Способ испытания образца заклепочного соединения рамной конструкции на усталость

 

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции. Способ включает нагружение образца заклепочного соединения статической нагрузкой, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения, жесткое фиксирование образовавшихся зазоров в соединении и нагружение образца заклепочного соединения рабочими изгибающими и растягивающими напряжениями. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)л F 16 В 5/04

ГО СУДА Р СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕ Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ос

О

ЬЭ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4445355/27 (22) 20.06.88 (46) 15.08,91. Бюл. М 30 (71) Минский автомобильный завод и Институт надежности и долговечности машин АН

БССР (72) M. С. Бабицкий, А. Н, Панов,М, И. Горбацевич и Н.М. Петушок (53) 621.884(088.8) (56) Форрест П. Усталость металлов, М.: Машиностроение, 1968, с.238-245.

Испытательная техника. Справочник под ред. В. В, Клюева. М.: Машиностроение, 1982, т,1, с. 186.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу испытаний образца эаклепочных соединений на усталость.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции, На фиг. 1 изображена схема заклепочного соединения; на фиг. 2-4 — схемы вариантов нагружения образцов эаклепочного соединения.

Детали 1 и 2 образца соединены заклепкой 3. Статическая нагрузка P прикладывается к склепанным деталям 1 и 2 на плече

I относительно оси заклепки 3. В результате действия статической нагрузки концы склепанных деталей 1 и 2 расходятся и образовавшийся между ними зазор жестко фиксируется прокладкой 4, выполненной, например, в виде набора отдельных элементов, После фиксации зазора статиче„„Я „„1670202 А1 (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА 3АКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ РАМНОЙ

КОНСТРУКЦИИ НА УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции. Способ включает нагружение образца заклепочного соединения статической нагрузкой, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения, жесткое фиксирование образовавшихся зазоров в соединении и нагружение образца эаклепочного соединения рабочими изгибающими и растягивающими напряжениями, 4 ил. ская нагрузка снимается и эаклепочное соединение подвергается рабочим изгибающим и растягивающим нагрузкам.

Статическая нагрузка равна нагрузке, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции.

Как известно,для цилиндрического стержня радиуса R, находящегося под действием приложенной силы P на плече I

P 4Р! гтмвкс =< р +%13f = 2 + лй mR Ъзг 4Р! mR 4! —, отсюда

mR з гтизг R гТмакс гор 4 R+4 I

На основании указанных формул можно произвести расчет длины плеча, на котором необходимо прикладывать нагрузку, а также величину самой статической нагрузки, которые необходимы при проведении испытаний на усталость эаклепочных соедине1670202 ний. Так для заклепочного соединения рамы автомобиля МА3 с диаметром заклепок 17 мм, отношением остаточных напряжений изгиба W>r к напряжению растяжения Ор, равным 2, при максимальной величине остаточных напряжений ova«c, равной 100 МПа, статическая нагрузка Р=7566 Н должна быть приложена к склепанным деталям на плече

1=4,25 мм.

Причиной возникновения остаточных напряжений в элементах рамы автомобиля, в том числе и в заклепках, при сборке является применяемый в авто- и авиастроении метод упругой (или силовой) сборки. Данный метод представляет собой один из методов технологической компенсации погрешностей деталей, обладающих малой жесткостью. Величина деформирования соединяемых элементов при сборке рамы обуславливается предельными отклонениями их размеров и формы. Соединительными элементами в данном случае являются лонжероны и поперечины, а не плоские листы.

При этом между плоскостями сопрягаемых элементов, в частности, между торцом поперечины и стенкой лонжерона (после соединения лонжеронов с остальными поперечинами) при длине поперечины меньше номинальной (допуск на изготовление) между стенкой лонжерона и торцом поперечины образуется зазор. В приспособлении для сборки рамы этот зазор устраняется (лонжероны упруго деформируются до выбора этого зазора). затем производят клепку. После освобождения рамы из приспособления (снятие нагрузки, прижимающей лонжерон к поперечине), вследствие упругой деформации в эаклепочном соединении возникнут остаточные напряжения от такой упругой сборки. Здесь возможны три варианта.

Отклонение только длины поперечины (сопрягаемые плоскости параллельны). Отклонение только по углу торца поперечины (неперпендикулярность плоскости торца ее продольной оси). Отклонения по длине и по углу торца поперечины (см. фиг, 2-4).

Как следует из фиг. 2-4 толщины этих прокладок в первом варианте равны (усилия

P прикладываются одинаковые и на равном расстоянии от заклепки). Во втором варианте устанавливается одна прокладка, а в третьем — две прокладки разной толщины (при равенстве расстояний их от оси заклепки).

Место приложения усилия относительно оси заклепки не имеет принципиального значения, т,е. при увеличении расстояния приложения силы P от оси заклепки просто требуется меньшее усилие, чтобы деформировать до появления заданного зазора между элементами 1, где устанавливаются

5 прокладки 4.

Как показали исследования, проведеные на МАЗе, на заклепку могут действовать от неточностей изготовления стыков лонжерон-поперечина растягивающие силы до 15

10 кН и изгибающие моменты до 17 н.м.

Таким образом, перед усталостными испытаниями необходимо воспроизвести силы и моменты, возникающие от упругой сборки рамы, т.е. через соединяемые де15 тали на заклепку необходимо воздействовать силой и изгибающим моментом, имитирующим силу и момент от упругой сборки рамной конструкции. Если приложим укаэанную силу и момент на испыта20 тельной машине статической нагрузкой, то детали, соединенные заклепкой, упруго сдеформируются, образовав между собой зазор. Жестко зафиксировав полученный зазор,исследователь сохранит данные силу

25 и момент, действующие на заклепку, за счет упругости склепанных пластин (они в данном случае ведут себя как пружины), После данной операции статическая нагрузка, созданная испытательной машиной, снима30 ется. Но сила и момент, имитирующие на-; груженность заклепки от сборки, сохраняется. Поэтому исследователь при проведении усталостных испытаний может

- учесть силу и изгибающий момент, действу35 ющие на заклепку, от упругой сборки рамы, Исследования, основанные на данном способе, позволяют научно-обоснованно регламентировать допустимую величину погрешностей изготовления элементов рамы;

40 лонжеронов и поперечин, а также прогнозировать циклическую долговечность заклепок с учетом технологических факторов, Использование предлагаемого способа позволит повысить достоверность реэуль45 татов испытаний заклепочных соединений на усталость благодаря воспроизведению остаточных напряжений, возникающих от сборки реальной конструкции, оценить влияние остаточных напряжений на уста50 лость заклепки, проводить сравнительные оценки конструктивно-технологических вариантов исследуемых конструкций, а также более обоснованно выбирать параметры реальной конструкции при расчете ее несущей

55 способности.

Формула изобретения

Способ испытания образца эаклепочного соединения рамной конструкции на усталость, включающий нагружение образца

1670202

Фиг 2

Составитель С. Никулина

Редактор Ю. Середа Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 2728 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рабочими изгибающими и растягивающими нагрузками, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки эаклепочного соединения рамной конструкции, перед нагружением рабочими нагрузками образец нагружают статической нагрузкой, равной нагрузке, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения реальной рамной конструкции, образовавшиеся в

5 образце заклепочного соединения зазоры жестко фиксируют и затем статическую нагрузку снимают.