SU1716380A1

SU1716380A1 - Method for determining coefficient of irregularity of mechanical transmission member loading

Info

Publication number: SU1716380A1
Application number: SU894752284A
Authority: SU
Inventors: Андрей Иванович Маленков; Владимир Николаевич Сызранцев; Александр Юрьевич Удовикин
Original assignee: Курганский машиностроительный институт
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к механическим испытани м и предназначено дл определени коэффициента неравномерности нагру- жени элементов механической передачи. Предлагаемый способ позвол ет повысить точность измерений за счет исключени необходимости прерывани испытаний дл фиксации момента по влени первой реакции датчиков. Это достигаетс тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчик интегрального типа, фиксируют число циклов , соответствующее по влению пластических деформаций этих датчиков, а нагружение осуществл ют при одинаковом числе циклов Мэ и условии , затем определ ют значени этих деформаций на каждом з сателлитов передачи, по которым и суд т о величине коэффициента неравномерности . 1 ил. ЁThe invention relates to mechanical tests and is intended to determine the coefficient of uneven loading of mechanical transmission elements. The proposed method makes it possible to increase the accuracy of measurements by eliminating the need to interrupt the tests to record the time when the first reaction of the sensors occurs. This is achieved by using an integral type sensor as strain sensors, recording the number of cycles corresponding to the occurrence of plastic deformations of these sensors, and loading with the same number of cycles Me and the condition, then the values of these deformations are determined for each satellite satellites, according to which the value of the coefficient of unevenness is judged. 1 il. Yo

Description

Изобретение относитс к механическим испытани м и предназначено дл определени коэффициента неравномерности нагру- жени сателлитов планетарной передачи, который используют в расчетах на прочность .The invention relates to mechanical tests and is intended to determine the irregularity factor of loading planetary gear satellites, which is used in strength calculations.

Коэффициент неравномерности нагру- жени сателлитов планетарной передачи есть отношение усили , воспринимаемого наиболее нагруженным сателитом, и усили , найденного в предположении равномерного распределени нагрузки между сателлитами.The coefficient of uneven loading of the satellites of the planetary gear is the ratio of the force perceived by the most loaded satellite and the force found under the assumption that the load is evenly distributed between the satellites.

Известен способ определени коэффициента неравномерности нагружени сателлитов планетарной передачи, включающий наклейку тензодатчиков на оси сателлитов, статическую тарировку тензодатчиков дл установлени св зи между нагрузкой, действующей в зубчатых зацеплени х сателлита с колесами, и напр жени ми в ос х сателлитов , а также статические испытани дл вы влени реально действующих напр жений в ос х сателлитов, которые используютс дл определени коэффициента неравномерности их нагружени .A known method for determining the uneven loading coefficient of planetary gear satellites, includes sticking strain gauges on the satellite axis, static strain gauges calibration to establish a connection between the load acting in the gear teeth of the satellite thrusters and the axle stresses, and static tests detecting the actual stresses in the axles of the satellites, which are used to determine the coefficient of irregularity of their loading.

Недостатки этого способа заключаютс в том, что определение усилий, действующих на сателлиты, довольно сложно, так как необходима тарировка тензодатчиков, установленных на ос х сателлитов, должна проводитьс в услови х, максимально приближенных к реальным услови м нагружени сателлитов в планетарных механизмах. Исследовани показали, что тарировка тензодатчиков вл етс наиболее трудоемкой операцией во всем эксперименте по определению , причем на точность его вли - ет большое число факторов. Кроме того, определение напр жений в ос х сателлитовThe disadvantages of this method are that the determination of the forces acting on the satellites is rather difficult, since the calibration of strain gauges installed on the axles of the satellites must be carried out under conditions as close as possible to the actual conditions of loading the satellites in planetary mechanisms. Studies have shown that the calibration of strain gauges is the most time-consuming operation throughout the experiment, by definition, and its accuracy is influenced by a large number of factors. In addition, the determination of voltages in satellite axes x

О CJ 00About CJ 00

оabout

при статическом нагружении не позвол ет получить реальной картины неравномерности нагружени сателлитов, котора имеет место при эксплуатационных (динамических ) испытани х, что также существенно сказываетс на точности получаемых значений коэффициента неравномерности нагружени сателлитов. Определение коэффициента Кнер в услови х эксплуатации планетарных передач св зано с практиче- ски непреодолимыми трудност ми, обусловленными необходимостью применени токосъемных устройств и соединительных проводов.with static loading, it does not allow to obtain a real picture of the uneven loading of the satellites, which takes place during operational (dynamic) tests, which also significantly affects the accuracy of the obtained values of the coefficient of uneven loading of the satellites. Determination of the Kner coefficient under the conditions of operation of planetary gears is associated with practically insurmountable difficulties, due to the necessity of using current collectors and connecting wires.

