Способ испытания зубчатых передач

(57) Изобр строению, технике, и при прове ний зубча и долгове окращен брете сияющие ранагрузки,управления,ним блок 2ращения двиязан с ведуатой передак 5 напряжермозного мостроению,технике,при проведе зубчатых пе является сократи испытанийгруэочных режиции повреждающииченном числе зным мехавязанным середачи 4,новленный наедачи 4 и выбра х зубьев иг,1 иэоб реализующ ульсов, уста зубчатой пе датчикведомом жена общая схема го данный способ; а енда ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ(71) Закавказский филиал Экспериментального научно-исследовательскогоинститута металлорежущих станков(56) Авторское свидетельство СССРУ 796696, кл. С 01 М 13/02, 1979.Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРДАЧ етение относится к машиноа именно к испытательной может быть использовано ении ускоренных испытаых передач на надежностьность. Цель изобретенияпродолжительности испыие относится к машино- именно к испьтательной ожет быть использовано нии ускоренных испытаний едач на надежность и долговечность,Целью изобретениящение продолжительнопутем форсирования нмов за счет концентрвоздействий на огган тании путем форсирования нагрузочных режимов за счет концентрацииповреждающих воздействий на ограниченной щеке выбранных зубьев. Прииспытаниях прикладывают к ведущемуи ведомому валам испытуемой передачиколичественный крутящий момент и постоянный по величине составляющий 50 Хот последнего и дополнительный переменный тормозные моменты. Последнийизменяют по пилообразному закону от503 до нулевой величины крутящегомомента, синхронизируя по временимоменты входа одного из зубьев в зацепление и импульсного увеличенияамплитуды. Измеряют параметры вибраций в каждом цикле нагружения, циклычагружения повторяют до достиженияконтролируемым параметром продольного значения,. а за контролируемыйпараметр принимают собственную частоту колебаний испытуемой передачи,2 иле на фиг,2 - диаграммы, поя боту стенда при созданииСтенд содержит блок 1 электрически. связанные с регулирования скоростью в гателя 3, вал которого св щим валом испытуемой зубч чи 4, управляемый источни ния, задающий величину то мента, создаваемого тормо низмом 6, кинематически с ведомым валом зубчатой п;электрически связанный через счетчик8 импульсов с блоком 1 управления,и датчик 9 вибрации, закрепленный накорпусе 10 зубчатой передачи 4 иэлектрически связанный с анализатором 11 спектра, .вход которого связанс блоком 1 управления, а выход - сустройством 12 диагностирования.Способ испытания зубчатых передачосуществляется в следующей последовательности.Согласно программе испытаний,составленной на основе анализа реальных условий эксплуатации зубчатыхпередач данного типоразмера, к ведущему валу испытуемой зубчатой передачи 4 прикладывают номинальный крутящий момент путем установления заданной скорости вращения двигателя 3,величину которой регулируют блоком 1управления и связанным с ним блоком2 регулирования.К ведомому валу испытуемой зубчатой передачи 4 прикладывают постоянный тормозной момент, величину которого назначают согласно программеиспытаний и принимают равной 50 Х величины номинального крутящего момента, приложенного к ведомому валу,Тормозной момент создают изменениемпитающего напряжения тормозного меха низма 6 при помощи источника 5 напряжения, управляемого по сигналамс блока 1 управления. К ведомому валуиспытуемой нагрузки зубчатой передачи 54 прикладывают дополнительный переменный тормозной момент, периодическиизменяя его величину от 50 до ОХ величины номинального крутящего момента по линейному пилообразному закону, синхронизируя по времени моменты кинематического входа одного иззубьев в зацепление и импульсногоувеличения амплитуды. Нагружение пе 45ременным тормозным моментом ведомого вала испытуемой зубчатой передачи4 на стенде осуществляется в автоматизированном режиме,С датчика 7 импульсов в счетчик 81 50импульсов поступает фиксированноечисло импульсов 01 (фиг.2 а), каждыйиз которых соответствует одному полному обороту ведомого вала, а передний фронт совпадает с моментом входав зацепление одного из зубьев. При55этом счетчик 8 импульсов Формируетсигнал Б (фиг,2 б), .