Стенд для испытания шатунов на усталость

Стенд для испытания шатунов на усталость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов испытаний. Устройство 2 для установки шатунов, механизмы статического и динамического нагружений и балка 10 с подвижным элементом 11 и опорой 12 размещены на раме 1. Механизм динамического нагружения выполнен в виде возбудителя 9 колебаний. Размещение на раме механизмов выполнено по сторонам от опоры 12 балки 10 на ее концах. Пружинный механизм выполнен в виде пакета тарельчатых пружин 14. Стенд позволяет получить на испытуемом шатуне большие динамические усилия при малых динамических нагрузках возбудителя . 2 ил. .о б

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) (s)) 4 С 01 М 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й A ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный КОмитет

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4241865/25-06 (22) 11.05.87 (46) 30.01.89, Бнш. У 4 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей (72) А.Д.Блинов, М.Я.Лихтциндер, В.К.Петухов и Е.В.Носова (53) 621,43-233, 001,6 (088.8) (56) Серенсен С. В. и др. Динамика машин для испытаний на усталость.

М.: Машиностроение, 1967, с. 39. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ШАТУНОВ НА

УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение позволяет повысить достоверность результатов испытаний.

Устройство 2 для установки шатунов, механизмы статического и динамичес.кого нагружений и балка 10 с подвижным элементом 11 и опорой 12 размещены на раме 1. Механизм динамического нагружения выполнен в виде возбудителя 9 колебаний. Размещение на раме механизмов выполнено по сторонам от опоры 12 балки 10 на ее концах.

Пружинный механизм выполнен в виде пакета тарельчатых пружин 14. Стенд позволяет получить на испытуемом шатуне большие динамические усилия при малых динамических нагрузках возбудителя ° 2 ил.

1455253

Изобретение относится к оборудованию для испытания деталей машин и может быть использовано для испытаний шатунов двигателей внутреннего cropa5 ния на усталостную прочность.

Цель изобретения " повышение достоверности результатов испытаний при заданном коэффициенте асимметрии цикла нагружения. 10

На фиг.1 изображен предлагаемый стенд, продольный разрез; на фиг.2сечение А-А на фиг.1, Стенд содержит виброизолированную раму 1, на которой размещены устрой- 15 ство 2 для установки под одинаковыми ! углами к горизонтали с помощью шарни" ров 3 и 4 двух шатунов 5 и 6 с датчиками 7 силы, пружинный механизм 8 статического нагружения, механизм ди- 20 намического нагружения, выполненный в виде электродинамичвского возбудителя 9 колебаний и балки 10 с закрепленным на ней подвижным элементом 11, установленным в подшипниках опоры 12. 25 ! Верхние головки шатунов 5 и 6 шарнирно установлены на одной оси подвески

13, закрепленной на балке 10. Механизм 8 статического нагружения и возбудитель 9 колебаний размещены с про- 30 тивоположных сторон от опоры .12 балки 10. Пружинный механизм 8 статичес" кого нагружения выполнен в виде пакета тарельчатых пружин 14, упиранлцих- ся в балку 10.

Стенд работает следующим образом.

С помощью механизма 8 посредством тарельчатых пружин 14 воздействующих на балку 10, нагружают шатуны 5 и 6 до заданного значения силы пред- 40 варительного сжатия, фиксируемой с помощью датчика 7 силы. С помощью возбудителя 9 балка 10 совершает колебания в вертикальной плоскости.

Развиваемые при этом циклические си- .45 лы упругой деформации балки 10 обеспечивают заданное значение амплитуды переменной силы, которая, накладываясь на постоянную составляющую си-: лы предварительного сжатия шатунов, обеспечивает заданный коэффициент асимметрии цикла. Достоверность результатов испытаний повышается за счет стабилизации силы предварительного сжатия шатунов 5 и 6 в процессе работы стенда.

Размещение механизма статического нагружения и возбудителя колебаний с противоположных сторон от опоры балки позволяет увеличить значение амплитуды силы, действукицей на шатун при прочих равных условиях, поскольку перемещение о пружины уже не зависит от перемещений, вызванных деформацией колеблющейся балки со стороны возбудителя колебаний.

