ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ НАГРУЖАТЕЛЬ ДЛЯ СТЕНДА С МЕХАНИЧЕСКИ-ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ
DIFFERENTIAL LOADER FOR BENCH WITH MECHANICALLY-CLOSED LOOP

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано в стендах с механически-замкнутым контуром при обкатке и испытании зубчатых передач, отдельных редукторов, мультипликаторов, трансмиссионных валов, соединительных муфт.
Известны конструкции нагружателей для стендов с механически-замкнутым контуром, выполненные с возможностью регулирования нагрузки, которые содержат предназначенные для присоединения к ветвям контура валы, прикрепленные к ним конические или цилиндрические колеса, находящиеся в зацеплении с последними, рычаги с закрепленными на них грузами или соединительную муфту (SU 1035448, G01M 13/02, опубл. 1983; SU 1303871, G01M 13/02, опубл. 1987; RU 2247960, G01M 13/02, опубл. 2005 и RU 2256162, G01M 13/02, опубл. 10.07.2005).
Недостаток конструкций известных аналогов по авторским свидетельствам SU 1035448 и SU 1303871 заключается в том, что они обеспечивают нагружение ветвей контура только пропорционально частоте вращения валов нагружателя.
В стенде для испытания соосных редукторов по схеме замкнутого контура по патенту RU 2247960 червячный механизм поворачивает редуктор вместе с его механизмом относительно корпуса второго редуктора и корпуса опоры, закрепленных на станине, поворачивая при этом и механизм первого редуктора на такой же угол. Механизмы обоих редукторов остаются в закрученном (напряженном) состоянии благодаря самотормозящемуся червячному механизму. Замыкающая кинематическая цепь механизма, состоящая из двух валов, соединенных муфтой, обеспечивает сохранение напряженного состояния, создаваемого червячным механизмом.
Представленный механизм можно считать частным случаем механически-замкнутого стенда, в котором испытуемые редукторы являются также и нагружателем. Авторы не указали, что испытуемые соосные редукторы должны иметь одинаковое передаточное число для обеспечения общего передаточного числа механически-замкнутого стенда, равного единице. Если общее передаточное число не будет равным единице, то стенд будет обладать свойством самонагружения, вплоть до саморазрушения.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения принята конструкция дифференциального нагружателя для испытания зубчатых передач по замкнутому силовому контуру по патенту RU 2256162, содержащая предназначенные для присоединения к ветвям контура валы с полумуфтами на концах, входные валы для соединения с испытуемыми передачами, нагружатель - управляемую вручную динамометрическую муфту, соединяющую выходные валы испытываемых зубчатых передач. Недостаток нагружателя, используемого в стенде с механически-замкнутым контуром по патенту RU 2256162, заключается в том, что он обеспечивает регулирование нагружения ветвей контура только вручную, в результате чего для изменения величины нагрузки необходимо останавливать стенд.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание нагружающего устройства для стенда с механически-замкнутым контуром, обеспечивающего создание нагружающего крутящего момента, независящего от направления и частоты вращения испытуемых агрегатов, а также для автоматического регулирования нагрузки без остановки стенда.
Поставленная задача решена благодаря тому, что дифференциальный нагружатель для стенда с механически-замкнутым контуром, содержащий станину, соосный шестеренчатый механизм, включающий выходные валы с фланцами, предназначенные для присоединения к ветвям контура, установленные соосно в корпусе в подшипниковых опорах, связанные между собой парами шестерен зубчатых передач с одинаковым передаточным отношением и соединенные с возможностью изменения взаимного углового положения одного вала относительно другого, в соответствии с заявляемым изобретением, - снабжен гидроцилиндром, корпус которого шарнирно закреплен на станине стенда, а шток поршня имеет проушину, соединенную осью с ответной проушиной, выполненной на корпусе нагружателя, при этом внешние относительно корпуса соосного шестеренчатого механизма концы выходных валов с фланцами установлены в подшипниковых опорах, закрепленных на станине стенда, так что корпус нагружателя имеет возможность поворота относительно оси выходных валов.
Таким образом, при перемещении штока поршня гидроцилиндра происходит поворот корпуса дифференциального нагружателя относительно оси выходных валов, вследствие чего меняется взаимное угловое положение выходных валов и шестерен зубчатых передач механизма, а при этом также меняется и крутящий момент в механически-замкнутом контуре.
