НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН
LOADING DEVICE FOR RUNNING-IN AND TESTING OF MACHINE PARTS

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, а именно к испытательным и обкаточным стендам.
Обкатка и испытание сборочных единиц в машиностроении и при их ремонте - заключительные операции, выявляющие качество сборки и ремонта узлов и агрегатов технических систем (зубчатые передачи, редукторы, муфты, карданные валы, валы и др.)
Обкатка и испытание должны проходить без нагрузок 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, чтобы уменьшить число отказов при их работе.
Особенно важное значение играют обкатка и испытание с применением продолжительно действующей нагрузки, например крутящего момента, приближенного к условиям эксплуатации на данной машине.
В этом случае возникает проблемная ситуация - противоречие: когда обкатка и испытание под нагрузкой продолжительные, то произойдет нужная приработка, будет достигнута оптимальная шероховатость трущихся поверхностей - это хорошо; а плохо то, что возрастают энергетические затраты, т.е. приработка и испытания при изготовлении и ремонте стали высокоэнергозатратными.
Известны нагружающие устройства [Машины и стенды для испытания деталей / Под ред. Д.Н.Решетова. - М.: «Машиностроение», 1979. - С.71…73], позволяющие проводить обкатку и испытания под нагрузкой с использованием замкнутого контура.
Для этого созданы различные нагружающие устройства (нагружатели), в том числе и с использованием сил инерции для создания нагрузки в виде крутящего момента в замкнутом силовом контуре.
Недостатки всех конструкций состоят в том, что применение их возможно только в замкнутом силовом контуре со сложным устройством, а затраты энергии на привод остаются большими. Кроме того, в силовом контуре требуется установка испытуемого элемента и технологического элемента для выравнивания угловых скоростей в контуре, например, при испытании коробок передач.
В качестве прототипа можно предложить нагружатель для замкнутого силового контура [а.с. 1709188 А1, Бюл. №4 от 30.01.1992], который содержит присоединительные валы, две зубчатые рейки, на концах которых расположены грузы, отклоняющие под действием центробежных сил зубчатые рейки от оси вращения валов, преодолевая сопротивление пружин, поворачивают зубчатое колесо, сидящее на одном из валов, в противоположном направлении относительно стакана, сидящего на втором валу, создавая тем самым нагружающий момент в контуре стенда.
Применение такого типа нагружателя требует также значительных затрат энергии на привод замкнутого контура за счет потерь в замыкающих редукторах, соединительных муфтах, технологическом редукторе и самом нагружателе.
Для устранения вышеперечисленных недостатков предложен способ нагружения по патенту №2237235, C27 G01M 13/02, Бюл. №27 от 27.09.2004, но до настоящего времени технического решения на реализацию этого способа нет.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение перечисленных недостатков и реализацию этого способа путем создания инерционного нагружающего устройства, которое состоит из двух инерционных нагружателей и за счет вращения при испытании вышеупомянутых узлов создает на входном валу испытуемого элемента (первый нагружатель) и выходном валу (второй нагружатель) испытуемого элемента противоположно направленные крутящие моменты, т.е. для создания крутящего момента в испытуемом элементе необходимо нагружающее устройство, состоящее из двух нагружателей, один присоединяется к входному валу испытуемого элемента, а второй - к выходному валу того же испытуемого элемента. Если на входном валу испытуемого элемента крутящий момент, создаваемый первым нагружателем, будет направлен по направлению его вращения на машине, то на выходном валу испытуемого элемента крутящий момент от второго нагружателя будет направлен против направления его вращения на машине.
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 поворота и скольжения. На рычагах 6 между шарниром 7 и роликом 5 (примерно посередине) имеются шарниры поворота 8, которые соединяют рычаг 6 с криволинейным рычагом 9. Криволинейный рычаг 9 с помощью шарнира поворота 10 соединен с фигурным рычагом 11, который может скользить в шарнире 7, а другим концом 12 жестко закреплен с грузом 13. Грузы расположены на одной линии, проходящей через центр ролика 5.
На фиг.1б изображена принципиальная схема второго нагружателя нагружающего устройства, представляющего собой копию первого нагружателя, повернутого относительно линии действия инерционных сил грузов на 180°.
Нагружающее устройство работает следующим образом. При вращении вала 3 первого нагружателя (фиг.1а) присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 9 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции Fи. Сила Fи посредством рычага 11, действуя на шарнир 10, рычагом 9 поворачивает концы рычагов 6 относительно вала 3 по часовой стрелке, создавая крутящий момент Мкр.
При вращении вала 3 второго нагружателя (фиг.1б), соединенного с валом 3 первого нагружателя валами испытуемого элемента (показано штрихпунктирной линией), присоединенные к нему через ролик 5 рычаги 6, 9 и 11, а также грузы 13 под действием центробежных сил создают силы инерции Fи. Сила Fи посредством рычага 11, действуя на шарнир 10, рычагом 9 поворачивает концы рычагов 6 относительно вала 3 против часовой стрелки, создавая также крутящий момент Мкр.
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.