Стенд для испытаний торсионных валов на циклическую усталость

Полезная модель относится к области машиностроения (специальной военной техники), а именно к стендам для проведения испытаний машиностроительной продукции, в том числе для испытания торсионных валов танков Т-72.
Известны ранее разработанные и внедренные стенды и машины для испытаний торсионных валов на усталость при кручении: Машина для одновременного испытания двух торсионных валов (SU 106343, МПК G01N 3/34, А1, опубл. 01.01.1957); Стенд для испытаний торсионных валов на усталость при кручении (SU 1656370, МПК G01M 13/00, А1, опубл. 15.06.1991); Машина для испытания торсионных валов на усталость при кручении (SU 777552, МПК G01N 3/34 G01M 13/00, А1, опубл. 07.11.1980); Стенд для испытания торсионных валов на усталость (SU 626389, МПК G01N 3/32, А1, опубл. 30.09.1978); Стенд для испытания торсионных рессор на усталость (SU 107286, МПК G01N 3/34 G05D 19/00 G01M 17/04, А1, опубл. 01.01.1957); Машина для испытания торсионных валов (SU 79181, МПК G01N 3/26 G01M 13/00, А1, опубл. 01.011949).
В основе данных стендов и машин используются разного рода кривошипно-шатунные или шарнирно-рычажные соединения, задающие поступательные и угловые перемещения, передаваемые на испытуемое изделие. Стенд для испытания торсионных валов на усталость (SU 626389, МПК G01N 3/32, А1) имеет в качестве привода качающееся коромысло с инерционным вибратором. В качестве прототипа выбрана машина для испытания торсионных валов (SU 79181, МПК G01N 3/26 G01M 13/00) имеющая в своем составе сложный кривошипно-шатунный механизм с передачей колебаний на качающуюся часть в виде двух шпинделей, а также сложный передаточный механизм от двигателя, который также создают значительные динамические нагрузки на детали стенда в целом, что ведет быстрому их износу.
Недостатком стенда для испытания торсионных валов на усталость, является коромысло с инерционным вибратором, создающее значительные динамические нагрузки на стенд в целом, что приводит к быстрому износу всех деталей.
Недостатком конструкции машины для испытания торсионных валов является то, что при длительном испытании создаются значительные динамические нагрузки на сложный кривошипно-шатунный механизм и передаточный механизм от двигателя, и, как следствие, происходит быстрый их износ, а также последующий ремонт деталей и соединений.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности узлов привода стенда при проведении циклических испытаний торсионных валов в ускоренном и продолжительном режиме.
Заявленный технический результат достигается за счет технического упрощения и отказа от сложных шарнирно-рычажных соединений. Основным элементом в стенде является маховое колесо с эксцентриком, которое задает угловые перемещения балансира катка, бегущего по дорожке махового колеса. Каток прижимается к дорожке колеса за счет предварительной закрутки торсионного вала с помощью червячного механизма, расположенного в пилоне стенда.
За счет применения махового колеса с большим инерционным моментом стенд позволяет снизить силовые циклические нагрузки в деталях привода, а также сгладить пиковые нагрузки на приводной электродвигатель. Так же позволяет проводить длительные испытания торсионных валов, и повышает надежность работающих узлов привода стенда. Кроме того, стенд выполнен в вертикальном варианте, что делает более удобным доступ к настройкам стенда и его обслуживанию.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1 – представлен общий вид стенда.
Стенд состоит из следующих основных частей: основания, в виде коробчатой рамы 1, махового колеса с эксцентриком 2 и подшипниковыми опорами 3, электродвигателя 4, электротормоза с редуктором 5 и переходными муфтами, стойки 6, кессона 7, пилона 8 с катком 9, балансом 10 и ложементом 11 под испытуемое изделие. Для создания предварительной угловой закрутки торсионного вала имеется механизм предзакрутки 12. С целью уменьшения габаритных размеров, маховое колесо частично выполнено погруженным в кессон, для чего выполнено небольшое заглубление в грунт.
Стенд разработан специально для проведения испытаний торсионных валов танка Т-72. Каток, балансир и подвижное гнездо пилона являются штатными от испытуемого изделия, однако на стенде есть возможность замены балансира катка, путем изготовления его регулируемым по длине, что позволит производить регулировку угла циклического закручивания. Пилон стенда позволяет переворачивать балансир с катком на противоположную сторону дорожки махового колеса, что позволяет проводить испытания торсионных валов как с левой, так и с правой предварительной закруткой.
Испытания торсионных валов на стенде производится следующим способом. Маховое колесо (2) фиксируется элетротормозом 4 в положении, когда каток занимает крайнее низшее положение. В трубу ложемента 11 монтируется испытуемый вал, после чего он фиксируется торцевой крышкой в неподвижной части пилона 8. На поворотном лимбе фиксируется нулевое положение относительно установившегося положения торсионного вала. После чего производится предварительное закручивание торсиона на заданный угол с помощью рукояти 12 с боковой стороны пилона 8. Заданный угол фиксируется стопором с противоположной стороны пилона 8, после чего рукоять 12 отводится назад на пол-оборота с целью ослабить зацепление в червячной паре. Необходимо подвести воздушное охлаждение к специальным отверстиям в трубе ложемента от стационарной заводской пневмосети. После чего отключается электротормоз 4 и стартует приводной электродвигатель. Количество наработанных циклов закручиваний фиксируется электронным счетчиком. После наработки заданных циклов стенд останавливается, ослабляется стопор на пилоне и ослабляется червячное зацепление. В тот момент, когда червяк ослабнет, фиксируется угол остаточной деформации на лимбе.
Таким образом, технический результат полезной модели достигается использованием простого и надежного основного элемента стенда в виде массивного эксцентрикового колеса и балансира с рабочим катком. Каток с балансиром, набегающий на дорожку эксцентрикового колеса, создает угловые перемещения и циклическую нагрузку на подвижный конец закрепленного торсионного вала, при закрепленном неподвижно другого конца торсионного вала.