Наиболее близким к предлагаемому в- л етс способ определени коэффициента неравномерности нагружени сателлитов планетарной передачи, заключающийс в том, что во впадинах зубьев всех сателлитов планетарной передачи закрепл ют датчики деформаций, провод т испытани до по влени реакции на каждом сателлите, затем продолжают испытани , обеспечива на- гружение каждого сателлита одинаковым числом циклов от момента по влени реак- ции, определ ют количественную характеристику реакции датчиков на каждом сателлите, которую используют дл определени коэффициента неравномерности нагружени сателлитов.The closest to the proposed method is the determination of the uneven loading coefficient of the planetary gear satellites, which consists in that the deformation sensors are fixed in the cavities of the teeth of all the planetary gear satellites and tested until each satellite appears, then continue testing, ensuring loading each satellite with the same number of cycles from the moment of the occurrence of the reaction, determine the quantitative characteristic of the sensor response on each satellite, which is used L ratio determine the stress nonuniformity satellites.

Основным недостатком данного способа вл етс низка точность определени Кнер. Это обусловлено необходимостью операций по вы влению первой реакции датчиков на каждом сателлите, и св зано с частыми остановками и разборкой передачи . Точность фиксации момента по влени реакции датчиков зависит от частоты этих остановок. Однако с увеличением числа остановок снижаетс точность из-за вли ни процесса релаксации материала датчиков. Этот фактор в известном способе не учитываетс .The main disadvantage of this method is the low accuracy of the determination of Kner. This is due to the necessity of detecting the first reaction of the sensors on each satellite, and is associated with frequent stops and disassembly of the transmission. The accuracy of fixing the moment of occurrence of the sensor response depends on the frequency of these stops. However, with an increase in the number of stops, the accuracy decreases due to the influence of the relaxation process of the sensor material. This factor is not taken into account in the prior art.

Цель изобретени - повышение точности за счет исключени отрицательного вли- ни релаксации датчиков в результате прерывани испытаний дл фиксации первой реакции датчиков.The purpose of the invention is to improve the accuracy by eliminating the negative effect of sensor relaxation as a result of interrupting the tests to record the first reaction of the sensors.

Указанна цель достигаетс тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчики интегрального типа, дл которых в процессе испытаний фиксируют число циклов Мд, соответствующее по вление пластических деформаций датчиков, а нагружение осуществл ют при одинаковом числе циклов N3 и условии , определ ют значе- ни этих деформаций на каждом из элементов передачи, по которым и суд т о величине коэффициента неравномерности.This goal is achieved by using integral type sensors as strain sensors, for which during the tests the number of cycles Md is recorded, the corresponding occurrence of plastic deformations of the sensors, and the loading is carried out with the same number of cycles N3 and the condition deformations on each of the transmission elements, by which the value of the coefficient of unevenness is judged.

Количественна характеристика реакции (размер и плотность зерен измененной структуры или п тен на поверхности датчика деформаций интегрального типа (из фольги), обусловлена количеством работы А по пластическому деформированию материала датчиков при циклическом нагружении. Величина этой работы зависит от напр жени Од , действующего в датчике, уровн пластической деформации за один цикл нагружени АЈ и числа циклов нагружени N, т.е.А Т(стд,Де,М).The quantitative characteristic of the reaction (the size and density of grains of an altered structure or spot on the surface of an integral-type strain sensor (from foil) is determined by the amount of work A on plastic deforming the sensor material under cyclic loading. The magnitude of this work depends on the voltage Od acting in the sensor, the level of plastic deformation in one loading cycle АЈ and the number of loading cycles N, i.e., A T (std, De, M).

При этом необходимо отметить, что работа , затрачиваема на пластическое деформирование датчиков до по влени на них определенной степени реакции (например , первых темных п тен) есть величина посто нна дл конкретного типа датчиков.It should be noted that the work expended on the plastic deformation of the sensors before the appearance of a certain degree of reaction on them (for example, the first dark spots) is a constant value for a particular type of sensors.

