МЕХАНИЗМ ЗАГРУЗКИ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ
TORQUE LOADING MECHANISM

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в испытательной технике, а именно в стендах для испытания машин, механизмов, валов, агрегатов, приводов и т.п.
Известна автоматическая бесступенчатая механическая передача, включающая механизм загрузки крутящим моментом с узлом исполнительного механизма (Патент RU №22277657, F16H 33/14, 2006.01).
Недостатком этого устройства является то, что указанная передача создает небольшой крутящий момент (20-30 кгс·м), это не позволяет использовать ее в испытательной технике, например, для испытания тяжело нагруженных валов, агрегатов, машин и приводов на прочность.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство передачи крутящего момента, которое включает в себя механизм загрузки крутящим моментом (Патент RU №2475666, F16H 47/00, G01M13/02, 2011.08).
Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются:
- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц внутренней части узла зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом в связи с тем, что размеры и масса балансировочных грузов в этом устройстве определены расчетно-экспериментальным способом, а выполнить динамическую балансировку внутренней части узла не представляется возможным из-за свободного вращения опор качения и свободного вращения зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами, соединенных между собой через диафрагмы болтами и гайками;
- высокий уровень вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц наружных частей узла зубчатой передачи, выполнить динамическую балансировку которых не представляется возможным по конструктивным особенностям размещения опор механизма.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в устранении высокого уровня вибрации, возникающего в механизме загрузки крутящим моментом до 20 000 Н·м при частоте вращения входного вала до 4500 об/мин за счет изменения его конструкции с обеспечением раздельной динамической балансировки внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи.
Сущность изобретения заключается в том, что узел зубчатой передачи механизма загрузки крутящим моментом, в отличие от прототипа, содержит два соединенных между собой шлицами, гайкой и штифтами зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами, которые размещены на подшипниковых опорах, установленных на оси эксцентриковой детали вместе с диаметрально противоположно закрепленными на основной оси балансировочными грузами, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала закреплено на размещенных подшипниковых опорах внутри зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала. Два соединенных между собой зубчатых колеса с наружными зубчатыми венцами имеют с одного торца два резьбовых отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные в плоскости оси эксцентриковой детали на расчетном диаметре под углом 180°, а балансировочные грузы имеют одно отверстие на том же расчетном диаметре, расположенное противоположно оси эксцентриковой детали. Зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом входного вала имеет в своей диафрагме два отверстия, выполненные параллельно оси и расположенные под углом 180° на следующем расчетном диаметре, а зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом ведомого вала на том же расчетном диметре с тем же расположением имеет по два отверстия в двух своих диафрагмах соответственно.
Выполнение двух резьбовых отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в торце зубчатых колес с наружными зубчатыми венцами и отверстия в балансировочном грузе, расположенном с той же стороны, позволяет разместить в них два специальных технологических винта с цилиндрической головкой, один из которых служит для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентриковой детали для выполнения динамической балансировки внутренней части узла зубчатой передачи, а второй винт устанавливается симметрично для компенсации дисбаланса от первого технологического винта. Отверстие в балансировочном грузе, который расположен с другой стороны, выполнено с целью унификации балансировочных грузов.
Выполнение двух отверстий на расчетном диаметре под углом 180° в диафрагме зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом входного вала и аналогичных отверстий в двух диафрагмах зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом ведомого вала позволяет разместить в них два специальных технологических болта в сборе с гайками, которые служат для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно друг друга для выполнения динамической балансировки наружной части узла зубчатой передачи.
Заявляемая конструкция механизма позволяет выполнять раздельную динамическую балансировку внутренней и наружной частей узла зубчатой передачи для обеспечения низкого уровня вибрации и обеспечения работоспособности узла в заданных условиях (по числу оборотов и крутящему моменту).
Изобретение проиллюстрировано фигурами.
На фиг.1 представлен механизм загрузки крутящим моментом.
На фиг.2 показаны собранные зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами с опорами и эксцентриковой деталью.
На фиг.3 показаны собранные зубчатые колеса с внутренними зубчатыми венцами.
Заявляемый механизм загрузки крутящим моментом 1 имеет узел зубчатой передачи 2 и узел исполнительного механизма 3. Узел зубчатой передачи 2 включает в себя внутреннюю часть 4 и наружные части 5 и 6.
Внутренняя часть 4 имеет эксцентриковый вал 7 с заглушками 8 и 9, на котором находится штифт 10 для фиксации первого балансировочного груза 11 и штифт 12 для фиксации второго балансировочного груза 13. Между балансировочными грузами 11 и 13 на опорах качения 14 и 15 через распорную втулку 16 закреплены зубчатые колеса с наружными зубчатыми венцами 17 и 18, закрепленные между собой через шлицы 19 гайкой 20, которая стопорится штифтами 21. Вал 7 имеет опоры качения 22 и 23, на которых он закреплен гайками 24 и 25 с контровкой замятием чашечных замков 26 и 27 в пазы гаек 24 и 25. Опора 22 расположена в диафрагме 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Опора 23 расположена в первой диафрагме 30 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. Снаружи диафрагмы 30 закреплено балансировочное кольцо 32.
