Гидравлический моментный нагружатель для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре
HYDRAULIC TORQUE LOADER FOR TESTING GEAR TRANSMISSIONS AND REDUCTION GEARBOXES IN CLOSED CIRCUIT

Заявляемый «Гидравлический моментный нагружатель для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре» (сокращенно - «моментный нагружатель» или «нагружатель») относится к машиностроительной отрасли промышленности, преимущественно к редукторостроению в различных областях техники.
Устройства для испытаний редукторов по замкнутому мощностному контуру достаточно известны, например - [1], [2].
Известен моментный нагружатель [3], содержащий корпус и поршень, образующий с корпусом подпоршневую и надпоршневую полости, соединенные с гидросистемой, при этом поршень выполнен полым и сопряжен с корпусом направляющими, исключающими проворачивание поршня внутри корпуса, внутри полого поршня расположены нагружаемые валы, связанные с поршнем через винтовые несамотормозящиеся пары с противоположными направлениями нарезки.
Указанная конструкция нагружателя имеет недостаток, заключающийся в том, что в процессе закручивания нагружаемых валов, которое сопряжено с преобразованием поступательного силового перемещения поршня во вращательное перемещение одного нагружаемого вала относительно другого, что определяет необходимость наличия в конструкции нагружателя высоконагруженных опорных подшипников, вращающихся с частотой вращения испытуемых закручиваемых валов и воспринимающих значительные осевые силы, не допуская их передачу к вальной системе испытуемого редуктора.
Известен также гидравлический моментный нагружатель для испытания зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре [4], являющийся наиболее близким по технической сущности к заявляемому, содержащий укрепленный на одном из нагружаемых валов гидроцилиндр и размещенный в цилиндре поршень с направляющими, исключающими возможность проворачивания поршня внутри цилиндра, при этом поршень выполнен полым, внутренняя поверхность которого сопряжена посредством несамотормозящейся винтовой передачи со вторым из нагружаемых валов, сопряженным с корпусом гидроцилиндра через поворотный упорный подшипник.
Достоинством, по сравнению с [3], наиболее близкого по конструкции к заявляемому нагружателя [4] является отсутствие в конструкции вращающихся с частотой вращения испытуемых валов высоконагруженных упорных подшипников, т.к. осевое усилие, возникающее при преобразовании поступательного силового перемещения поршня во вращательное перемещение одного нагружаемого вала относительно другого, замыкается на корпус вращателя не передаваясь к вальной системе испытуемого редуктора.
Однако, в наиболее близком по конструкции нагружателе [4] имеется существенный недостаток - значительная протечка гидравлической среды через радиальное уплотнение вращающегося гидроцилиндра с размещенным внутри поршнем нагружателя, особенно возрастающая с ростом входных рабочих давлений гидравлической среды при необходимости испытаний мощных, например, судовых редукторов.
Целью заявляемого изобретения является расширение моментного диапазона работы нагружателя за счет использования повышенных давлений с минимизацией паразитных протечек гидравлической среды при вводе гидравлической среды внутрь вращающегося цилиндра с поршнем.
Поставленная цель достигается тем, что в известном гидравлическом моментном нагружателе для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре, содержащем цилиндропоршневую пару, цилиндр которой укреплен на первом из нагружаемых валов и имеет на своей внутренней поверхности направляющие, исключающие возможность проворачивания поршня, размещенного внутри цилиндра и образующего в цилиндре надпоршневую полость, соединенную с трубопроводом гидравлической среды, при этом поршень выполнен полым, внутренняя поверхность которого сопряжена посредством несамотормозящейся винтовой передачи со вторым из нагружаемых валов, сопряженным с корпусом гидроцилиндра через упорный подшипник, согласно изобретению, соединение надпоршневой полости с трубопроводом гидравлической среды выполнено посредством осевого сверления первого вала, к которому гидравлическая среда подводится через радиальное отверстие вала, размещенное в уплотнительном блоке, выполненном в виде встречно установленных торцевых уплотнений, размещенных в едином корпусе, к которому подсоединен трубопровод гидравлической среды.