Предлагаемая конструкция нагружателя относится к нагружателям дифференциального типа и обеспечивает регулирование нагрузки, циркулирующей по стенду с механически-замкнутым контуром, автоматически, без остановки стенда, независимо от направления вращения валов стенда и от частоты вращения. Регулирование нагрузки возможно даже при полностью остановленном стенде, то есть при нулевой частоте вращения валов стенда, благодаря возможности закрутки (нагружения крутящим моментом) всех механизмов механически-замкнутого стенда как в рабочую сторону, так и не в рабочую. Испытываться или обкатываться могут механизмы как по рабочей стороне зубьев или других передающих нагрузку элементов, так и не по рабочей стороне, либо передающие нагрузку элементы механизмов с реверсивным принципом действия.
На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого дифференциального нагружателя, на фиг.2 - вид слева, совмещенный с сечением А-А.
Дифференциальный нагружатель для стенда с механически-замкнутым контуром состоит из корпуса соосного шестеренчатого механизма 1, подшипниковых опор 2 и 3, установленных на станине 4, муфт или фланцев 5 и 6, предназначенных для соединения соосно-расположенных валов 7 и 8 с валами стенда, проушины 9, соединенной с ответной проушиной корпуса 1 осью 10, подшипниковых опор 11, 12, 13, 14 и 15, 16 соосного шестеренчатого механизма 1, а также управляемого пневмо или гидро-цилиндра 17, соединенного со станиной 4 с помощью оси 18, а с корпусом соосного механизма 1 с помощью проушины 9 и соединительной оси 10.
Нагружатель работает следующим образом. Станина 4 нагружателя закрепляется неподвижно на раме стенда. Соединение соосного шестеренчатого механизма 1 с валами стенда осуществляется с помощью фланцев или муфт 5 и 6. Крутящий момент передается от вала 7 к валу 8 (или наоборот) через шестерни 19, 20, вал 21 и шестерни 22, 23. Крутящий момент, циркулирующий по механически-замкнутому контуру испытательного стенда, остается постоянным до тех пор, пока остается неизменным взаимное угловое положение валов 7 и 8 и, соответственно, шестерен 19 и 20 соосного шестеренчатого механизма. Изменение крутящего момента происходит при условии, когда взаимное угловое положение валов 7 и 8 и, соответственно, шестерен 19 и 20 изменяется. Изменение взаимного углового положения шестерен происходит при повороте корпуса 1 относительно оси, проходящей через оси валов 7 и 8. Поворот корпуса 1 осуществляется с помощью пневмо- или гидро-цилиндра 17, в полость 24 которого через отверстие 25 подается сжатый воздух или рабочая жидкость, в результате чего смещается в осевом направлении поршень 26 и шток 27, поворачивая корпус 1 относительно оси валов 7 и 8 на необходимый угол. Ось 18 служит для обеспечения возможности качательных движений цилиндра 17 относительно станины 4. При повороте корпуса 1 относительно оси валов 7 и 8 происходит поворот на этот же угол оси вала 21, а вследствие того, что передаточное отношение от вала 21 к валам 7 и 8 отличается друг от друга, то валы 7 и 8, а также шестерни 19 и 20 поворачиваются на разный угол, но в одну сторону. Поворот валов 7 и 8, а также шестерен 19 и 20 в одну сторону, но на разный угол позволяет изменять нагружающий крутящий момент в механически-замкнутом контуре испытательного стенда. При этом нет необходимости останавливать стенд. Более того, изменение нагрузки может происходить и при полной остановке стенда, например, при испытании на статическую прочность валов, зубьев шестерен, других элементов, передающих нагрузку, например пальцев соединительных муфт. В частном случае, если бы все шестерни описанного механизма были одинаковые, то при повороте корпуса 1 относительно оси валов 7 и 8 взаимного поворота валов 7 и 8 и, соответственно, шестерен 19 и 20 не происходило бы, и регулировать нагрузку в таком механизме было бы невозможно.
Нагружатель по описанной схеме может быть встроен в любую схему механически-замкнутого стенда без изменения направления вращения валов стенда, например в схему, подобную описанной в патенте 2256162. Общее передаточное отношение всех механизмов, составляющих замкнутый контур механически-замкнутого стенда, должно быть равно единице. В противном случае стенд будет обладать свойством самонагружения. Передаточное отношение соосного шестеренчатого механизма описанного нагружателя может быть равно единице, и тогда он может быть встроен в схему механически-замкнутого стенда с передаточным отношением также единица. В случае, если нагружатель будет изготовлен с передаточным отношением, не равным единице, тогда в схеме механически-замкнутого стенда должен быть предусмотрен механизм, компенсирующий это неравенство.