СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И ОБКАТКИ РЕДУКТОРОВ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в производстве механических передач, например мотор - редукторов для испытаний и устранения погрешностей при изготовлении и сборке.
Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение качества работы путем обеспечения условий испытания и обкатки, максимально приближенных к условиям эксплуатации.
Уровень техники
Известно устройство для обкатки редукторов, содержащее привод, соединенный с входным валом обкатываемого редуктора, и нагружатель в виде барабана с закрепленным на нем тросом, к которому подвешен секционный груз (патент №79671 U1, МПК G01M 13/02, 2008 г., опубл. 10.01. 2009 г., Бюл. №1) [1].
Известное устройство работает следующим образом. По величине момента Т на выходном валу, задаваемого программой обкатки, определяют массу груза по формуле
G=2T/D,
где: G - масса груза, необходимого для создания заданного момента, Н;
Т - требуемый момент на выходном валу обкатываемого редуктора, Н·м;
D - диаметр барабана, на котором закреплен трос, м;
При включении привода, обкатываемый редуктор вращает барабан, который поднимая груз, нагружает зубчатые зацепления редуктора моментом Т с одной стороны профилей зубьев, при необходимости обкатки другой стороны профилей зубьев реверс нагрузки осуществляется изменением навивки троса на барабане, при этом изменение величины крутящего момента производят подбором необходимого количества секций груза.
Недостатками известного устройства являются невозможность обкатки редуктора, эксплуатируемого в вертикальном штатном положении, т.е. при вертикальном расположении выходного вала, кроме того, трос нагружателя имеет конечную длину, и поэтому необходим реверсивный механизм, что неудобно при длительном цикле обкатки.
За прототип принят стенд для испытания и обкатки ведущих мостов транспортных средств по патенту РФ №101188U1, МПК G01M 13/00, 2010 г., опубл. 10.01. 2011 г, Бюл. №1 [2].
Стенд-прототип содержит привод, соединенный киниматически с входным валом моста, посредством карданного вала, станину с горизонтальными и вертикальными направляющими для крепления, фиксации и перемещения привода посредством тележки, каретки и фиксаторов, и нагружатель в виде тормозного барабана, закрепленного на выходном валу упомянутого моста и установленного на опорах, и тормозных колодок, прижимаемых к тормозному барабану при помощи системы рычагов, воздушного насоса, трубопроводов и пневматического цилиндра.
Стенд-прототип работает следующим образом.
Ведущий мост с закрепленным на выходном валу барабаном устанавливают на опоры, так чтобы входной вал был расположен параллельно оси стенда. После чего ведущий мост скрепляют с опорами крепежными элементами. Перемещением тележки, вместе с приводным двигателем, продольным винтом по направляющим подводят ведущий вал приводного двигателя к входному валу ведущего моста. При соосном расположении ведущего вала относительно входного вала соединяют ведущий вал с входным валом посредством карданного вала. Тележку стопорят относительно продольных направляющих фиксаторами.
В случае несоосного расположения ведущего вала относительно входного вала производят регулировки перемещением каретки по направляющим с последующей фиксацией положения.
В процессе испытания и обкатки ведущего моста на выходном валу создают нагрузку, для чего подают сжатый воздух от насоса по трубопроводу к пневматическому цилиндру, шток которого поворачивает рычаги и прижимает тормозные колодки к тормозному барабану, обеспечивая тем самым необходимый крутящий момент.
Недостатками стенда-прототипа являются сложность конструкции из-за применения пневматической системы для создания необходимого крутящего момента на выходном валу моста (прижима колодок к барабану), невозможность испытания и обкатки редуктора, эксплуатируемого в вертикальном штатном положении, т.е. при вертикальном расположении входного и выходного валов, из-за горизонтального расположения привода и вертикального расположения тормозного барабана, а также невозможность регулирования (изменения) крутящего момента в процессе работы стенда.
Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение качества путем обеспечения условий испытания и обкатки, максимально приближенных к условиям эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что в стенде для испытания и обкатки редукторов, содержащем привод, станину с верхней и нижней площадками, обойму с фиксаторами выходного вала редуктора, установленную под верхней площадкой, и нагружатель, станина снабжена средней площадкой, а нагружатель выполнен в виде горизонтального тормозного диска, установленного на валу в подшипниках между средней и нижней площадками, переходной ступицы, жестко соединенной с обоймой и установленной на валу диска, тормозных колодок, установленных шарнирно на горизонтальных двуплечих рычагах и взаимодействующих с верхней и нижней плоскостями диска, свободные концы горизонтальных рычагов шарнирно связаны с верхним и нижним вертикальными толкателями, установленными подвижно во втулке, закрепленной на средней платформе, в центральной части втулки, между толкателями на оси через боковое отверстие установлено двуплечее коромысло с перемещающимся грузом, при этом верхняя и нижняя части свободного конца коромысла взаимодействуют соответственно со свободными концами верхнего и нижнего толкателей. Кроме того, в вариантах стенда на нижней платформе станины установлены амортизаторы, например АКСС (амортизаторы корабельные сварные со страховкой), а оси поворота двуплечих рычагов установлены на концах вертикальной тяги перемещающейся в направляющей, закрепленной на средней платформе станины.
Раскрытие полезной модели
После сборки и регулировки, например мотор - редукторов, необходимо измерить крутящий момент на выходном валу или шестерне, а затем обкатать в штатном положении, соответствующем установке на объекте использования, в конкретном случае с вертикальным расположением валов, т.е. в условиях, приближенных к эксплуатационным условиям. Для этого необходимо нагрузить выходной вал редуктора, т.е. создать, заданный техническими условиями, крутящий момент М=500 Н·м (50 кгс·м), запустить редуктор при помощи привода и обкатывать 10-12 часов, в отдельных случаях при производстве спецтехники возникает потребность в обкатке редуктора при М=200 Н·м (20 кгс·м) в течение 4 часов и при М=500 Н·м (50 кгс·м) в течение 8 часов (или другие варианты программы обкатки), т.е. в изменении величины крутящего момента в процессе работы стенда.
Для создания заданной нагрузки (крутящего момента) применяют различные по конструкции нагружатели, например, в выбранном прототипе - в виде тормозного барабана и тормозных колодок, прижимаемых к нему рычагами и приводимых в действие штоком пневматического цилиндра от воздушного насоса.
Подобный нагружатель сложен по конструкции, неудобен в эксплуатации и обслуживании.
Оптимальным вариантом решения обозначенной задачи является применение нагружателя в виде тормозного диска и тормозных колодок с фрикционными накладками для легковых автомобилей любых фирм и модификаций, прижимаемых к диску под воздействием груза через систему двуплечих рычагов, толкателей и грузового коромысла, с возможностью регулировки крутящего момента, путем перемещения груза по упомянутому коромыслу, т.е. изменения длины рычага приложения силы к тормозным колодкам.
Для максимального приближения условий испытания и обкатки к эксплуатационным условиям установить редуктор и привод в штатном положении, а станину - на амортизаторы, например АКСС-60М (амортизаторы корабельные сварные со страховкой) по ГОСТ 17053.1-80 или ГОСТ РВ 9320-001-2008.
Кроме того, для компенсации неравномерного износа накладок тормозных колодок целесообразно оси поворота горизонтальных двуплечих рычагов установить на концах вертикальной тяги перемещающейся в направляющей, закрепленной на средней платформе станины, что обеспечит регулировку положения рычагов и, соответственно колодок по высоте.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 изображен стенд для испытания и обкатки редукторов, общий вид в изометрии; на фиг.2 - тоже, разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - вид Б на фиг.2, штрих - пунктирными линиями показан редуктор.
Стенд для испытания и обкатки редукторов состоит из привода 1, станины 2 с верхней 3, средней 4 и нижней 5 площадками и амортизаторами 6, обоймы 7 с фиксаторами 8 и нагружателя в виде тормозного диска 9, установленного на валу 10 между средней 3 и нижней 4 площадками, переходной ступицы 11, соединенной с обоймой 7 и установленной на валу 10, тормозных колодок 12, установленных шарнирно на горизонтальных двуплечих рычагах 13 и взаимодействующих с верхней и нижней плоскостями диска 9, оси поворота 14 рычагов 13 установлены на концах вертикальной тяги 15 перемещающейся в направляющей 16, закрепленной на средней платформе 4 станины 2, а их свободные концы шарнирно связаны с верхним 17 и нижним 18 вертикальными толкателями, установленными подвижно во втулке 19, закрепленной на средней платформе 4, в центральной части втулки 19, между толкателями 17 и 18 на оси 20 через боковое отверстие 21 установлено двуплечее коромысло 22 с перемещающимся грузом 23, при этом верхняя 24 и нижняя 25 части свободного конца коромысла 22 взаимодействуют соответственно со свободными концами верхнего 17 и нижнего толкателей 18.
