Способ определения коэффициента неравномерности нагружения элементов механической передачи

(56) Авторское свидМ 1606849, кл. 6 0 М 8шиностроительный инсВ.Н.Сызранц льство СССР7/28, 1987. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕРАВНОМЕРНОСТИ НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ(57) Изобретение относится к механическим испытаниям и предназначено для определеИзобретение относится к механическим испытаниям и предназначено для определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи, который используют в расчетах на прочность.Коэффициент неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи есть отношение усилия, воспринимаемого наиболее нагруженным сателитом, и усилия, найденного в предположении равномерного распределения нагрузки между сателлитами.Известен способ определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи, включающий наклейку тензодатчиков на оси сателлитов, статическую тарировку тензодатчиков для установления связи между нагрузкой, действующей в зубчатых зацеплениях сателлиния коэффициента неравномерности нагружения элементов механической передачи. Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений за счет исключения необходимости прерывания испытаний для фиксации момента появления первой реакции датчиков, Это достигается тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчик интегрального типа, фиксируют число циклов Мд, соответствующее появлению пластических деформаций этих датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов йэ и условии Мэйд, затем определяют значения этих деформаций на каждом из сателлитов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности. 1 ил. та с колесами, и напряжениями в осях сателлитов, а также статические испытания для. выявления реально действующих напряжений в осях сателлитов, которые используют- ф ся для определения коэффициента 00 неравномерности их нагружения. ОНедостатки этого способа заключаются в том, что определение усилий, действующих на сателлиты, довольно сложно, так как д необходимая тарировка тензодатчиков, установленных на осях сателлитов, должна проводиться в условиях, максимально приближенных к реальным условиям нагружения сателлитов в планетарных механизмах. Исследования показали, что тарировка тензодатчиков является наиболее трудоемкой операцией во всем эксперименте по определению Ьер, причем на точность его влияяет большое число факторов. Кроме того, определение напряжений в осях сателлитовпри статическом нагружении не позволяет получить реальной картины неравномерности нагружения сателлитов, которая имеет место при эксплуатационных (динамических) испытаниях, что также существенно сказывается на точности получаемых значений коэффициента неравномерности нагружения сателлитов, Определение коэффициента Кнер в условиях эксплуатации планетарных передач связано с практически непреодолимыми трудностями, обусловленными необходимостью применения токосьемных устройств и соединительных проводов.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи, заключающийся в том, что во впадинах зубьев всех сателлитов планетарной передачи закрепляют датчики деформаций, проводят испытания до появления реакции на каждом сателлите, затем продолжают испытания, обеспечивая нагружение каждого сателлита одинаковым числом циклов от момента появления реакции, определяют количественную характеристику реакции датчиков на каждом сателлите, которую используют для определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов.Основным недостатком данного способа является низкая точность определения Клер, Это обусловлено необходимостью операций по выявлению первой реакции датчиков на каждом сателлите, и связано с частыми остановками и разборкой передачи. Точность фиксации момента появления реакции датчиков зависит от частоты этих остановок. Однако с увеличением числа остановок снижается точность из-за влияния процесса релаксации материала датчиков. Этот фактор в известном способе не учитывается.Цель изобретения - повышение точности за счет исключения отрицательного влияния релаксации датчиков в результате прерывания испытаний для фиксации первой реакции датчиков,Указанная цель достигается тем, что в качестве датчиков деформаций используют датчики интегрального типа, для которых в процессе испытаний фиксируют число циклов Мд, соответствующее появление пластических деформаций датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов Йэ и условии Изйд, определяют значения этих деформаций на каждом из элементов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности,Количественная характеристика реакции (размер и плотность зерен измененной структуры или пятен на поверхности датчика деформаций интегрального типа (из 5 фольги ), обусловлена количеством работы Апо пластическому деформированию материала датчиков при циклическом нагружении.Величина этой работы зависит от напряжения од, действующего в датчике, уровня 10 пластической деформации за один цикл нагружения Ье и числа циклов нагружения М, т.е. А= (од, Ь, ).