Способ ускоренных испытаний зубчатых колес на износостойкость

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Берестнев Олег Васильевич Ишин Николай Николаевич Гоман Аркадий Михайлович Глазунова Анна Александровна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Способ ускоренных испытаний зубчатых колес на износостойкость, заключающийся во взаимодействии основного испытуемого колеса и дополнительных колес, идентичных основному, с нагружающим колесом, нагружении их статическим усилием и прогнозировании ресурса зубчатых колес по критерию износа, отличающийся тем, что испытуемые колеса по два объединяют в испытательные блоки, число которых равно , помещают их по периметру нагружающего колеса по схеме замкнутого контура, причем испытуемые колеса в блоках устанавливают между собой с зазором, в котором располагают торсионный вал или пружину кручения, связывающие испытуемые колеса в каждом из испытательных блоков, нагружают блоки разными по величине нагружающими моментами путем закручивания торсионного вала или пружины кручения, причем момент закручивания определяют из выражения 9933 1 2007.10.30 МС,где М - момент закручивания- разность углов поворота испытываемых колес в замкнутом контуре,С - жесткость торсионного вала или пружины кручения, которую определяют из выражения для торсионного вала, где- модуль сдвига материала торсиона- полярный момент инерции сечения торсионного вала- длина вала, равная зазору межу испытуемыми колесами в блоках для пружины кручения где Е - модуль упругости материала пружины- осевой момент инерции сечения витка пружины- средний диаметр витка пружины- число рабочих витков пружины. Изобретение относится к области машиностроения, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для проведения ускоренных испытаний зубчатых колес на износостойкость. Одним из наиболее перспективных путей сокращения длительности испытаний является сравнительная оценка служебных характеристик сопоставляемых конструкционных и технологических решений путем одновременного испытания значительного числа зубчатых колес. Известен способ испытания прямозубых зубчатых колес на контактную усталость зубьев (А.с. СССР 1626101, МПК 01 М 13/02, опубл. 07.02.91 // Бюл.5), по которому испытуемое зубчатое колесо вводят в зацепление с другим зубчатым колесом, прикладывают к вышеуказанным колесам постоянный и нагружающий моменты и испытывают колеса до выкрашивания рабочих поверхностей контролируемых зубьев, по которому судят о контактной усталости. Недостатком данного способа является невозможность одновременного создания различных нагружающих усилий на нескольких испытуемых колесах. Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является способ для испытания по схеме замкнутого контура составных зубчатых колес (А.с. СССР 1295258, МПК 01 М 13/02, опубл. 07.03.87 // Бюл 9), которому, с целью ускорения испытаний, устанавливают соосно основному испытуемому колесу несколько дополнительных испытуемых колес, идентичных основному, вводят в зацепление с нагружающим колесом, нагружают контур статическим усилием. За счет различной жесткости соединения венца и ступицы(посредством упругих элементов) составных испытуемых колес зубчатое зацепление каждого испытуемого колеса будет нагружено определенным, не равным остальным зацеплениям, усилием. Данный способ позволяет за цикл испытаний получить несколько точек на кривой контактной усталости составных колес. Недостатком данного способа является невозможность создания различных нагружающих усилий на каждом испытуемом колесе при испытаниях обычных цельнометаллических колес. 2 9933 1 2007.10.30 Задачей изобретения является сокращение длительности испытаний зубчатых колес на износостойкость путем одновременного испытания нескольких идентичных цельнометаллических зубчатых колес при различных уровнях нагружения. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе ускоренных испытаний зубчатых колес на износостойкость, осуществляют взаимодействие основного зубчатого колеса и дополнительных колес, идентичных основному, с нагружающим колесом, нагружение их статическим усилием и прогнозирование ресурса зубчатых колес по критерию износа, причем, согласно техническому решению, испытуемые колеса по два объединяют в испытательные блоки, число которых равно , помещают их по периметру нагружающего колеса по схеме замкнутого контура, причем испытуемые колеса в блоках устанавливают между собой с зазором, в котором располагают торсионный вал или пружину кручения,связывающие испытуемые колеса в каждом из испытательных блоков, нагружают блоки разными по величине нагружающими моментами путем закручивания торсионного вала или пружины кручения, причем момент закручивания определяют из выражения МС,где М - момент закручивания- разность углов поворота испытываемых колес в замкнутом контуре С - жесткость торсионного вала или пружины кручения, которую определяют из выражения для торсионного вала, где- модуль сдвига материала торсионного вала- полярный момент инерции сечения торсионного вала- длина вала, равная зазору между испытуемыми колесами в блоках для пружины кручения, где Е - модуль упругости материала пружины- осевой момент инерции сечения витка пружины- средний диаметр витка пружины- число рабочих витков. На чертеже представлена схема соединения колес в замкнутый контур. Схема содержит испытуемые колеса 1 и 2, нагружающее колесо 3 испытываемые колеса 1 и 2 установлены на валу 4 и объединены в испытательный блок 5, число которых равно , и соединены упругим элементом 6. Способ осуществляют следующим образом. Исследованию подвергали зубчатые колеса с модулем зацепления 1 мм, изготовленные из стали 40 Х, твердость поверхности 4853 (ТВЧ), число зубьев 60, степень точности 7,8. Зубчатые колеса испытывали с пластичной смазкой ВНИИНП-220. Скорость скольжения ск 0,8 м/с. Диапазон нагрузок соответствует контактным напряжениям в полюсе зацепления н 100-600 МПа. Способ испытаний осуществляют в следующей последовательности. После установки на валу 4 испытуемых колес 1 и 2 (всего испытывается 10 блоков, выполненных по схеме замкнутого контура) и закрутки упругого элемента 6 (пружины или торсионного вала) посредством поворота колеса 2 относительно колеса 1 на уголи ввода их в зацепление с нагружающим колесом 3 создают нагружающий момент М, и поскольку в каждом из этих блоков 5 разность углов закрутки испытуемых колес 1 и 2 различна, каждая пара колес 1 и 2 оказывается под разной нагрузкой М, что позволяет вести испытание колес 1 и 2 на износ при различных нагрузках одновременно. 3 9933 1 2007.10.30 Способ позволяет решить задачу ускорения испытаний цельнометаллических колес благодаря тому, что необходимые уровни нагружения для прогнозирования ресурса зубчатых колес по критерию износа для расчетных значений интенсивности изнашивания создаются при одновременном испытании 10 блоков зубчатых колес. При этом величина нагруженности каждой из пар испытуемых колес определяется жесткостью упругого элемента и соответствующей разностью углов поворота колес в замкнутом контуре. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4