Предлагаемый гидравлический моментный нагружатель для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре представлен на рис. 1.
Нагружатель содержит цилиндропоршневую пару 1-2, цилиндр 1 которой укреплен своим корпусом на первом из нагружаемых валов 3 и имеет на своей внутренней поверхности направляющие 4, исключающие возможность проворачивания поршня 2, размещенного внутри цилиндра 1 и образующего в цилиндре надпоршневую полость 5, соединенную с трубопроводом 6 гидравлической среды, при этом поршень 2 выполнен полым, внутренняя поверхность которого сопряжена посредством несамотормозящейся винтовой передачи 7 со вторым из нагружаемых валов 8, сопряженным с корпусом цилиндра 1 через упорный подшипник 9.
Согласно изобретению, соединение надпоршневой полости 5 с трубопроводом 6 гидравлической среды выполнено посредством осевого сверления 10 первого вала 3, к которому гидравлическая среда подводится через радиальное отверстие 11 вала 3, расположенное между встречно установленными торцевыми уплотнениями 12 и 13, размещенными внутри корпуса уплотнительного блока 14, к которому подсоединен трубопровод 6 гидравлической среды.
Функционирование заявляемого нагружателя происходит следующим образом.
При подаче гидравлической среды в трубопровод 6 среда подходит к радиальному отверстию 11 вала 3, удерживаясь в замкнутом пространстве между встречно установленными торцевыми уплотнениями 12 и 13, размещенными внутри корпуса уплотнительного блока 14, и далее, по осевому сверлению 10, подается в надпоршневую полость 5.
Давление гидравлической среды в надпоршневой полости 5 создает усилие, под действием которого поршень 2 перемещается вдоль оси цилиндра 1 по направляющим 4, вращая через несамотормозящуюся винтовую передачу 7 второй из нагружаемых валов 8, который при этом скручивается относительно первого из нагружаемых валов 3, нагружая моментом объект испытаний - зубчатую передачу или редуктор, испытуемые по замкнутому контуру (на рис.1 не показаны).
Возникающие при этом осевые усилия воспринимаются упорным подшипником 9, работающим в режиме поворота на величину утла скручивания валов, замыкаются на корпус цилиндра 1 и не передаются на испытательный редукторный контур.
Следует отметить известные высокие герметизирующие свойства торцевого принципа уплотнения валов гидромашин, для которых, главным образом, предназначены торцевые уплотнения.
Использование подобного принципа при построении нового изделия - моментного нагружателя, требующего организации ввода гидравлической среды во вращающийся вал, позволяют достичь высокой степени герметизации блока ввода в вал гидравлической среды, что позволяет значительно увеличивать давление используемой в моментом нагружателе рабочей среды и увеличивать создаваемые нагружателем скручивающие моменты.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей гидравлического моментного нагружателя для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре при увеличении моментного диапазона работы нагружателя за счет использования повышенных давлений с минимизацией паразитных протечек гидравлической среды при вводе гидравлической среды внутрь вращающегося цилиндра с поршнем.
1. «Стенд для испытаний редукторов». Изобретение, патент РФ №2521221 от 26.07.2012. Авторы: Н.И. Богатырев, Р.Б.Гольдман, Н.С. Баракин, В.Л. Лихачев, С.М. Моргун, С.В. Мирошниченко. Опубликован 27.06.2014.
2. «Дифференциальный нагружатель для стенда с механически-замкнутым контуром». Патент на изобретение №2526224 от 15.03.2013. Авторы: Ю.М. Горегляд, Л.Ю. Галемина, С.Ю. Шведова, А.В. Марюшин. Опубликован 20.08.2014 г.
3. «Гидравлический нагружатель». Изобретение, авторское свидетельство №312167, СССР. Автор А.Д. Коновалов. Опубликовано 19.08.1971.
4. «Гидравлический нагружатель для испытаний зубчатых передач и редукторов в замкнутом контуре». Изобретение, авторское свидетельство №111311, СССР. Автор Н.В. Скрабелинский. Заявлено 05.10.1956 за №558919.