СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для экспериментального исследования зубчатых передач. Стенд может быть также применен для исследований фрикционных и других передач.
Известна установка замкнутого типа для определения КПД соосных редукторов, содержащая электродвигатель с тензометрической системой измерения момента на его валу, две одинаковые испытуемые передачи и замыкающие цилиндрические ступени с торсионным валом для создания нагрузки или специальным нагружающим устройством / Соловьев А.И. Коэффициент полезного действия механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1966. - 179 с./.
Основным недостатком установки является необходимость использования сложной и дорогостоящей аппаратуры.
Наиболее близким по технической сущности является стенд для определения КПД механических передач, включающий устройство измерения момента, содержащее корпусную деталь с двумя цилиндрическими отверстиями, установленную на валу электродвигателя, стержни, установленные в отверстиях корпусной детали с возможностью перемещения в осевом направлении, кольцо-указатель, шкалу измерения отклонения кольца-указателя, шкив для установки на входном валу исследуемой передачи, жестко соединенную со шкивом ось, подшипники качения, установленные на этой оси, при этом стержни подпружинены в направлении перемещения, шкала измерения связана с основанием, кольцо-указатель установлено с возможностью перемещения относительно шкалы совместно со стержнями, стержни имеют кососрезанные торцы, которые
упираются в подшипники качения, а устройство нагружения выполнено в виде груза, подвешиваемого на выходном валу исследуемой передачи / Патент РФ №2179307, кл. G01L 3/26. 2000 г./.
Недостатком является то, что для определения КПД механических передач требуется применение сложного оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является снижение металлоемкости, энергоемкости, снижение затрат труда на проведение испытаний, уменьшение стоимости оборудования.
Технический результат: снижение металлоемкости, энергоемкости, снижение затрат труда на проведение испытаний, уменьшение стоимости оборудования.
Указанный результат достигается тем, что стенд для определения КПД зубчатой передачи, содержащий основание, тарировочный маятник, маятник-движитель, измерительное устройство, основание содержит направляющие пазы для обеспечения возможности перемещения подшипниковых опор выходного вала с ведомым зубчатым колесом, стопорные винты фиксируют подшипниковые опоры от смещений, тарировочный маятник выполнен в виде груза, подвешиваемого на нити к регулируемому по высоте кронштейну, маятник-движитель - в виде стержня с массивным грузом на конце, соединенного жестко с входным валом, а измерительное устройство состоит из установочной планки, фиксатора и ползуна, установленного внутри прозрачной трубы с нанесенной на ней шкалой измерений.
Работа стенда основана на следующем принципе.
При отклонении сила тяжести маятника-движителя приводит в движение испытуемую зубчатую передачу и при достижении вертикального положения маятника-движителя импульс этой силы передается ползуну измерительного устройства. В качестве динамической модели идеальной передачи по отношению к испытуемой зубчатой передаче и маятнику-движителю принимается тарировочный маятник, представляющий собой
подвешенный на нити груз массой, равной приведенной к его центру тяжести массе звеньев испытуемой зубчатой передачи и маятника-движителя. Длина тарировочного маятника определяется из условия равенства потенциальной энергии маятника-движителя при отклонении его на заданный угол φ кинетической энергии, накопленной тарировочным маятником, при его движении от положения, определяемого заданным углом φ, до удара по ползуну измерительного устройства. Работа маятника-движителя и работа тарировочного маятника пропорциональны соответствующим перемещениям ползуна. Таким образом, по отношению этих перемещений можно определить КПД испытуемой зубчатой передачи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - тарировочное приспособление с измерительным устройством, на фиг.2 - установка для измерения КПД зубчатой передачи с измерительным устройством, на фиг.3 - вид А на фиг.2.
Тарировочное приспособление содержит тарировочный маятник 1, стойку 2, регулируемый по высоте кронштейн 3. Измерительное устройство включает установочную планку 4, фиксатор 5, ползун 6, установленный внутри прозрачной трубы 7 с нанесенной на ней шкалой измерений. Установка для определения КПД зубчатой передачи содержит основание 8, подшипниковые опоры 9 на входном 10 и выходном валах 11, входной вал 10, выходной вал 11, ведущее зубчатое колесо 12, ведомое зубчатое колесо 13, маятник-движитель 14, стопорные винты 15.
Основание 8 содержит направляющие пазы для обеспечения возможности регулирования межцентрового расстояния перемещением подшипниковых опор 9 с установленными в них выходным валом 11 с ведомым зубчатым колесом 13. Для исключения самопроизвольного перемещения подшипниковых опор 9 предусмотрены стопорные винты 15. Установочная планка 4 служит для контроля отклонения маятника-движителя 14 и тарировочного маятника 1 на заданный угол φ. Фиксатор 5
позволяет удерживать тарировочный маятник 1 и маятник-движитель 14 в исходном положении, определяемом заданным углом φ.
Стенд работает следующим образом.
Перед началом испытаний проводят тарировку шкалы измерений, нанесенную на прозрачную трубу 7. Собирают тарировочный маятник 1, подвешивая к нити груз. В зависимости от длины нити устанавливают на необходимую высоту регулируемый по высоте кронштейн 3, расположенный в стойке 2, и закрепляют на нем тарировочный маятник 1. Ползун 6 устанавливают в начальное положение по вертикальному положению тарировочного маятника 1. После отклонения тарировочного маятника 1 на заданный угол φ, контролируемый по установочной планке 4, ослабляют фиксатор 5, и под действием силы удара тарировочного маятника 1 ползун 6 перемещается из начального положения на величину . Рассчитывают цену деления шкалы измерений нанесенную на прозрачную трубу 7 по формуле:
где  - перемещение ползуна под действием силы удара тарировочного маятника 1, мм.
Для проведения испытаний на входной вал 10 устанавливают ведущее зубчатое колесо 12 и маятник-движитель 14, на выходной вал 11 - ведомое зубчатое колесо 13. Перемещая в направляющих пазах основания 8 подшипниковые опоры 9 выходного вала 11, устанавливают требуемое межцентровое расстояние и затягивают стопорные винты 15. Ползун 6 устанавливают в начальное положение по вертикальному положению маятника-движителя 14. После отклонения по установочной планке 4 маятника-движителя 14 на заданный угол φ ослабляют фиксатор 5, и под действием силы удара маятника-движителя 14 ползун 6 перемещается из
n
начального положения на величину S. Рассчитывают КПД зубчатой передачи по формуле:
n
η=(S±Δ)Ц,
n
где S - перемещение ползуна под действием силы удара маятника-движителя 14, мм;
Δ - поправка, учитывающая разность радиусов грузов тарировочного маятника 1 и маятника-движителя 14, мм.
Регулирование точности измерений стенда для определения КПД зубчатых передач возможно за счет изменения динамических свойств маятника-движителя 14 и ползуна 6.
Стенд для определения коэффициента полезного действия зубчатых передач отличается от прототипа снижением металлоемкости, энергоемкости, снижением затрат труда на проведение испытаний, уменьшением стоимости оборудования.