который поступаетв блок 1 управления, По этому сигналу У в блок 1 управления с помощьюуправляемого источника 5 напряжениязадает на обмотках тормозного механизма 6 периодическую линейно убывающую функцию напряжения (Фиг.2 в), причем время полного цикла работы Т датчика 7 импульсов, соответствующеевыбранному циклу нагружения, напряжение У, подаваемое на тормозной механизм 6;.убывает до величины, соответствующей постоянному тормозномумоменту.По истечении времени Т счетчиком8 импульсов выдается следующим сигнал У , по которому блок 1 управления посредством управляемого источника 5 увеличивает напряжение от 503до номинального П, (следовательно,до номинальной нагрузки на ведомомвалу), и далее цикл нагружения повторяется,При таком нагружении достигаетсяконцентрация повреждающих воздействий на ограниченном подмножествезубьев сектора зубчатого колеса испытуемой передачи 4, что позволяетпроводить формированные испытания вусловиях, соответствующих реальнымусловиям эксплуатапии.Для каждого цикла нагружения измеряют виброакустические параметрывибраций испытуемой передачи 4 исравнивают с допустимыми путем измерения и анализа сигналов, поступающих с датчика 9 вибрации на анализатор 11 спектра.При этом блок 1 управления в начаФле каждого цикла нагружения в моменты, синхронизированные с Формированием импульса 0 со счетчика 8 импульсов, осуществляет сброс анализатора 11 в исходное нулевое состояние,благодаря чему сигнал вибрации Бпредставляется совокупностью отрезков у,(г) а анализатор 11, обрабатывая этиотрезки сигналов, в свою очередь,подает на вход устройства 12 диагностирования совокупность спектральных , функций вибрацииСм)ТМ;(Ц=Ы,(С)Ч;И)Е-" ас, (1)51551999Посредством устройства 12 диагностирования обрабатывают входную последовательность спектров Ч;(Г) и путем распознавания спектральных составляющих выделяют контролируемый параметр - частоту Г собственных колебаний испытуемой зубчатой передачи 4.Распознавание осуществляется следующим образом. Спектр вибрации состоит из двух компонент:линейчатого Ч (Г), в котором отражены вынужденнйе составляющие колебаний с частота(1 +к) -- - г2ер2 где С ш г(3) Еар- 2 р где Гв - частота вращения входноговала;Е иЕ - числа зубьев зубчатых колес передачи; 1 и К - целые положительные числа,и сплошногоР(Ю) г ГЗгХК +(С -4%гК -), (2) жесткость зацепления;эквивалентная масса зубчатой пары, приведенная к линии зацепления;коэффициент демпфирования;спектр нагрузки. Из формулы (2), из условия равенсТва нулю действительной части С- -47 Г ш =О, следует, что собственная частота колебаний, определяющая пик сплошной составляющей спектра равна Предварительно собственную частоту рассчитывают по формуле (3), а затем в процессе проведения испытаний уточняют путем исключения из спектра составляющих линейчатой компоненты Ч (Г) и идентификации ника сплошной компоненты спектра Ч,(Г).В процессе испытаний по мере образования микротрещин у оснований зубьев в секторе концентрации повреждающих воздействий жесткость за 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 цепления С снижается, что приводит к снижению собственной частотыПолученные после каждого цикланагружения значения собственных частот Г , соответствующие спектрамЧ,(Г), сравнивают с двумя значениями:о(. Г - порог начала развития микротрещин, 1 - порог образования сколов. При выходе значения: за пределы укаэанных допустимых значенийиспытания прекращаютПри этом определяют: время наработки до образования микротрещин То, когда значениесобственной частоты Г достигает значения ЫГ, и время наработки до образования сколов Т(5, когда (. достигает значения й,Величины ( ипринимают значенияменьше 1 и определяются экспериментальным путем при проведении нормальных (без ускорения) испытаний