НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН ВСТРЕЧНЫМИ КРУТЯЩИМИ МОМЕНТАМИ
LOADING DEVICE TO TEST MACHINE ELEMENTS BY OPPOSITE TORQUES

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, а именно к технологиям и испытательным и обкаточным стендам.
Испытание и обкатка сборочных единиц в машиностроении и при ремонте - заключительные операции технологического процесса, выявляющие качество сборки и ремонта узла или агрегата (редукторы, карданные валы, муфты, валы и др.).
Испытание и обкатка проводятся без нагрузки и под нагрузкой.
При обкатке под назначенной нагрузкой в виде крутящих моментов происходит интенсивная приработка подвижных сопряжений, представляющая собой процесс изменения физико-механических свойств поверхностей сопрягаемых деталей и достижения оптимальной шероховатости.
Обкатка и испытание элементов машин позволяют проверить надежность их работы с ее многообразием показателей как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации с целью уменьшения числа отказов при их работе.
Наиболее важное значение играют обкатка и испытание при продолжительно действующей нагрузке крутящим моментом, приближенным к условиям эксплуатации на данной машине.
При этом возрастают энергетические затраты, т.е. приработка и испытания при изготовлении и ремонте стали высокоэнергозатратными.
Известны нагружатели [Машины и стенды для испытания деталей / Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: «Машиностроение. - С.71…73], позволяющие проводить обкатку и испытания под нагрузкой с использованием замкнутого контура. Созданы нагружатели (нагружающие устройства) с использованием инерционных сил для создания нагрузки в виде крутящего момента в замкнутом силовом контуре.
Недостатки всех конструкций состоят в том, что их применение возможно только в замкнутом силовом контуре со сложной конструкцией стендов, а затраты энергии на привод остаются значительными.
Кроме того, в силовом контуре требуется установка испытуемого элемента и технологического элемента для выравнивания угловых скоростей в контуре, например, при испытании коробок передач и редукторов.
Применение вышеописанной схемы нагружения требует значительных затрат энергии на привод замкнутого контура за счет потерь в замыкающих редукторах, соединительных муфтах, технологическом редукторе и самом нагружателе.
Стенды занимают большие производственные площади, увеличивается их металлоемкость, усложняется конструкция.
Для устранения вышеперечисленных недостатков предложен принципиально новый способ нагружения (встречное нагружение) по патенту №2237235 С2, G01M 13/02, Бюл. №27 от 27.09.2004, но до настоящего времени рационального и более простого технического решения на реализацию этого способа нет.
В качестве прототипа технического решения можно предложить нагружающее устройство для обкатки и испытания элементов машин [патент №2477848 С2. Бюл.№8 от 20.03.2013], который содержит присоединительные валы и грузы и состоит из двух нагружателей инерционного типа, которые при вращении создают на входном валу испытуемого элемента первым нагружателем и выходном валу того же испытуемого элемента вторым нагружателем противоположно направленные одинаковые крутящие моменты.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение работоспособности нагружающего устройства, которое состоит из двух нагружателей инерционного действия, которые при вращении создают на входном валу испытуемого элемента первым нагружателем и выходном валу того же испытуемого элемента вторым нагружателем противоположно направленные одинаковые крутящие моменты за счет того, что вал каждого нагружателя, вращаясь в опорах, жестко закреплен с роликом, к которому прикреплены диаметрально противоположно рычаги с шарнирами на концах для соединения с криволинейными рычагами, а между шарнирами, опираясь на ролик, расположены прямолинейные рычаги, на свободные концы которых опираются малые ролики, сидящие на одних свободных концах криволинейных рычагов, а вторые концы криволинейных рычагов соединены с грузами, расположенными на линии, проходящей через цент вала.
На фиг.1а изображена принципиальная схема первого нагружателя нагружающего устройства, состоящего из электромотора 1, муфты 2, соединяющей вал электромотора с валом первого нагружателя 3. Вал нагружателя 3 вращается в опорах 4 и жестко закреплен с роликом 5, к которому жестко прикреплены диаметрально противоположно рычаги 6. На концах рычагов 6 расположены шарниры 7. На рычагах 6 между шарниром 7 и роликом 5 расположены кронштейны 8 с шарнирами 9, которые соединены с прямолинейными рычагами 10, опирающимися на ролик 5 сверху и снизу.
Криволинейные рычаги 11 соединенные с рычагами 6 шарнирами 7, причем на свободные концы рычагов 10 опираются концы рычагов 11 через малые ролики 12, а к другим концам рычагов 11 крепятся грузы 13.
и
Грузы располагаются на одной линии, проходящей через центр ролика 5, по которой направлена сила инерции грузов F.
На фиг.16 изображена принципиальная схема второго нагружателя нагружающего устройства, представляющая собой копию первого нагружателя, повернутого относительно линии действия инерционных сил грузов на 180°.
и
и
кр
Нагружающее устройство работает следующим образом. При вращении вала 3 первого нагружателя (Фиг.1а) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 10 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции F. Силы F посредством рычагов 11, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через ролики 12 создавать давление на свободные концы рычагов 10 и поворачивать посредством кронштейнов 8 рычаги 6 относительно вала 3 по часовой стрелке, создают крутящий момент М.
и
При вращении вала 3 второго нагружателя (Фиг.16), соединенного с валом 3 первого нагружателя валами испытуемого элемента (показано штрихпунктирной линией) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 10 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции F.
и
кр
Силы F посредством рычагов 11, которые могут поворачиваться в шарнирах 7 и свободными концами через малые ролики 12 создавать давление на свободные концы рычагов 10 и поворачивать посредством кронштейнов 8 рычаги 6 относительно вала 3 против часовой стрелки, создают также крутящий момент М.
Эти моменты, создаваемые первым и вторым нагружателями, должны быть одинаковыми, тогда находящийся между нагружателями испытуемый элемент будет находиться под нагрузкой крутящим моментом, равным сумме крутящих моментов от первого и второго нагружателей.