При этом необходимо отметить, что работа, затрачиваемая на пластическое де формирование датчиков до появления наних определенной степени реакции (например, первых темных пятен) есть величина постоянная для конкретного типа датчиков,В классическом определении работа 20 есть произведение усилия на перемещение,которое вызвано этим усилием, Если учесть, что зубья сателлитов имеют одинаковые геометрические параметры и изготовлены из одного материала, то перемещения (дефор мация) в галтелях зубьев сателлитов будутразличными, а следовательно, работа по пластическому деформированию и реакция датчиков будут разными, Это различие и может быть использовано при определении З 0 коэффициента Кнер Необходимо проанализировать возможные варианты распределения нагрузки между несущими элементами планетарной передачи, В случае абсолютно равномерного распределения потока переЗ 5 даваемой мощности между сателлитами (изготовленными из одного материала, одинаковыми по конструкции и размерам), а также равномерного или абсолютно одинакового распределения нагрузки по длине 40 зубьев всех сателлитов величина и законраспределения напряжений в основании их зубьев будут одинаковыми, следовательно, будет одинаковой и работа деформирования зубьев, а в итоге будут одинаковыми 45 качественная картина и количественнаяхарактеристика реакции датчиков на всех сателлитах в любой момент испытаний (одинаковое число циклов нагружения для каждого сателлита). Если поток мощности распределяется между сателлитами равно мерно, а распределение нагрузки по длинезубьев неравномерно и различается у всех сателлитов, то качественная картина распределения реакции датчиков по длине галтели будет различной, в частности, на 55 сателлите, имеющем наибольшую неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, концентрация зерен измененной структуры или пятен на поверхности будет30 40 45 50 55 выше на единицу площади зоны проявления реакции при меньших размерах этой зоны, и наоборот, при меньшей концентрации нагрузки размер зоны реакции увеличится при уменьшении плотности эффекта в пределах этой эоны, однако количественная характеристика суммарной степени усталостных повреждений материала датчиков на различных сателлитах будет постоянной. В случае неравномерного распределения потока мощности между сателлитами реакция датчиков будет иметь различную количественную характеристику в любой момент времени от начала совместного циклического нагружения зубьев всех сателлитов.Таким образом, в предлагаемом способе о степени неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи судят по различию значений пластических деформаций датчиков, накопленных с начала совместных испытаний сателлитов до определенного, одинакового для зубьев всех сателлитов числа циклов нагружения при условии проявления определенной степени реакции датчиков, принятой в качестве критерия на всех сателлитах передачи, а коэффициент Кнер определяют как отношение количественной характеристики реакции датчика с наиболее нагруженного сателлита и среднего значения этой характеристики по числу сателлитов, найденной в предположении распределения нагрузки между сателлитами.На чертеже изображена картина реакции датчиков в виде темных пятен для случая неравномерного распределения потока мощности между сателлитами.Определение коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной передачи (Кнер) по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Во впадинах зубьев сателлитов 1-3 (три сателлита) закрепляют, допустим, путем наклейки датчики 4. Затем проводят эксплуатационные испытания до момента, когда реакция датчиков по принятому критерию ее оценки проявляется на всех трех сателлитах, фиксируют число циклов нагружения э до этого момента и определяют количественную характеристику реакции датчиков 4 на каждом сателлите. Допустим, что в качестве критерия оценки степени реакции датчиков принята площадь измененной структуры. Обозначим эту величину для сателлитов 1, 2 и 3 соответственно Я 1, Я 2 и Яз. Тогда на базе Мэ = 100 тыс. циклов площади измененных структур датчиков составляют 5 10 15 20 Я 1=7 мм, Я 2=5 мм и Яз=3 мм (измерение может быть произведено при помощи металлографического микроскопа). После этого выявляют наибольшее значение суммарной площади измененной структуры (в данном случае Яе = Ямакс = 7 мм ), рассчи 2 тывают среднее значениеЯ 1+ Я 2+ Яз 7+5+3- 5 мм и определяют значение коэффициента неравномерности нагружения сателлитов:максЯ 7Кнер = - = - = 1,4Яср 5При применении предлагаемого способа определение коэффициента Кнер по сравнению со способом-прототипом не требуется многочисленных разборок планетарной передачи в процессе проведения ее испытаний для определения момента возникновения первых темных пятен на датчиках, помещенных во впадины зубьев сателлитов, за счет чего и повышается точность полученных результатов, поскольку погрешности взаимного положения деталей планетарной передачи, возникающие при ее многократной разборке и сборке, в предлагаемом способе сведены к минимуму, а также исключаются отрицательные влияния процесса релаксации материала датчиков,Формула изобретения Способ определения коэффициента неравномерности нагружения элементов механической передачи, заключающийся в том, что на элементах закрепляют датчики деформаций, нагружают испытуемые элементы циклической нагрузкой, определяют параметр, характеризующий деформацию датчика в зависимости от числа циклов нагружения элементов, по которому судят о величине неравномерности нагружения элементов механической передачи, о т л ич а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения необходимости прерывания испытаний для фиксации момента появления первой реакции на датчике, в качестве датчиков деформаций используют датчик интегрального типа, фиксируют число циклов Мд, соответствующее появлению пластических деформаций этих датчиков, а нагружение осуществляют при одинаковом числе циклов Иэ и условии Йэйд, определяют значения деформаций на каждом из элементов передачи, по которым и судят о величине коэффициента неравномерности.1716380 Редактор И, Сегляник Морг Корректор О. Кундри Заказ 606 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 СоставителТехред М. О. Дробоентал