Способ испытания деталей и узлов машин

Способ испытания деталей и узлов машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытаниям деталей и узлов машин на контактную прочность и может быть использовано в машиностроении . Цель изобретения - повышение производительности испытаний за счет интенсификации спектра нагружения Прикладывают к деталям и узлам испытываемых машин основную переменную нагрузку, сформированную как выборку из статистического закона нагружения. Накладывают на нее дополнительную нагрузку в виде суперпозиции двух полупериодов гармонических колебаний, минимальное соотношение частоты которых 1 3 а углы смещения радиусов-векторов этих колебаний для одного типа деталей выбирают постоянными. Кроме того, дополнительная нагрузка может быть в виде полупериодов модулированных гармонических колебаний Ускоряющее действие предложенного метода обеспечивается удвоением количества гикрои микропереходных процессов а также переменной основной нагрузкой. 1 з п ф-лы, 6 ил ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5(>5 G 01 М 13/00

ГОСУДАРСТВЕН(-(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663158/27 (22) 27,02,89 (46) 07.02,91. Бюл. ¹ 5 (75) В.А,Пилипчик (53) 658.562,016.7 (088.8) (56) Хсеневич И.П„Солонский А.С,. Войчинский С.М, Проектирование универсальнопропашных тракторов. М.; Наука и техника, 1980, с. 154 — 156. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МАШИН (57) Изобретение относится к испытаниям деталей и узлов машин на контактную прочность и может быть использовано в машиностроении, Цель изобретения — повышение производительности испытаний за счет интенсификации спектра нагружения. ПриклаИзобретение относится к испытаниям деталей и узлов маши((на контактную прочность и может быть использовано в машиностроении.

Цель изобретения — повышение производительности испытаний эа счет интенсификации спектра нагружения.

На фиг.1 приведена кривая, характеризующая работу узла, например, подшипника качения; на фиг.2 — формализованная эксплуатационная кривая; на фиг.3 — процесс суперпозиции высоко- и низкочастотных колебаний. а также их полупериоды; на фиг.4 — частный случай суперпозиции — модулирование колебаний; на фиг.5 — две формализованные кривые нагружения деталей, полученные наложением формализованных основной и дополнительной нагрузок, на

SU, 1626100 А1 дывают к деталям и узлам испытываемых машин основную переменную нагрузку, сформированную как выборку из статистического закона нагружения. Накладывают на нее доГ(олнительную нагрузку в виде суперпоэиции двух полупериодов гармонических колебаний, минимальное соотношение частоты которых 1:3, а углы смещения радиусов-векторов этих колебаний для одного типа деталей выбирают постоянными. Кроме того, дополнительная нагрузка может быть в виде полупериодов модулированных гармонических колебаний. Ускоряющее действие предложенного метода обеспечивается удвоением количества макро- и микропереходных процессов, а также переменной основной на(рузкой. 1 э и. ф-лы, 6 ил. фиг.б — схема системы для реализации предлагаемого способа, Испытательные маши;(ы 1-3 через исполнительные механизмы 4 — б и электрогидравлические преобразователи 7 — 9 связаны с управляющей вычислительной машиной

10, которая генерирует сигнал, несущий основную нагрузку. Дополнительные сигналы формируют генераторы 11 и 12, а также двухполупериодный выпрямитегь 13 с регулируемым нелинейным сопротивлением.

Последний обеспечивает одностороннюю пульсацию сигналов с удвоенной частотой.

Нелинейное сопротивление, встроенное в этом выпрямителе, позволяет осуществлять модуляцию дополнительного сигнала. Кроме прямых, в схеме есть обратная связь между исполнительными механизмами 4-6

1626100 и управляющей машиной 10. В зависимости от комплектирующей аппаратуры управляющий сигнал может быть по току или напряжению. Таким образом, приведенная схема позволяет имитировать любой сложный 5 процесс нагружения, а также форсировать испытания путем увеличения параметров нагружения, В любом случае, бла одаря наложению полупериодов, количество переходных режимов увеличивается в 2 раза. 10

В подвижных соединениях механизм ускоряющего действия дополнительной нагрузки действует по следующей схеме: интенсификация износа, раскрытие зазора в трущихся парах, накопление продуктов из- 15 носа в смазке, ухудшение динамики узла и выход из строя слабого звена, В неподвижных соединениях высокочастотные нагрузки стимулируют появление так называемой фреттингкоррозии, которая также ускоряет 20 разрушение испытываемого узла.

На кривой, характеризующей изменение эксплуатационной нагрузки в узле или детали, строят нижнюю огибающую, Определенный участок этой кривой разбивают 25 на интервалы одинаковой продолжительности и ординату каждого иэ них рассматривают как составляющую выборки, подчиняющуюся какому-нибудь закону распределения.

Известными методами находят этот закон, 30 его параметры и проводят проверку на достоверность. Пусть это будет, например, нормальный закон

x = vz s in (W1 t + p + о1 sin (W2 t + р, ), 35 где е — основание натуральных логарифмов;

xi — параметр нагрузки;

S — среднеквадратичное отклонение па- 50 раметра нагрузки;

R — случайное число от 0 до 1; ф — обратная функция Лапласа.

Общее время Тц действия блока нагрузок принимают, исходя из опыта эксплуатации испытуемого узла или детали, равным

4-8 ч, Время действия одной ступени рассчитывают как случайную величину по формуле х> g%п>

f(x) = — -- — — — J е 2s

2 /2 S2—

По параметрам полученного закона строят новую выборку путем разыгрывания составляющих случайным м тодом, например, Монте-Карло. Аналитически эта формула имеет вид

xi = S Ф (R — 0,5 ) +,oq», Т„( —  — ) с в к Ri где К вЂ” количество Значений параметра х в выборке.