зубчатых передач данного типоразмера, Притаких испытаниях определяются также:время наработки до образования микротрещин Ти время наработки до обра(зования сколов Т(2Полученные в ходе форсирования ускоренных испытаний величины Т и Тсравнивают соответственно со значе(ниями Т и Т и по результатам сравнения ойределяют коэффициенты ускоре(Твния, К о -- и К---исполь(зуемые для пересчета ускоренных испытаний в нормальные,П р и м е р, На стенде, предназначенном для испытания зубчатых передач, устанавливают одинаковые зубчатые колеса с числом зубьев Е =Е=бО и модулем т = 2 мм, изготовленные из легированной стали с б1000 МПа. Эквивалентная масса испытуемой зубчатой пары, приведеннаяк линии зацепления, определяетсярасчетным путем и равна С = 0,4 кг/см,жесткость зацепления определяетсяэкспериментально, известными методами и равна С =1,5 10 н/см , соот 6 2ветственно расчетное значение собственной частоты колебаний будет: Й= 3,08 кГц. Зубчатые колеса вращаютсо скоростью п=250 об/мин, а к ведомому валу прикладывают нагрузку, изменяющуюся по пилообразному закону,номинальное значение которой равно120 Н м.В процессе проведения испытанийрасчетное значение Г( уточняетсяпутем исключения из спектра составляющих.линейчатой компоненты Ч(Г)и идентификации пика сплошной компоненты спектра Ч,(Г) и принимаетсяравным. Г = 2,8 кГц,Значения коэффициентов о и Робуславливающих соответственно порог начала развития микротрещин ипорог образования сколов, определяются экспериментальным путем ипринимаются равными Ы =0,93;= 0,86. Полученные в ходе испытанийзначения собственных частот Г , сравниваются со значениями 0 с Г = 2,6 кГци Г = 2,4 кГц. При этом определяются:время наработки до образования микротрещин Т , когда значение собственной частоты Г, достигает значенияКйо, и время наработки до образования сколов Т, когда Ео достигаетзначения Е . Полученные значенияТ, = 720 ч и Т = 930 ч соответственно сравниваются со значениемТ - время наработки до образования 25/микротрещин и Т - время наработкидо образования 1 колов, которые определяются экспериментально при проведении нормальных испытаний аналогичной зубчатой передачи и идентичных условиях: Т, = 2300 ч, Тр =2880 ч. По результатам сравненияопределяют коэффициенты ускоренияТы,К = --- = 3,19;о Т, = ф35К = = 3,09.ТРТаким образом, реализация предла"гаемого способа позволяет за счетобеспечения концентрации повреждающих воздействий на ограниченном подмножестве зубьев сектора зубчатого колеса провести форсированные ускоренные испытания и сократить продолжительность испытаний в 3,09 - 3,19 раза при сохранении достоверности и объективности оценки показателей надежности и долговечности испытуемой передачи.Формула изобретенияСпособ испытания зубчатых передач, заключающийся в том, что прикладывают постоянный положительный крутящий момент к ведущему валу испытуемой .передачи, к ее ведомому валу прикладывают постоянный и дополнительный переменный тормозные моменты, измеряют параметры вибраций испытуемой передачи и сравнивают значение контролируемого параметра с допустимым, о т,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения продолжительности испытаний, величину постоянного тормозного момента устанавливают 503 от величины номинального крутящего момента, периодически с выбранным циклом нагружения изменяют величину дополнительного переменного тормозного момента от 507 до нулевой величины номинального крутящего момента по линейному пилообразному закону, синхронизируя по времени моменты кинематического входа одного иэ зубьев в зацепление и импульсного увеличения амплитуды, параметры вибраций измеряют в каждом цикле нагружения, циклы нагружения повторяют до достижения контролируемым параметром предельного значения, а за контролируемый параметр принимают собственную частоту колебаний испытуемой передачи.1551 йО) Составитель В.КрасТехред М,Дидык Корректор Те е дактор А.Шанд аказ 322 Тираж 434 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10