Способ испытания на долговечность стяжных элементов

 

Изобретение Mv6, использовано для ускоренных испытаний стяжных элементов (СЭ) в резьбовых соединениях (РС) двигателей внутреннего сго ,рания. Цель изобретения - ускорение процесса испытаний. Значение усилия предварительной затяжки СЭ 1 выбирают из условия обеспечения запаса прочности материала СЭ по пределу текучести и осуществляют сборку PC 6, при к-рой части 7 и 8 проушины и вкладьши 9 скрепляются испытуемыми СЭ. Нормальные напряжения в трех равноудаленных друг от друга точках, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси стержня, измеряют тензорезисторами 12, подключенными к измерительному комплексу 13. PC 6 подвергают воздействию внешней нагрузки, выбираемой по режимам работы двигателя. Затем определяют потенциальную энер- S гию упругой деформации в стержнях (Л 4ia 00 ч 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дд 4 G 01 M 15/00

ЗСЕс р;:,„

М Ц 13

pffft 9I /ъ.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4186590/25-06 (22) 26.01.87 (46) 15.11.88. Бюл. Я 42 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей (7 2) А.Н.Гоц и С.И.Некрасов (53) 621.1 79.1 (088,8) (56) Заявка Японии У 57-19370, кп. G 01 М 13/00, опублик. 1982. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СТЯЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение и б, использовано для ускоренных испытаний стяжных элементов (СЭ) в резьбовых соединениях (PC) двигателей внутреннего сго- ,рания, Цель изобретения - ускорение °

„„SU„„1437718 A 1 процесса испытаний. Значение усилия предварительной затяжки СЭ 1 выбирают из условия обеспечения запаса прочности материала СЭ по пределу текучести и осуществляют сборку PC 6, при к-рой части 7 и 8 проушины и вкладыши 9 скрепляются испытуемыми

СЭ. Нормальные напряжения в трех равноудаленных друг от друга точках, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси стержня, измеряют тензорезисторами 12, подключенными к измерительному комплексу 13. PC 6 подвергают воздействию внешней нагрузки, выбираемой но режимам работы двигателя.

° .а

Затем определяют потенциальную энер- Ж гию упругой деформации в стержнях

143771

СЭ sa весь ресурс работы двигателя.

Регистрируют макс. динамическую нагрузку и число циклов нагружения, вы,бираемых из условия нераскрытия стыка РС и обеспечения запаса прочности материала СЭ по пределу текучести.Затем определяют потенциальную энергию упругой деформации в стержнях СЭ яа

1 ч нагружения предельно допустимой динамической нагрузкой и определяют время испытания РС как отношение указанных потенциальных энергий упругой деформации в стержнях. Далее поддерживают предельно допустимую динамическую нагрузку в течение всего периода испытаний. 2 ил, 1

Изобретение относится к машино строению, в частности к испытанию элементов конструкций машин, и может, быть использовано йри проведении уг коренных испытаний стяжных элементов в резьбовых соединениях двигателей вну" раннего сгорания на долговечность, Целью изобретения является ускорение процесса испытаний.

На Фиг.l показана схема безмотор1О ного стенда, на котором реализуется предлагаемый способ испытания стяж ных элементов; на фиг, 2 — схема расп ределения напряжений в стяжных эле ментах, Стенд содержит испытуемые.стяжные элементы 1, пульсатор 2, который гидравлически связан с гидроципиндром

:3 (Фиг,l). Шток 4 гидроцилиндра 3 шарнирно связан с верхней проушиной ,3 резьбового соединения 6. Нижняя проушина резьбового соединения, состоящая из верхней части 7 и нижней части 8, содержащая вкладьппи 9 и, скрепленная, стяжными элементами 1, размещена па Фальшвале 10, который шарнирно .связан со станиной 11 стенда. На наружной поверхности стержня стяжных элементов, в трех равноудаленных друг от друга точках А„ В„, С„ (фиг.2), лежащих в плоскости Р, перпендикулярной оси стержня, закреплены тензорезисторы 23. Тензорезисторы 12 подключены к измерительному комплексу 13.

Способ осуществляют следующим образом, Перед началом испытаний производят сборку резьбового соединения б, 40 при которой верхнюю 7 и нижнюю 8 час-, ти нижней проушины, а также вкладыши

9 скрепляют испытуемыми стяжными элементами 1. Для обеспечения надежной работы резьбового соединения 6 при динамическом нагружении назначают усилие предварительной затяжки стяжных элеменТов 1, обеспечивающее плотность стыка скрепляемых частей 7>и 8..