По этим данным строят блоки нагружения детали основной нагрузкой. Значения нагрузки кол ебл ются с л у ч а и н ы м образом вокруг х базового.

3а параметр нагрузки принято контактное напряжение — средняя обозначена как оь„При отсутствии экспериментальных данных о нагружении детали или узла необходимо установить пределы изменения основного параметра нагрузки и найти его среднее или базовое значение. После этого построение блоков нагружения производится по описанному методу. На полученную формализованную кривую накладывают до олнительную нагрузку, которая формируется следующим образом.

Низкочастотные 2 о1 и высокочастотные 2 о2 колебания представляют в виде гармонических процессов. Определение частоты и амплитуды производится по методу, например, полных циклов с выделением только двух первых амплитуд с их частотами.

Суперпозицию гармоник производят с

Л постоянным смещением, например, —, харак1ерным для эксплуатационного спектра.

f íàëèòè÷eñêè это выглядит так: где х. текущая ордината спектра;

oi, i — амплитуды колебаний первой и второй гармоник;

Vd>, Ф/2 — частоты колебаний первой и второй гармоник; р„— начальный угол смещения оадиусавектора первой гармоники (в данном случае .т /2):

p — начальный угол смещения радиусавектора второй гармоники (р = С).

Колебания начинаются с фаэ pp =- л/2 и

p = О. Начал ьное смещение радиуса-вектора обеих гармоник 7t //22, амплитуда 2 (о + о2 ) для суперпоэицли и амплитуда О1 + й2 для суперпоэиции полупериодов.

Если амплитуда, частота или фаза одной гармоники периодически изменяется во времени, причем период изменения достаточно велик по сравнению с периодом процесса. то имеют модулированные колебания. Этот частный случай полигармонических колебаний необходим для имитации пульсирующей нагрузки нэ детали, например, на

1626100 подшипники полуоси автомобиля, едущего по булыжнику, Высокая частотная несущая гармоника с амплитудой 2 02 модулируется низкочастотной гармоникой с амплитудой 01 + (72 (1 + m ) . 5

Соотношение частот постоянное 1:10, а амплитуда соответствует коэффициенту модуляС71 02 ции m — +, Верхняя граница частот

01 +02 определяется, кроме эксплуатационного спектра нагружения, также воэможностями принятой схемы реализации. Например, при использовании в схеме электрогидравлических преобразователей она не должна превышать 300 Гц из-за опасности входа системы в резонанс. Во избежание этого явления минимальное соотношение частот колебаний у гармоник должно быть 1;3.

Аналитически модулированный по амплитуде сигнал выглядит так: несущий высокочастотный 02 sin (W1 t + p) модулируется. низкочастотным 01 cos Wz t.

Формула колебания нагрузки принимает вид

25 х1 — — 02 (1 + m cos Wz t ) sin (W1 t + p ), где xi — мгновенное значение переменной величины (сигнал тока или напряжения):

02 — амплитуда;

m — коэффициент глубины модуляции;

W1 — несущая частота;

p — фаза;

W2 — частота модуляции.

"5

В этой формуле абсолютная величина дополнительной нагрузки колеблется от

Амин = 01 (1 m) ДО Амакс = 01 (1 + m), ПРИЧЕМ цуги или пакеты волн идут периодически равномерно. При частотной или фазовой 40 модуляциях картина будет другая.

Общий вид аналитической зависимости следующий:

45 ц =S Ф (R 05)+0баэ+

+ 02 sin (W1 t + p ) + 01 sin (Wz t + po ) (для полигармонической дополнительной нагрузки), 0 = S Ф (R — 0,5 ) + г76аэ +

+(72(1 +гп coswzt) sin(w1t+p) (для модулированной дополнительной нагрузки).

Дополнительная нагрузка в каждом из уравнений выступает в виде полупериодов колебаний. Это позволяет, не меняя энергетических показателей спектра дополнительной нагрузки (площадь, ограниченная полупериодами), вдвое увеличить число переходных процессов, возникающих в испытуемом узле. При необходимости форсирования дополнительной нагрузки полупериоды можно увеличить в нужное число раэ.

Применение предложенного способа, например, при испытании подшипников качения на автоматизированной станции позволяет .вместе с другими факторами сократить испытания до 10 раз и больше.

Формула изобретения

1. Способ испытания деталей и узлов машин путем приложения к ним основной нагрузки. сформированной как выборка из статистического закона нагружения, а также наложения на нее дополни1 льной нагрузки в виде периодических чизковысокочастотных колебаний с малыми амплитудами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности испытаний за счег интенсификации спектра нагружения, дополнительную нагрузку прикладывают в виде суперпоэиции двух полупериодов гармонических колебаний, минимальное соотношение частот у которых составляет 1;3, а углы смеще1 ия радиусов-векторов колебаний для одного типа деталей постоянны.

2. Способпоп.1, отличающийся тем, что дополнительную нагрузку прикладывают в виде полупериодов модулированных гармонических колебаний.

1626100

Фиг 1

1626100

1626100 Рог S

Составитель Т.Хромова

Техред М.Моргентал Корректор T. Палий

Редактор А.Коэориз

Заказ 271 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям г.ри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гai арина, 101