СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВИНТОВОЙ ПАРЫ С ПОЛЫМ ВИНТОМ

Полезная модель относится к оборудованию для испытаний винтовых пар из различных материалов при различных условиях (температурных и силовых).
Известен стенд для испытания на износ грузовых и ходовых винтов и гаек (см. а. с.СССР №175293 МПК G01L, опубликован 21.09.1965, бюллетень №19), содержащий раму, на которой установлены узел крепления испытуемого винта, узел привода с реверсивным редуктором для передачи крутящего момента испытуемому винту, два держателя, предотвращающих вращение испытуемых гаек при их поступательном движении, и концевые переключатели, включенные в электрическую цепь двигателя, приводящего в движение реверсивный вал редуктора для переключения реверса испытуемого винта по достижении испытуемыми гайками крайних верхнего или нижнего положений.
Данное устройство не целесообразно использовать для температурных испытаний винтовой пары в заданных условиях ввиду относительной сложности конструкции.
Известно устройство для определения крутящего момента объекта испытаний (патент РФ №54432, МПК 8 G01N 3/22, опубликован 27.06.2006 бюллетень №18), содержащее жестко закрепленную опору, подвижный и неподвижный захваты испытываемого объекта, привод нагружения крутящим моментом. Неподвижный захват жестко соединен с указанной опорой, а подвижный соединен с приводом нагружения крутящим моментом с возможностью поворота и осевого перемещения. В качестве объекта испытаний использовано соединение винт - гайка.
Неподвижный захват соединен с нижним торцем винта, а подвижный захват соединен с гайкой, причем винт выполнен полым, в его полости размещен нагреватель. Между подвижным захватом и приводом нагружения крутящим моментом установлен теплоизолятор. Торец гайки нагружен набором грузов, подвешенных на стержне, проходящем через полость винта и гайки и закрепленным к переходному стакану, опертому на указанный торец через опоры качения. На гайке и винте установлены термопары. Привод нагружения соединен с охлаждающим приспособлением. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования для ресурсных испытаний винтовой пары, так как устройство не содержит привода нагружения крутящим моментом.
Задача заявляемой полезной модели заключается в создании стенда, обеспечивающего проведение ресурсных испытаний винтовой пары и проверки ее работоспособности при условии градиента температуры между винтом и гайкой и при нагружении гайки усилием, направленным вдоль оси резьбы.
Технический результат заключается в том, что предлагаемый стенд позволяет конструктивно просто оценить работоспособность и определить ресурсные параметры при различных материалах и условиях (температурных и силовых) работы винтовой пары при минимальных материальных затратах.
Указанная задача решена стендом для испытаний винтовой пары с полым винтом, содержащим жестко закрепленную опору, подвижный и неподвижный захваты испытываемого объекта, привод нагружения крутящим моментом, неподвижный захват жестко соединен с указанной опорой, а подвижный соединен с приводом нагружения крутящим моментом с возможностью поворота и осевого перемещения, и предназначен для соединения с гайкой соединения винт - гайка. Неподвижный захват, предназначенный для соединения с нижним торцем
винта, а подвижный захват - для соединения с гайкой. Винт выполнен полым, в его полости размещен нагреватель. Между подвижным захватом и реверсивным приводом нагружения крутящим моментом установлен теплоизолятор. Узел осевого нагружения выполнен в виде наборного груза, подвешенного на стержне, проходящем через полость винта и гайки и закрепляемом на перевернутом опорном стакане, установленном с опорой на верхний торец гайки через опору качения. На гайке и винте могут быть установлены термопары. Привод нагружения крутящим моментом выполнен в виде установленных на опоре и кинематически связанных электродвигателя, реверсивного механизма и червячного редуктора, причем вал электродвигателя соединен с ведущим валом редуктора червячного, выходной вал которого соединен с ведущим валом реверсивного механизма, выходной вал которого соединен с подвижным захватом. Стенд может дополнительно содержать устройство, предназначенное для охлаждения выходного вала реверсивного механизма.
Выполнение стенда с перечисленной выше совокупностью признаков позволяет сообщить гайке винтовой пары циклическое левое и правое вращение.