Наружная часть 5 включает в себя полумуфту 33, которая переходит во вторую диафрагму 34 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 31. На внутренней части диафрагмы 34 установлен корпус 35 с опорами качения 36 и 37, на которых через распорную втулку 38 гайкой 39 закреплена диафрагма 28 зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом 29. Гайка 39 стопорится в пазы диафрагмы 28 винтами 40. Внутри диафрагмы 28 установлена полумуфта 41.
Снаружи диафрагмы 34 закреплено балансировочное кольцо 42. Далее на диафрагме 34 через шлицы 43 закреплено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом 31 с диафрагмой 30. Диафрагма 30 закреплена на внутренней обойме опоры качения 44 фланцем корпуса 45 ведомой шестерни 46 привода узла исполнительного механизма 3. Наружная обойма опоры 44 закреплена в корпусе 47 фланцами 48 и 49.
В шлицы 50 вала 7 установлена рессора 51, которая через шлицевое соединение 52 связана с ведущей шестерней 53 привода узла исполнительного механизма 3 и далее через шлицевое соединение 54 с рессорой 55 привода ручной загрузки (разгрузки) крутящим моментом.
Полумуфта 33 связана внутренними шлицами 56 с ведомым валом (не показан).
Полумуфта 41 связана внутренними шлицами 57 с входным валом (не показан).
Узел исполнительного механизма 3 имеет два модуля: модуль загрузки крутящим моментом 58 и модуль снятия загрузки крутящим моментом 59.
Модули 58 и 59 содержат фрикционные муфты сцепления 60 и 61 для плавного и безударного включения модулей при работе. Включение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется гидравлической системой путем подачи давления в полости 62 и 63. Выключение муфт сцепления 60 и 61 осуществляется сбросом давления из полостей 62 и 63 и работой возвратных пружин 64 и 65.
Для предотвращения поломки деталей исполнительного механизма 3 управление работой обеих муфт сцепления 60 и 61 осуществляется одним трехпозиционным гидравлическим распределителем (не показан), исключающим возможность одновременной подачи давления в полости 62 и 63.
Соединения перечисленных деталей, если не указано особо, выполнены резьбовыми соединениями и застопорены замками (не обозначены).
Для устранения высокого уровня вибрации от дисбаланса вращающихся деталей и сборочных единиц выполняется раздельная динамическая балансировка внутренней 4 и наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи 2.
Для крепления зубчатых колес с наружными венцами 17 и 18 на эксцентриковом валу 7 с целью проведения динамической балансировки внутренней части 4, в резьбовые отверстия (не обозначены) на торце собранных зубчатых колес вкручены специальные технологические винты 66 и 67 с цилиндрической головкой и шлицем. Винт 66 вкручивается в отверстие, расположенное на противоположной стороне от оси эксцентриковой детали и служит непосредственно для жесткого крепления зубчатых колес от вращения относительно эксцентрикового вала 7 через отверстие в балансировочном грузе 11. Винт 67 устанавливается на том же диаметре с противоположной стороны для компенсации дисбаланса от винта 66.
Таким образом, пакет деталей и сборочных единиц для выполнения динамической балансировки внутренней части 4 включает в себя эксцентриковый вал 7 с заглушкой 8, балансировочные грузы 11 и 13, штифты 10 и 12, зубчатые колеса 17 и 18 с гайкой 20 и штифтами 21, специальные технологические винты 66 и 67, опоры качения 14, 15, 22 и 23, распорную втулку 16. Пакет стянут расчетным моментом затяжки гайками 24 и 25 и законтрен замками 26 и 27. Балансируют динамически собранный пакет внутренней части 4 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют на опорах 22 и 23. Съем металла производят с поверхностей Б, В, Г и Д балансировочных грузов 11 и 13. При необходимости увеличения массы балансировочных грузов 11 и 13 в отверстия Е и Ж вкручиваются резьбовые заглушки общим количеством до 14 штук (не показаны) на клей К-400 OCT В6-06-5100-96 с контровкой кернением не менее чем в двух местах резьбового соединения с обоих сторон каждой установленной заглушки. По окончании балансировки специальные технологические винты 66 и 67 демонтируют.
Балансировка наружных частей 5 и 6 узла зубчатой передачи выполняется в единой сборочной единице, которая включает в себя зубчатые колеса 29 и 31, диафрагмы 28, 30 и 34, корпус 35 с опорами 36 и 37, распорную втулку 38, гайку 39 с винтами 40 и балансировочные кольца 32 и 42.
Для жесткого крепления от вращения друг относительно друга зубчатых колес с внутренними зубчатыми венцами 29 и 31 с целью проведения совместной динамической балансировки наружных частей 5 и 6 в отверстиях диафрагм 28, 30 и 34 устанавливаются на одном расчетном диаметре диаметрально противоположно специальные технологические болты 68 с гайками 69, подобранные с разницей масс не более установленной нормативной величины.
Балансируют динамически собранную сборочную единицу из наружных частей 5 и 6 до нормативной величины остаточного дисбаланса. Балансировку выполняют в специальном технологическом приспособлении (не показано) с базированием по опорам И и К. Съем металла производят с поверхностей Л и М балансировочных колец 32 и 42. По окончании балансировки специальные технологические болты 68 и гайки 69 демонтируют.
При работе механизма загрузки крутящим моментом 1 за счет выполнения раздельной динамической балансировки внутренней части 4 и наружных частей 5 и 6 обеспечивается низкий уровень вибрации в пределах установленной нормативной величины.