Размещение механизма статического нагружения и вибратора по концам балки по сторонам шатуна обусловлено тем, что размещение статического механизма между шатуном и инерционным вибратором при работе стенда s режиме резонанса значительно снижает точность поддержания коэффициента асимметрии цикла на заданном уровне.

Поскольку энергия упругой деформации балки расходуется дополнительно на преодоление упругой деформации пружины, обеспечивающей предварительное сжатие шатуна и совершающей упругие колебания в одной фазе с балкой, то коэффициент асимметрии цикла определяют по формуле р х

Рс .P К (1) раст пр где P = С о - амплитуда силы, эаПр трачиваемой на деформацию пружины;

Р и P - усилия сжатия и растяжения соответственно;

С " жесткость пружины; — перемещение пружины, определяемое суммой перемещений за счет зазоров в шарнирных соединениях и деформации шатуна, а также деформации самой балки в режиме колебаний с учетом соотношения плеч от опоры балки до шатуна и до пружины, определяемого велнчиной 1 е.

При испытаниях шатунов. на усталость для получения достоверных результатов необходимо реализовать асимметричный цикл нагружения с коэффициентами асимметрии, равными r4-1.

Значение коэффициента асимметрии цикла может изменяться в пределах

Р г — Р

-12cr = — — — — 5, Рин з

14552 где Р, и Р„„- нагрузки от газовых и инерционных сил соответственно.

Для обеспечения предварительного сжатия шатуна усилием в несколько

5 тонн требуется применение, например, витой пружины большой жесткости и обеспечение соотношения плеч рычагов, удовлетворяющего условию К ъ 1. С другой стороны, в динамике даже не большие перемещения пружины приведут к существенным изменениям коэффициента асимметрии цикла по сравнению с заданной его величиной, особенно при увеличении sa счет выработки зазоров в шарнирных соединениях при длительных испытаниях шатуна на усталость.

Кроме того, введение пружины при одной и той же амплитуде возмущакицей 20 силы приводит к уменьшению нагрузки на шатун.

Выполнение пружины механизма статического нагружеиия в виде пакета 25 тарельчатых пружин позволяет умейьшить жесткость С пружины при большой величине предварительного усилия сжатия шатуна и тем самым (согласно (1)).уменьшить значение величины Ке. 30

Стенд обеспечивает испытания шатунов на усталость при заданном коэффыциенте асимметрии цикла с высокой степенью точности его поддержания в течение всего процесса испытаний, что существенно повышает достовер" ность результатов эксперимента в условиях, приближенных к реальным нагрузкам, действующим на шатун в двигателе от сил инерции и газовых сил на 40 тактах сжатия и рабочего хода, которые, в основном, и определяют разру53

4 шение шатуна. На предлагаемом стенде с достаточной степенью достоверности можно отрабатывать различные конструкции шатунов с целью определения их ресурса работы. Кроме того, стенд позволяет получить на испытуемом шатуне болыпие динамические усилия растяжения-сжатия при малых динамических нагрузках самого возбудителя колебаний, т.е. схема дает большой коэффициент усиления нагрузки, который дополнительно возрастает ба счет расположения шатунов под углом оС к о горизонтальной оси при oL (30

Формула изобретения

Стенд для испытания шатунов на усталость, содержащий раму, устройство для установки шатунов, пружинный ме" ханизм статического нагружения, механизм динамического нагружения, балку с подвижным элементом и опору балки, на которой размещен подвижный элемент, причем устройство дпя установки шатунов, механизмы статического и динамического нагружений и балка с подвижным элементом и опорой размещены на раме, а механизм динамическо" го нагружения выполнен в виде возбудителя колебаний, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний при заданном коэффициенте асимметрии цикла нагружения, размещение на раме механизмов статического и динамического нагружения выполнено по сторонам от опоры балки на ее концах, а пружинный механизм статического нагружения выполнен в виде пакета тарельчатых пружин.

1455253

Составитель Н.Патрахальцев

Техред М.Иоргентал Корректор С.Черни

Редактор А.Ревин

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7449/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ЮВ