Конструкция заявляемого стенда позволяет оценить работоспособность и определить ресурсные параметры при различных материалах и условиях (температурных и силовых) работы винтовой пары при минимальных материальных затратах.
Полезная модель поясняется чертежами. На фигуре изображен общий вид стенда. На жестко закрепленной опоре 14 в виде рамы (см. фиг.) установлена испытываемая винтовая пара, состоящая из полого винта 6, гайки 5, неподвижного захвата, выполненного в виде опорного фланца 9 винта 6. Опорный фланец 9 крепится к раме 14 с помощью болтов через переходные втулки 11. Между опорным фланцем 9 и рамой 14 укладывается теплоизоляционный материал 10.
Узел осевого нагружения выполнен в виде наборного груза 12, подвешенного на стержне 15, пропускаемом через полость винта 6 и закрепляемом на перевернутом опорном стакане 3, устанавливаемом с опорой на верхний торец гайки 5 винтовой пары через опору качения, выполненную в виде подшипника 4, на гайку 5 винтовой пары.
В полости винта 6 установлен нагреватель 7, выполненный в данном случае в виде цилиндрического спирального трубчатого электронагревателя, питаемого напряжением 0-24 V от источника питания приемлемой мощности. В винте 6 и гайке 5 выполнены отверстия, в которые установлены термопары 8.
Привод нагружения крутящим моментом выполнен в виде установленных на опоре 14 при помощи закрепленной на ней рамы промежуточной 18 и кинематически связанных асинхронного электродвигателя 19, реверсивного механизма 17, и червячного редуктора 21. Вал электродвигателя 19 соединен с ведущим валом редуктора червячного 21 с помощью муфты 20. Выходной вал редуктора червячного 21 соединен с ведущим валом реверсивного механизма 17. Циклический крутящий момент с выходного вала реверсивного механизма 17 передается на гайку 5 винтовой пары при помощи подвижного захвата, выполненного с возможностью поворота и осевого перемещения в виде колпака 2. Выходной вал реверсивного механизма 17 при помощи фланца 1 соединен с колпаком 2. Фланец 1 жестко закреплен к колпаку 2 при помощи болтов. Колпак закреплен на гайке 5 винтовой пары с помощью радиально расположенных болтов. Между подвижным захватом и приводом нагружения крутящим моментом установлен теплоизолятор 22.
Чтобы исключить нагрев выходного вала реверсивного механизма от электронагревателя 7, на фланец 1 может быть установлено охлаждающее устройство в виде радиатора 16, через который прокачивается холодная вода.
Стенд для испытаний винтовой пары работает следующим образом.
На жестко закрепленной опоре 14 в виде рамы устанавливают испытываемую винтовую пару. Стержень 15, закрепленный на перевернутом опорном стакане 3, пропускают через полость винта 6, и гайку 5. Опорный стакан 3 устанавливают с опорой на верхний торец гайки 5 винтовой пары через опору качения, выполненную в виде подшипника 4. Регулирование силы, действующей на винтовую пару в осевом направлении резьбы, осуществляется путем установки заданного количества элементов наборного груза 12, подвешенного на стержне 15.
Перепад температуры между винтом 6 и гайкой создают цилиндрическим спиральным трубчатым электронагревателем 7, который устанавливают в полости винта 6, на который подают питание от регулируемого источника постоянного напряжения. По замерам температур, получаемым при помощи термопар 8, определяют градиент температуры. Заданный градиент температур достигают регулировкой питающего напряжения.
Приспособление в виде радиатора 16, через который прокачивается холодная вода, предотвращает нагрев выходного вала реверсивного механизма от электронагревателя 7.
При необходимости дополнительной регулировки возможно применение внешнего охлаждения винтовой пары, например, обдув воздухом, установка радиаторов, установка внешних теплоизолирующих чехлов и т.п.
Крутящий момент на ведущем валу реверсивного механизма 17 создают асинхронным электродвигателем 19. Циклический крутящий момент с необходимой частотой с выходного вала реверсивного механизма 17 передается на гайку 5 винтовой пары при помощи подвижного захвата, соединенного с выходным валом реверсивного механизма 17.
Таким образом конструктивно просто проводятся ресурсные испытания винтовой пары и определяется ее работоспособность при различных материалах и условиях (температурных и силовых).