В классическом определении работа есть произведение усили на перемещение, которое вызвано этим усилием. Если учесть, что зубь сателлитов имеют одинаковые геометрические параметры и изготовлены из одного материала, то перемещени (деформаци ) в галтел х зубьев сателлитов будут различными, а следовательно, работа по пластическому деформированию и реакци датчиков будут разными. Это различие и может быть использовано при определении коэффициента Кнер. Необходимо проанализировать возможные варианты распределени нагрузки между несущими элементами планетарной передачи. В случае абсолютно равномерного распределени потока передаваемой мощности между сателлитами (из- готовленными из одного материала, одинаковыми по конструкции и размерам), а также равномерного или абсолютно одинакового распределени нагрузки по длине зубьев всех сателлитов величина и закон распределени напр жений в основании их зубьев будут одинаковыми, следовательно, будет одинаковой и работа деформировани зубьев, а в итоге будут одинаковыми качественна картина и количественна характеристика реакции датчиков на всех сателлитах в любой момент испытаний (одинаковое число циклов нагружени дл каждого сателлита). Если поток мощности распредел етс между сателлитами равномерно , а распределение нагрузки по длине зубьев неравномерно и различаетс у всех сателлитов, то качественна картина распределени реакции датчиков по длине галтели будет различной, в частности, на сателлите, имеющем наибольшую неравномерность распределени нагрузки подлине зуба, концентраци зерен измененной структуры или п тен на поверхности будетIn the classical definition of work is the product of effort on the movement, which is caused by this effort. If we consider that the teeth of the satellites have the same geometrical parameters and are made of the same material, then the displacements (deformation) in the fillets of the teeth of the satellites will be different, and consequently, the work on plastic deformation and the response of the sensors will be different. This difference can be used in determining the coefficient Kner. It is necessary to analyze the possible variants of load distribution between the bearing elements of the planetary gear. In the case of an absolutely uniform distribution of the transmitted power between the satellites (made of the same material, identical in design and size), as well as a uniform or absolutely equal distribution of the load along the length of the teeth of all the satellites, the magnitude and law of the distribution of stresses at the base of their teeth therefore, the work of deforming the teeth will be the same, and as a result, the qualitative picture and quantitative characteristic of the sensor response to all the satellite will be the same ah at any time during the test (the same number of loading cycles for each satellite). If the power flow is evenly distributed between the satellites, and the load distribution over the length of the teeth is uneven and differs among all the satellites, the qualitative picture of the distribution of the sensor response over the length of the fillets will be different, in particular, on the satellite, which has the greatest load distribution, grain concentration modified structure or spots on the surface will

выше на единицу площади зоны про влени реакции при меньших размерах этой зоны, и наоборот, при меньшей концентрации нагрузки размер зоны реакции увеличитс при уменьшении плотности эффекта в пределах этой зоны, однако количественна характеристика суммарной степени усталостных повреждений материала датчиков на различных сателлитах будет посто нной. В случае неравномерного распределени потока мощности между сателлитами реакци датчиков будет иметь различную количественную характеристику в любой момент времени от начала совместного циклического нагружени зубьев всех сателлитов.higher per unit area of the reaction zone with smaller sizes of this zone, and vice versa, with a smaller load concentration, the size of the reaction zone will increase with decreasing effect density within this zone, however, the quantitative characteristic of the total degree of fatigue damage to the sensor material on various satellites will be constant. In case of uneven distribution of the power flow between the satellites, the response of the sensors will have a different quantitative characteristic at any time from the beginning of the joint cyclic loading of the teeth of all the satellites.

Таким образом, в предлагаемом способе о степени неравномерности нагружени сателлитов планетарной передачи суд т по различию значений пластических деформаций датчиков, накопленных с начала совме- стных испытаний сателлитов до определенного, одинакового дл зубьев всех сателлитов числа циклов нагружени при условии про влени определенной степени реакции датчиков, прин той в качестве критери на всех сателлитах передачи, а коэффициент Кнер определ ют как отношение количественной характеристики реакции датчика с наиболее нагруженного сателлита и среднего значени этой характеристики по числу сателлитов, найденной в предположении распределени нагрузки между сателлитами.Thus, in the proposed method, the degree of uneven loading of the planetary gear satellites is judged by the difference in plastic deformation values of the sensors accumulated from the beginning of the joint tests of the satellites to a certain number of loading cycles that are identical for the teeth of all the satellites, taken as a criterion on all transmission satellites, and the Kner coefficient is defined as the ratio of the quantitative response characteristic of the sensor with the most nnogo satellite and the average value of this characteristic on the number of satellites found assuming the load distribution between the pinions.

