СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ШАРНИРНЫХ ПОДШИПНИКОВ
TEST BENCH FOR TESTING HINGE BEARINGS

Предложенное изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур.
Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту США №3580069, G01M 13/04, 1971 г., которое и было принято авторами за аналог.
Данное техническое решение представляет собой устройство для испытаний шарнирного подшипника, имеющего внутреннее кольцо с внутренней сферической поверхностью и центральное отверстие, через которое проходит сквозной вал, и наружное кольцо, имеющее внутреннюю сферическую поверхность в сопряжении с наружной поверхностью внутреннего кольца. Данное устройство способно обеспечить колебательно-вращательное движение подшипника, а также приложение к нему нагрузки.
Однако для испытаний шарнирных подшипников при повышенных температурах (до 850°) данное техническое решение использовать не целесообразно, так как при нагреве устройства происходят температурное расширения элементов конструкции, что может привести к их заклиниванию. Для исключения этого эффекта в системе необходимо наличие сложных температурных компенсаций или охлаждающих элементов.
Также для обеспечения контроля фактической величины нагрузки на подшипник, сравнения с расчетной величиной нагрузки, оценки влияния трения в узлах устройства на величину нагрузки и изменения данной величины в течение времени испытаний необходимо введение в систему дополнительных элементов измерения.
Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что стенд для испытаний шарнирных подшипников состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание состоит из рамы, верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости. В центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы. Кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца. Между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника. Один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода. Другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения. Нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри (с возможностью продольного перемещения) подпружиненными втулками. Шток нагрузочного устройства установлен во втулках. В нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок. С одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензовставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-4 изображен общий вид стенда и сечение по отдельным элементам.
На фиг. 1-4 указаны позиции в следующем порядке:
1 - шарнирный подшипник;
2 - внутреннее кольцо;
3 - наружное кольцо;
4 - ось;
5 - основание;
6 - привод;
7 - нагрузочное устройство;
8 - рама;
9 - трубопровод;
10 - кронштейн;
11 - нагревательный элемент;
12 - ухо;
13 - качалка;
14 - тяга;
15 - шток;
16 - тяга;
17 - шток;
18 - корпус;
19 - втулка;
20 - пружина;
21 - перегородка;
22 - втулка;
23 - вилка;
24 - тензовставка.
Стенд для испытаний шарнирных подшипников состоит из шарнирного подшипника (1), с внутренним кольцом (2), в котором размещена ось (4), и наружным кольцом (3). Ось (4) шарнирно установлена в основании (5), на основании (5) размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод (6) и нагрузочное устройство (7). Основание (5) состоит из рамы (8), верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода (9). В центре трубопровода (9) жестко закреплен кронштейн (10), снаружи которого размещены нагревательные элементы (11). Кронштейн (10) содержит два симметричных уха (12), между которыми размещена качалка (13). Один конец качалки (13) шарнирно соединен с тягой (14), жестко соединенной со штоком (15) привода (6). Другой конец качалки (13) шарнирно соединен с тягой (16), жестко закрепленной со штоком (17) нагрузочного устройства (7). Нагрузочное устройство (7) состоит из корпуса (18) с установленными внутри втулками (19), между которыми установлена пружина (20). В нижней части рамы (8) расположена перегородка (21) с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки (22) для размещения вилок (23). Вилка (23) шарнирно соединена с тензовставкой (24), которая шарнирно соединена с нижней стенкой рамы (8). Одна вилка (23) шарнирно соединена с корпусом (18) нагрузочного устройства (7), а другая соединена с корпусом привода (6).
Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на привод (6) шток (15), совместно с тягой (14), перемещается на расчетную величину, поворачивая на заданный угол качалку (13) с установленным в ней шарнирным подшипником (1). Одновременно на ту же величину перемещается тяга (16) совместно со штоком (17) нагрузочного устройства (7). При этом с помощью верхней втулки (19) происходит поджатие пружины (20), обеспечивая заданную нагрузку на подшипнике (1). Затем меняется полярность управляющего сигнала, шток (15) перемещается в обратном направлении на расчетную величину, поворачивая качалку (13) на заданный угол. При этом с помощью нижней втулки (19) происходит поджатие пружины в обратном направлении. Возвратно-поступательное перемещение штока (15) обеспечивает вращательное движение подшипника (1). Далее производится подключение нагревательных элементов (11) и на подшипнике обеспечивается заданный температурный режим. Одновременно производится подача охлаждающей жидкости в трубопровод (9). С помощью тензовставок (24), в состав которых входит датчик силы, соединенных шарнирно с приводом (6) и нагрузочным устройством (7), обеспечивается контроль фактической величины нагрузки на подшипник, что позволяет проводить сравнительную оценку с расчетной величиной нагрузки, а также оценить потери на трение в подшипнике (1) и изменения данной величины в течение времени испытаний.
Предложенное техническое решение позволяет реализовать простую конструкцию стенда для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок, движений и температур.