Значение усилия предварительной затяжки выбирают иэ условия обеспечения запаса прочности материала стяжных элементов по пределу текучести и рассчитывают ло формуле

6, Р где P> — осевое усилие предварительной затяжки стяжных элементов;

n — значение запаса прочност ти по пределу текучести для ответс тв енных р езь бовых соединений;

4, - предел текучести материала стяжных элементов;

0 d — диаметр стержня стяжных, элементов;

d — средний диаметр резьбы стяжных элементов; р — коэффициент трения в резьбе стяжных элементов;

S — шаг резьбы стяжных эле ментов. .Нормальные напряжения в точках А„, В, С „6,, 4$t 6, регистрирует измерительный комплекс 13. Указанные нормальные напряжения на фиг.2 представлены в виде векторов $ (6 „

6<,), концы которых располагаз 143771 ются на некоторой плоскости (q).Ëðè этом на той же плоскости (q) располагаются концы векторов, являющихся минимальным и максимальным нормальными напряжениями 6„,„н и 6 „,ц„.на наружной поверхности стержня стяжных элементов, и вектора напряжения растяжения 6 в поперечных сечениях стержней стяжных элементов ° 10

Контроль усилия затяжки осуществляют по величине напряжения растяжения 6<

Установленное на безмоторном стенде резьбовое соединение 6 подвер- 15 гают воздействию внешней нагрузки, имеющей место на режимах работы двигателя. При этом также регистрируют значения напряжений bp> 6> 6 „

6 ц„,, 6 „н,, а также напРЯжениЯ 20 изгиба b„ .

Потенциальную энергию U упругой деформации в стержнях стяжных элементов для установленных величин напряжений растяжения и изгиба определяют 25 по формуле

t т 1

P pdx 1 М„йх

U = + (2)

2EF 2EI

30 где 1 — длина стержня стяжного элемента, равная толщине скрепляемых деталей резьбового соединения;

Р " растягивающая нагрузка,действующая на стяжной элемент З5 вдоль его оси при работе двигателя;

M> — изгибающий момент, действующий на стяжной элемент при работе двигателя;

EF — жесткость стяжного элемента при растяжении;

EI — жесткость стяжного элемента при изгибе.

Количество n . циклов нагружения

1 за время t работы двигателя в эксп1 луатации на одном из режимов определяют по формуле

1800 — — -ы. f.Т х

О (4) (5) Ренн xg Рзат где у — коэффициент основной наг45 рузки резьбового соединения.

Потенциальная энергия П ц упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один цикл испытаний

50 резьбового соединения на безмоторном стенде равна:

REF > 2КI о о где М вЂ” изгибающий момент, воздействующий на стяжной элемент при испытании резьбового соединения на безмотбрном стенде, (3) х f; где со.

302; 1800

n° - = — - — - .60- t = — — ы. х

1 - 1 II 1

ll — угловая частота вращения коленчатого вала; — плотность вероятности работы двигателя на данном режиме:

T — - срок службы двигателя (ресурс).

Полная потенциальная энергия U „. упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя равна: е Р ч.

P pdx (Мну х +

2EF 2EI о о где m — количество режимов нагружения стяжных элементов при работе двигатепя в эксплуатации.

Наиболее жесткие условия работы стяжных элементов при динамическом нагружении резьбового соединения на безмоторном стенде обеспечиваются при выполнении условия где P дн — максимальная динамическая нагрузка, предельно допустимая из условия нераскрытия стыка; — количество стяжных элементов в резьбовом соединении.

Для обеспечения нераскрытия стыка резьбового соединения величину максимальной динамической нагрузки уменьшают в у раз, где g — запас плотности стыка.

При этом стяжные.элементы воспринимают долю максимальной динамической нагрузки, равную

П

PgIIII = X P Д 4Н

Р „ (6) 5

14

Время испытаний резьбового соединения на безмоторном стенде эм исп

U ° N (8) где 0 — число циклов в час.

При испытании резьбового соедине;:ния на безмоторном стенде в течение

I часов поддерживается выбранная ;максимальная динамическая нагрузка, пределвно допустимая из условия нераскрытия стыка.

Если при испытаниях разрушение стяжных элементов произошло после часов испытаний, то действительный ресурс стяжных элементов эа время работы двигателя иэ формул (4) .и (7) равен:

t1 Ulk N

Т вЂ” — — — — — — ——

Ф

1800 Р йх М и йх э

Я 1 2ЕУ 2 EI ) о о

Формула изобретения

Способ испытания на долговечность стяжных элементов резьбового соединения двигателя внутреннего сгорания, при .котором осуществляют предварительную затяжку стяжных элементов, контролируют усилие затяжки, подвергают резьбовое соединение воздейст,вию внешней динамической нагрузки и регистрируют максимальную динами37718 6 ческую нагрузку и число циклов нагружения, отличающийся тем, что, с целью ускорения испытаний, 5 предварительно рассчитывают величины напряжений растяжения и изгиба в поперечных сечениях стержней стяжных элементов от усилия предварительной затяжки и от воздействия внешней нагрузки, выбираемой по режимам работы двигателя, затем при рассчитанных напряжениях определяют потен" циальную энергию упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя, выбирают максимальную величину внешней динамической нагрузки из условия нераскрытия стыка резьбового соединения и обеспечения запаса прочности

2р материала стяжных элементов по пределу текучести, и определяют потенциальную энергию упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один час нагружения предельно допустимой

25,динамической нагрузкой, определяют время испытаний резьбового соединения как отношение потенциальной энергии упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя к потенциальной энергии упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один час нагружения и далее поддерживают предельно допустимую динамическую нагрузку в течение всего периода испытаний.

4437718

Составитель А.Золотов

Техред Л.Сердюкова

Корректор В.Гирняк

Редактор А.Лежнина

Заказ 5884/42 Тираж 847 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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