. In addition, the stand is made in a vertical version, which makes it more convenient to access the stand settings and its maintenance.

Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1 – представлен общий вид стенда.The essence of the utility model is illustrated by the drawing in Fig. 1 - a general view of the stand is presented.

Стенд состоит из следующих основных частей: основания, в виде коробчатой рамы 1, махового колеса с эксцентриком 2 и подшипниковыми опорами 3, электродвигателя 4, электротормоза с редуктором 5 и переходными муфтами, стойки 6, кессона 7, пилона 8 с катком 9, балансом 10 и ложементом 11 под испытуемое изделие. Для создания предварительной угловой закрутки торсионного вала имеется механизм предзакрутки 12. С целью уменьшения габаритных размеров, маховое колесо частично выполнено погруженным в кессон, для чего выполнено небольшое заглубление в грунт. The stand consists of the following main parts: a base, in the form of a box-shaped frame 1, a flywheel with an eccentric 2 and bearing supports 3, an electric motor 4, an electric brake with a gearbox 5 and adapter couplings, a rack 6, a caisson 7, a pylon 8 with a roller 9, a balance 10 and lodgement 11 for the product under test. To create a preliminary angular twist of the torsion shaft, there is a pre-spin mechanism 12. In order to reduce the overall dimensions, the flywheel is partially immersed in the caisson, for which a slight penetration into the ground is made.

Стенд разработан специально для проведения испытаний торсионных валов танка Т-72. Каток, балансир и подвижное гнездо пилона являются штатными от испытуемого изделия, однако на стенде есть возможность замены балансира катка, путем изготовления его регулируемым по длине, что позволит производить регулировку угла циклического закручивания. Пилон стенда позволяет переворачивать балансир с катком на противоположную сторону дорожки махового колеса, что позволяет проводить испытания торсионных валов как с левой, так и с правой предварительной закруткой.The stand was designed specifically for testing the torsion shafts of the T-72 tank. The roller, balancer and movable pylon socket are standard from the tested product, however, it is possible to replace the balancer of the roller by making it adjustable in length, which will allow adjusting the angle of cyclic twisting. The pylon of the stand allows you to turn the balancer with a roller to the opposite side of the flywheel track, which allows you to test torsion shafts with both left and right pre-spin.

Испытания торсионных валов на стенде производится следующим способом. Маховое колесо (2) фиксируется элетротормозом 4 в положении, когда каток занимает крайнее низшее положение. В трубу ложемента 11 монтируется испытуемый вал, после чего он фиксируется торцевой крышкой в неподвижной части пилона 8. На поворотном лимбе фиксируется нулевое положение относительно установившегося положения торсионного вала. После чего производится предварительное закручивание торсиона на заданный угол с помощью рукояти 12 с боковой стороны пилона 8. Заданный угол фиксируется стопором с противоположной стороны пилона 8, после чего рукоять 12 отводится назад на пол-оборота с целью ослабить зацепление в червячной паре. Необходимо подвести воздушное охлаждение к специальным отверстиям в трубе ложемента от стационарной заводской пневмосети. После чего отключается электротормоз 4 и стартует приводной электродвигатель. Количество наработанных циклов закручиваний фиксируется электронным счетчиком. После наработки заданных циклов стенд останавливается, ослабляется стопор на пилоне и ослабляется червячное зацепление. В тот момент, когда червяк ослабнет, фиксируется угол остаточной деформации на лимбе.Testing of torsion shafts on the stand is carried out in the following way. The flywheel (2) is fixed by an electric brake 4 in the position when the roller occupies the lowest position. The test shaft is mounted in the tube of the cradle 11, after which it is fixed with an end cap in the fixed part of the pylon 8. The zero position is fixed on the rotary limb relative to the steady position of the torsion shaft. After that, the torsion bar is pre-twisted to a predetermined angle using the handle 12 on the side of the pylon 8. The specified angle is fixed with a stopper on the opposite side of the pylon 8, after which the handle 12 is retracted half a turn in order to loosen the engagement in the worm pair. It is necessary to supply air cooling to special holes in the cradle tube from a stationary factory pneumatic network. After that, the electric brake 4 is turned off and the drive motor starts. The number of twisting cycles worked is recorded by an electronic counter. After running the given cycles, the stand stops, the stopper on the pylon is loosened and the worm gear is loosened. At that moment, when the worm weakens, the angle of residual deformation on the limb is fixed.

Таким образом, технический результат полезной модели достигается использованием простого и надежного основного элемента стенда в виде массивного эксцентрикового колеса и балансира с рабочим катком. Каток с балансиром, набегающий на дорожку эксцентрикового колеса, создает угловые перемещения и циклическую нагрузку на подвижный конец закрепленного торсионного вала, при закрепленном неподвижно другого конца торсионного вала.Thus, the technical result of the utility model is achieved by using a simple and reliable main element of the stand in the form of a massive eccentric wheel and a balancer with a working roller. A roller with a balancer, running onto the track of the eccentric wheel, creates angular displacements and a cyclic load on the movable end of the fixed torsion shaft, while the other end of the torsion shaft is fixed.

Claims

Bench for testing torsion shafts for cyclic fatigue, consisting of a rigid base, a drive in the form of an electric motor, an electric brake and a reduction gear, a pylon with a pre-twisting mechanism and a lodgement in the form of a tube for the product under test, characterized in that the bench contains a flywheel with an eccentric, a balancer roller, which sets the angular displacement of the torsion shaft when the roller moves along the flywheel track, while the roller is pressed against the flywheel by the torsion shaft using a worm gear located in the pylon.