НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
LOADING DEVICE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для создания тянущих или толкающих нагрузок в силовых цепях испытательных стендов, тарировки датчиков силы, испытания материалов на прочность, для спасательных и других работ. Известны устройства для создания нагрузок, в которых усилие создается при помощи талрепов (стяжная муфта с резьбами противоположного направления на концах), лебедок или гидравлических силовозбудителей (цилиндр с поршнем и двумя штуцерами для подсоединения маслопроводов). Из них наиболее компактным является талреп, но он создает небольшие нагрузки и неприменим в устройствах с автоматизированным процессом нагружения или для создания нагрузок в несколько десятков тонн.
Для работы гидравлического силовозбудителя требуется маслосистема, увеличивающая объем стендового оборудования, усложняющая подготовку и проведение испытаний.
Известны нагружающие устройства с электрическим приводом. Устройство по а.с. №2065593 от 08.06.1993 г. по заявке 93029135/28, МКИ G01M 13/02 содержит многорядный подшипник скольжения, имеющий низкий кпд, что не позволяет создавать нагрузки более тонны, а входящие в состав подшипника 2 полуцилиндра сложны в изготовлении.
Ближайшим по технической сущности является «Нагружающее устройство» по а.с. №1716363 от 29.01.1990 г., МКИ G01M 13/02, содержащее крышку, цилиндрический корпус, размещенную в нем волновую зубчатую передачу с внутренним расположением генератора волн, имеющего осевое отверстие, жесткое колесо которой скреплено с корпусом, расположенный эксцентрично оси волновой зубчатой передачи привод, кинематически связанный с последним редуктор, выходное зубчатое колесо которого связано с генератором волн, передачу винт-гайка, присоединяемые к нагружаемому объекту вилки, первая из которых связана с корпусом, и упорные подшипники, отличающееся тем, что с целью уменьшения габаритов и веса крышка выполнена с полым валом, выходное зубчатое колесо редуктора установлено на последнем с возможностью вращения, передача винт-гайка размещена в осевом отверстии генератора волн и внутри полого вала, гайка передачи установлена в последнем с возможностью осевого перемещения и связана со второй вилкой, винт передачи связан с гибким колесом волновой зубчатой передачи, привод закреплен на торце крышки, последняя скреплена с жестким колесом волновой зубчатой передачи, входное зубчатое колесо редуктора размещено внутри крышки, а первая вилка кинематически связана упорными подшипниками с винтом передачи винт-гайка.
К недостаткам этого устройства следует отнести наличие узла подпятника, увеличивающего вес и габариты устройства, что снижает его конкурентоспособность по сравнению, например, с гидравлическими силовозбудителями.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов и веса нагружающего устройства и увеличение максимального развиваемого усилия. Поставленная цель достигается тем, что отсутствует узел подпятника, а двухрядный упорный подшипник установлен непосредственно в корпусе нагружающего устройства, снабженного второй крышкой с резьбовым отверстием, цилиндром, торец которого выполнен с радиальными пазами, упорной гайкой и штифтами, при этом фланец гибкого колеса волновой передачи и фланец винта винтовой передачи скреплены с цилиндром штифтами, головки которых установлены в радиальных пазах цилиндра, связанного с корпусом, второй крышкой и упорной гайкой упорным подшипником.
На чертеже изображено нагружающее устройство.
Нагружающее устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, имеющей полый вал, и второй крышкой 3. Внутри крышки 2 расположен шестеренчатый редуктор 4, 5. Внутри корпуса 1 расположен волновой редуктор 6-9 и двухрядный упорный подшипник 12. Винтовая передача 10, 11 расположена в корпусе 1 и крышке 2. Привод 13 в виде электродвигателя, установленный на крышке 2, снабжен малой шестерней 4. Большая шестерня 5 установлена при помощи подшипника 14 на полом валу крышки 2. Волновой редуктор содержит жесткое зубчатое колесо 6, неподвижно закрепленное между корпусом 1 и крышкой 2, гибкое зубчатое колесо 7, генератор деформаций 8 овальной формы с насаженным на него подшипником 9. Винтовая передача 10, 11, установленная в осевом отверстии крышки 2, состоит из винта 10 и пиноли 11.
Вдоль наружной поверхности пиноли 11 выполнен шпоночный паз 15 с установленной в нем шпонкой 16, закрепленной в крышке 2. Большая шестерня 5 соединена с генератором волн деформаций 8 штифтами 17. Винт 10 снабжен дискообразным фланцем с отверстиями, хвостовиком с резьбой и гайкой 18. На фланце винта 10 установлено гибкое колесо 7 волновой передачи, имеющее фланец с отверстиями, и цилиндр 19 с радиальными пазами и установленными в них головками штифтов 20, скрепляющими через отверстия во фланцах винт и гибкое колесо с цилиндром. Между торцом цилиндра 19 и гайкой 18 зажат центральный диск упорного подшипника 12, установленного в корпусе 1 и зафиксированного второй крышкой 3, завинчивающейся в корпус 1. Для присоединения к внешней силовой цепи наружный конец пиноли 11 и вторая крышка 3 снабжены отверстиями с резьбой.
Нагружающее устройство работает следующим образом. При включении привода 13 вращение его вала передается шестернями 4 и 5 генератору деформаций 8. Вращающийся генератор деформаций за счет овальной формы наружной поверхности создает в гибком колесе 7 бегущую волну деформаций, которая из-за разности в числах зубьев гибкого колеса 7 и жесткого колеса 6 приводит к волновому преобразованию вращательного движения с большим коэффициентом редукции. Полученное замедленное вращательное движение гибкого колеса 7,соединенного своим фланцем с фланцем винта 10, преобразуется в винтовой передаче в поступательное перемещение пиноли 11, при этом закрепленная в крышке 2 шпонка 16 скользит в пазу 15 пиноли 11.
Поступательное перемещение пиноли 11 приводит к изменению длины нагружающего устройства и при наличии внешней замкнутой силовой цепи создается силовая нагрузка. Осевая силовая нагрузка присутствует в винтовой передаче 10, 11, цилиндре 19, гайке 18, упорном подшипнике 12, корпусе 1 в зоне установки упорного подшипника 12 и во второй крышке 3.
Реактивный крутящий момент, возникающий при включении привода 13 и вращении шестерен 4, 5, действует на гибкое колесо 7, винт 10, пиноль 11, шпонку 16, крышку 2, жесткое колесо 6, корпус 1, а также цилиндр 19.
Изменение направления перемещения пиноли на выдвижение или утапливание осуществляется реверсированием провода. Для сохранения созданного усилия при отключении электропитания привода винтовая передача выполняется самотормозящейся. Упорный подшипник качения применен в данном устройстве, так как имеет высокий кпд.
По сравнению с прототипом предлагаемое нагружающее устройство имеет следующие технико-экономические преимущества: меньше вес нагружающего устройства, так как отсутствует узел подпятника, а упорный подшипник - только один и установлен непосредственно в корпусе; в корпус данного диаметра можно установить упорный подшипник большей нагрузочной способности; конструкция нагружающего устройства проще в изготовлении.