Механизм загрузки крутящим моментом
TORQUE LOADING MECHANISM

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.
Известна автоматическая бесступенчатая механическая передача, включающая механизм загрузки крутящим моментом с узлом исполнительного механизма (Патент RU №22277657, F16H 33/14, 2006.01).
Недостатком этого устройства является то, что указанная передача создает небольшой крутящий момент (20-30 кг⋅см), это не позволяет использовать ее в испытательной технике, например, для испытания тяжелонагруженных валов, агрегатов, машин и приводов на прочность.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство передачи крутящего момента, которое включает в себя механизм загрузки крутящим моментом (Патент RU №2550585, F16H 33/14, G01M 15/00, 2014.01).
Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является имеющийся дополнительный дисбаланс от масла, подаваемого на смазку деталей и узлов и находящегося внутри частично замкнутой полости вращающейся части механизма загрузки крутящим моментом при его работе, влияющий на вибрации при работе механизма загрузки на рабочих оборотах от 3000 до 5000 об/мин.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в устранении высокого уровня вибрации, возникающего в механизме загрузки крутящим моментом до 20000 Н⋅м при рабочих оборотах от 3000 до 5000 об/мин путем введения в его конструкцию масляных противовесов.
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 в сборе с масляными противовесами.
Наличие масляных противовесов, закрепленных на балансировочных грузах, позволяет получать полости, заполняемые маслом при вращении узла зубчатой передачи расчетным объемом масла, соответствующим расчетному объему масла, находящегося при работе внутри зубчатой передачи на диаметрально противоположной стороне от зацепления зубчатых венцов.
Заявляемая конструкция механизма позволяет компенсировать дисбаланс от масла, находящегося внутри зубчатой передачи посредством установки масляных противовесов для обеспечения работоспособности узла в заданных условиях (по числу оборотов и крутящему моменту).
Изобретение проиллюстрировано чертежами.
На фиг. 1 представлен механизм загрузки крутящим моментом.
На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.
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.
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.
Несмотря на возможность выполнения раздельной динамической балансировки внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6 (Патент RU №2550585, F16H 33/14, G01M 15/00, 2014.01) при вращении механизма загрузки на высоких оборотах (от 3000 до 5000 об/мин) может возникать дополнительный уровень вибрации вследствие дисбаланса, вызванного неравномерным распределением масла между деталями внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6.
При работе механизма загрузки крутящим моментом 1 в его в полость Б подается под давлением масло (для смазки опор качения, шлицевых соединений и зубчатых зацеплений) через жиклер (не показан), имеющий отверстие нормированного диаметра для обеспечения требуемого расхода масла.
Масло, попадая в полость Б, распределяется между заглушками 8 и 9, откуда центробежными силами через отверстия 32 и 33, полость В, опоры качения 14 и 15 подается во внутреннюю полость Г, ограниченную деталями внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6, постепенно создавая определенный уровень масла, ограниченный технологическими отверстиями 34, 35, 36, 37, 38 и 39. За счет имеющегося эксцентриситета вала 7 при работе механизма загрузки крутящим моментом 1 масло во внутренней полости Г распределяется неравномерно - из полости Д масло из зубчатых зацеплений колес 17, 31 и 18, 29 выдавливается в свободную полость Е, распределяясь до технологических отверстий 34, 35 и 36.
Для устранения дисбаланса, вызванного неравномерным распределением масла внутри полости Г на балансировочных грузах 11 и 13, закреплены масляные противовесы 40 и 41.
При работе механизма загрузки крутящим моментом 1 масло из полости В через опоры качения 14 и 15 попадает в масляные противовесы 40 и 41, постепенно заполняя их до определенного уровня, соответствующего максимально возможному расчетному объему масла, находящегося в полости Е, тем самым уравновешивая его. Внутри масляных противовесов 40 и 41 масло удерживается при помощи центробежных сил. По результатам пуско-наладочных работ, при необходимости уменьшения объема масла, находящегося при работе в масляных противовесах 40 и 41, могут быть выполнены дополнительные отверстия в стенках противовесов, ограничивающих уровень их заполнения.
За счет введения масляных противовесов 40 и 41, закрепленных на балансировочных грузах 11 и 13, установленных на эксцентриковом валу 7, устраняется дисбаланс от неравномерного распределения масла в полости Г (между внутренней частью 4 и наружными частями 5 и 6), тем самым обеспечивается низкий уровень вибрации на рабочих оборотах механизма загрузки от 3000 до 5000 об/мин в пределах установленной нормативной величины.