Образец для испытания на усталость шарнирных соединений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTHA (21) .3259789/25-28 (22) 05.03.81 (46) 30.04.83. Бюл. И 16 (72) Б.И.Олькин и С.Д.Познышев (53) 620.178.3(088.8) (56) 1. Бойцов Б.В. Надежность шасси .=амолета. М., 1976, с.76-79.

2. Акентьев Д.И. и др. Влияние технологии обработки на выносливость проушин. Труды ЦАГИ, 1972, вып. 1417 (прототип). (54)(57) ОБРАзеЦ для испытАния HA

УСТАЛОСТЬ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, выполненный в виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца, отличающийся тем, Ъ

>(51) G 01 N 22 G 01 И 1 00 что, с целью повышения точности испытаний за счет приближения условий испытаний к эксплуатационным, на двух взаимно перпендикулярных гранях рабочей части образца выполнены продольные выемки прямоугольной фармь1, длина 1 которых выбрана иэ условия

1/3 о 4 а их глубина а и Ь соответственно по ширине и толщине проушины выбрана из условий

О, l5 Н w а» 0,2 Н

0,15 t» Ь » 0,2 где Н вЂ” ширина проушины;

t - толщина проушины;

d - диаметр отверстий в проушине; O.

@- расстояние между отверстиями.

1 101527

Изобретение относится к исследоваwe прочностных свойств материалов, а именно к, образцам для испытания на усталость шарнирных соединений, преимущественно соединений конструкций летательных аппаратов.

Известен образец для усталостных испытаний шарнирных соединений, выполненный в виде натурного шарнирного соединения летательного аппарата (1), 10

Недостатком этого образца является высокая стоимость его испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытания на усталость шарнирных соединений, выполненный в виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца $ 2) .

Недостатком известного образца является неточное воспроизведение 2ц напряженно-деформированного состояния натурного шарнирного соединения, что влечет за собой ошибку при определении усталостных характеристик.. Обу. словлено это тем, что натурное шарнирное соединение в общем случае нагружено силой, не совпадающей с центром тяжести соединения, и испытывает взаимный поворот между проушиной и ответной вилкой, что приводит к интенсивной фреттинг-коррозии. Причем силы, не совпадающие с центром тяжести шарнира, не бывают более 103 от суммарной нагрузки, а угол поворота определяется конструктивной схемой

35 соединения (т.е. известной величиной).

В то же время в известном образце линия действия силы проходит через центр тяжести образца, вследствие чего невозможно смоделировать поворот проуши-4, ны и действие боковых нагрузок.

Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет приближения условий испытаний к эксплуатационным.

Указанная цель достигается тем, что в образце для испытания на усталость шарнирных соединений, выполненном в .виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца, на двух взаимно перпендикусФрных гранях рабочей части образца для крепления образца выполнены продольные выемки лрямоугольной формы, длина 8 которых выбрана из условия

1/3 о . t6 о -8д, а их глубина а и Ь соответственно. по

2 ширине и толщине проушины выбрана иэ условий

0,15H % à а 0,2Н

0,15t - Ь = 0,2 ) где Н вЂ” ширина проушины;

t — - толщина проушины;

d — диаметр отверстий в проушине; расстояние между отверстиями. о

На .фиг.1 приведен образец для испытания на усталость шарнирных соединений, общий вид; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — деформация образца под действием приложенной нагрузки в плоскости ХО2; на фиг.4 - то же, в плоскости XOY

Образец выполнен в виде плоской проушины 1 с продольными выемками 2 и 3 прямоугольной формы, расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В отверстиях 4 размещены пальцы 5, установленные в вилках 6. Д

Длина и глубина а и b выемок 3 и 2 удовлетворяют указанным выше условиям.

Испытания с использованием предлагаемого образца проводятся следующим образом.

Усилие Р, развиваемое испытательной установкой, передается на проушину 1 через вилки 6 и пальцы 5, размещенные в отверстиях 4. 3а счет эксцентриситетов в двух плоскостях относительно линии действия сил проушина подвергается сложному изгибу.