На чертеже изображена картина реакции датчиков в виде темных п тен дл случа неравномерного распределени потока мощности между сателлитами.The drawing shows a picture of the reaction of the sensors in the form of dark spots for the case of uneven distribution of the power flow between the satellites.

Определение коэффициента неравномерности нагружени сателлитов планетарной передачи (КНер) по предлагаемому способу осуществл етс следующим образом .The determination of the uneven loading coefficient of the planetary gear satellites (KNer) according to the proposed method is carried out as follows.

Во впадинах зубьев сателлитов 1-3 (три сателлита) закрепл ют, допустим, путем наклейки датчики 4. Затем провод т эксплуатационные испытани до момента, когда реакци датчиков по прин тому критерию ее оценки про вл етс на всех трех сателлитах , фиксируют число циклов нагружени N3 до этого момента и определ ют количественную характеристику реакции датчиков 4 на каждом сателлите. Допустим, что в качестве критери оценки степени реакции датчиков прин та площадь измененной структуры. Обозначим эту величину дл сателлитов 1, 2 и 3 соответственно Si, $2 и 5з. Тогда на базе N3 100 тыс. циклов площади измененных структур датчиков составл ютIn the cavities of the teeth of the satellites 1–3 (three satellites), for example, they are fixed by gluing the sensors 4. Then, operational tests are carried out until the sensors respond according to the accepted criterion of its assessment on all three satellites, the number of loading cycles is fixed N3 is up to this point and the quantitative characteristic of the reaction of sensors 4 on each satellite is determined. Assume that the area of the modified structure is taken as a criterion for assessing the degree of response of the sensors. We denote this value for satellites 1, 2, and 3, respectively, Si, $ 2, and 5h. Then, on the basis of N3, 100 thousand cycles of the area of the modified structures of the sensors constitute

51 7мм2, 32 5мм2иЗз 3 мм (измерение может быть произведено при помощи металлографического микроскопа). После этого вы вл ют наибольшее значение суммарной площади измененной структуры (в данном случае 3 Змакс 7 мм2), рассчитывают среднее значение51 7mm2, 32 5mm2iZ3 3 mm (measurement can be made using a metallographic microscope). After that, the largest value of the total area of the modified structure is revealed (in this case, 3 Zmax 7 mm2), the average value is calculated

с Si+S2+S3 7+5+3 E....2 Scp 5 ммwith Si + S2 + S3 7 + 5 + 3 E .... 2 Scp 5 mm

и определ ют значение коэффициента не- равномерности нагружени сателлитов:and determine the value of the imbalance coefficient of the satellites:

Кнер -Kner -

Змакс 7 Scp 5 Zmax 7 Scp 5

Ј 1.4 Ј 1.4

При применении предлагаемого способа определение коэффициента Кнер по сравнению со способом-прототипом не требуетс многочисленных разборок планетарной передачи в процессе проведени ее испытаний дл определени момента возникновени первых темных п тен на датчиках , помещенных во впадины зубьев сателлитов, за счет чего и повышаетс точность полученных результатов, поскольку погрешности взаимного положени деталей планетарной передачи, возникающие приWhen applying the proposed method, determining the Kner coefficient as compared to the prototype method does not require numerous disassembling of the planetary gear during its testing to determine the moment of the first dark spots on the sensors placed in the tooth cavities of the satellite, thereby increasing the accuracy of the results since the errors of the relative position of the details of the planetary gear that occur when

ее многократной разборке и сборке, в предлагаемом способе сведены к минимуму, а также исключаютс отрицательные вли ни процесса релаксации материала датчиков.its multiple disassembly and assembly, in the proposed method is minimized, and the negative effects of the relaxation process of the sensor material are eliminated.

Claims

Invention Formula

The method of determining the coefficient of non-uniformity of loading of the elements of mechanical transmission, which consists in the fact that sensors are fixed on the elements

deformations, load the test elements with a cyclic load, determine the parameter characterizing the deformation of the sensor depending on the number of load cycles of the elements, which is judged on.

the magnitude of the non-uniformity of loading of the mechanical transmission elements, which is due to the fact that, in order to increase accuracy by eliminating the need to interrupt the tests to record the moment of the first reaction on the sensor, an integral-type sensor is used as strain sensors, corresponding to plastic strain

these sensors, and the loading is carried out with the same number of cycles N3 and the condition, determine the strain values on each of the transmission elements, by which the value of the coefficient of unevenness is judged.