Работа со стендом осуществляется следующим образом.
Редуктор (на чертежах не обозначен) устанавливают и закрепляют на верхней площадке 3 станины 2 между приводом 1 и обоймой 7, производят механическое соединение привода 1 с редуктором. Фиксируют выходной вал или шестерню редуктора фиксаторами 8 в обойме 7. Регулируют положение груза 23 на коромысле 22, при этом происходит:
- взаимодействие резьбы (на чертежах не обозначена) коромысла 22 с резьбой (на чертежах не показана) груза 23 и его перемещение по коромыслу 22 в зависимости от величины крутящего момента, фиксируют положение груза 23 гайками (на чертежах не обозначены);
- коромысло 22 под воздействием массы груза 23 поворачивается на оси 20 в отверстии 21 неподвижной втулки 19;
- верхняя часть 24 свободного конца коромысла 22 воздействует на свободный конец верхнего толкателя 17, и он перемещается вверх;
- одновременно нижняя часть 25 свободного конца коромысла 22 воздействует на свободный конец нижнего толкателя 18, и он перемещается вниз;
- верхний и нижний рычаги 13 под воздействием верхнего толкателя 17 и нижнего толкателя 18 поворачиваются на осях 14 в вертикальной тяге 15, соответственно по часовой и против часовой стрелки;
- плечи верхнего и нижнего рычагов 13, сопряженные с толкателями 17 и 18, перемещаются соответственно вверх и вниз;
- одновременно плечи верхнего и нижнего рычагов 13, сопряженные с колодками 12, перемещаются соответственно вниз и вверх;
- верхняя и нижняя колодки 12 под воздействием плеч рычагов 13 перемещаются соответственно вниз и вверх и прижимаются к верней и нижней плоскостям тормозного диска 9;
Затем включают привод 1, вращающий момент от привода 1 через редуктор, обойму 7, переходную ступицу 11, вал 10 передается диску 9 и приводит его во вращение. Под действием массы груза 23 через коромысло 22, толкатели 17 и 18, рычаги 13 колодки 12 своими фрикционными накладками (на чертежах не обозначены) тормозят вращение диска 9 и создают нагрузку на диске 9, валу 10, ступице 11, обойме 7, тем самым обеспечивая необходимый крутящий момент на выходном валу или шестерне редуктора. Далее при помощи динамометра (на чертежах не показан) замеряют крутящий момент и производят испытание и обкатку редуктора.
При эксплуатации стенда под действием силы трения происходит износ (уменьшение высоты) фрикционных накладок колодок 12, причем в силу различных причин этот износ может быть неравномерным. В этом случае, под воздействием реактивных сил колодки 12 и рычаги 13 перемещаются вверх или вниз на вертикальной тяге 15 в направляющей 16, компенсируя тем самым неравномерность износа фрикционных накладок колодок 12.
В случае испытания и обкатки мотор-редуктора (редуктора со встроенным двигателем) надобность в приводе 1 отпадает, а вращение редуктора осуществляется штатным мотором (двигателем).
Технический результат от использования полезной модели заключается в упрощении конструкции путем замены прижима колодок к тормозному диску посредством пневматической системы (воздушный насос, трубопроводы и пневматический цилиндр) на прижим под действием силы тяжести, создаваемой коромыслом с грузом, в повышении качества путем обеспечения условий испытания и обкатки, максимально приближенных к условиям эксплуатации, в случае штатной установки редуктора с вертикальным расположением валов, и обеспечением штатной амортизации, а также в возможности изменения величины крутящего момента в процессе работы стенда путем перемещения груза по коромыслу, т.е. изменения длины рычага приложения силы к тормозным колодкам при специальных программах обкатки.
Представленные описание и чертежи стенда позволяют, используя существующие материалы, покупные крепежные и комплектующие изделия (электродвигатель, автомобильные тормозные диски и колодки и корабельные амортизаторы) изготовить его промышленным способом и использовать для испытания и обкатки редукторов, что характеризует полезную модель как промышленно применимую.