Причем изгиб в плоскости XOY вызывает поворот проушины вокруг оси 02, приводящий к фреттинг-коррозии, что позволяет имитировать боковую нагрузку Рч а за счет изгиба в плоскости XOZ происходит имитация боковой нагрузки Р.

Следует учитывать, что шарнирное соединение нагружается таким образом, что боковые нагрузки не превышают

103 от суммарной .нагрузки. При этом размеры выемок 2 и 3 на образце должны удовлетворять следующим условиям: не оказывать влияния на напряженнодеформированное состояние в зоне шарнирного соединения как геометрические концентраторы напряжений; не допускать появления пластических деформаций в месте выемок.при изгибе.

Первое условие удовлетворяется при наложении ограничения на величину1 выемок 2 и 3:

t- Ю -8d, где Г, — расстояние между отверстиями .4;

d - диаметр отверстий 4.

3 10152

Второе условие удовлетворяется при наложении ограничений на глубину а и Ь выемок: а с 0,2Н

Ь4 0,2t, S где Н и t ширина и толщина проушины соответственно.

Экспериментальные исследования усталостных характеристик описываемых образцов выявили, что изменение длины 10 и глубины выемок в пределах

1 3f « < 4 -8с1

0,15H (а 0,2Н

0,15t Ь с; 0,2с не оказывают влияния на напряженно- !5 деформированное состояние в зоне шарнирного соединения и на угол P поворота проушины вокруг оси и, как следствие, усталостные характеристики в данном диапазоне остаются неизменными.щ

При использовании предлагаемого образца удается получить более точные усталостные характеристики шарнирных соединений, отказаться от создания сложных и дорогостоящих установок.

Для получения усталостных характеристик различных натурных шарнирных соединений проводят сравнительные . испытания известных и предлагаемых образцов. 30

Пример 1. Образцы изготавливают из материалов Д164-Т1 со следующими геометрическими размерами, мм: d=8, Н=16, -t=12, 1О=270. Средняя долговечность N > образцов при .нагру.жении поотнулевому циклус Р ц„=-1400 кг составляет 110000 циклов. При испытании этих же образцов с выемками, геометрические размеры. которых (Ь=2 мм, Г=90мм, a=3,2 мм) определены с учетом работы натурного соединения, И составляет 22300 циклов.

П р у м е р 2. Образцы изготавливают из материала ВТ-23 со следующими

78 ф геометрическими размерами, мм: d=24, Н=48, t=21, g =320. И„ образцов при нагружении по нулевому циклу с Р

=17200 кг составляет 123000 циклов.

При испытании этих жв образцов с выемками, геометрические размеры которых 9=110. мм, а=9,6 мм, Ь = 3 мм„й составляет 29500 циклов;

Таким образом, расхождение между ранее полученными усталостными характеристиками и усталостными характеристиками, полученными с помощью предлагаемых образцов, достигает 4003.

Так как шарнирные соединия являются наиболее ответственными и наименее долговечными элементами авиационных конструкций, то получение их точных усталостных характеристик является наиболее важным для оценки ресурса конструкции самолета. Технико-экономический эффект от применения предлагаемых образцов можно показать на следующем примере.

Испытание образцов (проушин) проводится на электрогидравлических испытательных установках, стоимость

1 ч работы каждой из которых составляет 7 руб. Загруженность установок испытанием образцов составляет аа год примерно 5000 руб. Таким образом, общие затраты составляют 5000 7,0=

=35000 руб. При использовании предлагаемых образцов время испытаний сокращается примерно в 5 раз, следрвательно, загруженность испытательных установок составит 5000:5=1000 ч.

Затраты на испытание предлагаемых образцов составят 1000; 7= 7000 руб. Годовая экономия от использования предлагаемых образцов для испытания шарнирных соединений на усталость на одном объекте будет составлять

35000-7000=28000 руб.

1015278

puz Ф

Рие. 5

Составитель О.Алексеев

ТехредМ.Гергель Корректор N.!!!Улла

Редактор Е. Папп

Заказ 3199/4 1 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4