Способ испытаний валов машин на усталость при кручении

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - повышение достоверности испытаний. При реверсивном вращении вала скорость реверсирования и угол поворота вала задают соотношениями Q - Циакс 2, (A sin а ад t + В cos b ад t) ; i 1 «i амакс Z, (С sin а ад t + D cos b ад t), i 1 где Qj ,- скорость реверсирования зала приводного агрегата ;Ц аКс максиная скорость реверсирования; А и В - амплитудные значения колебаний скорости реверсирования; а и b - эмпирические коэффициенты; ад - угловая скорость вала приводного агрегата; t - время вращения вала; угол поворота вала приводного агрегата; «макс -максимальный угол поворота ;С и D амплитудные значения колебаний угла по - ворота вала приводного агрегата. Способ позволяет более полно имитировать эксплуатационный характер нагружения валов машин при испытании, в результате чего повышается их достоверность. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 M 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 471 81 14/27 (22) 11.07,89 (46) 30.09.91. Бюл. К 36

{71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Л,В.Лаврентьев, Н.И.Афанасьев, Л,И.Бойко, В.А.Дьяченко, А.А.Кот, Ю.Л.Солитерман, И.Т.Русинович и А.M.Гацко (53) 621,83.061(088.8) (56) Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. М.: Металлургия, 1978, с.172173. (54) СПОСОБ ИСПbITAНИЙ ВАЛОВ МАШИН НА УСТАЛОСТЬ ПРИ КРУЧЕНИИ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — повышение достоверности испытаний, При реверсивном вращении вала скорость реверсировэния и угол поворота вала задают соотношениями (A sin s vt t + B cos b (tt t) (=!

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам испытаний деталей и узлов машин, например валопроводов и их элементов, и может быть использовано для ускоренной оценки параметров надежности и долговечности валопроводов и их элементов.

Цель изобретения — повышение.достоверности испытаний.

На чертеже изображена конструктивная схема стенда для осуществления предлагаемого способа.

„,; SU „„1681174 А1 а; =а„„, g (Csinàv;t+Всогbа1t).

I =! где Q),— скорость реверсирования зала приводного агрегата;Я „,— максиная скорость реверсирования; А и  — амплитудные значения колебаний скорости реверсирования; а и Ь вЂ” эмпирические коэффициенты; N — угловая скорость вала при водного агрегата; t — время вращения вала;

ci — угол поворота вала приводного агрегата; а,„-максимальный угол поворота;С и D амплитудные значения колебаний угла поворота вала приводного агрегата. Способ позволяет более полно имитировать эксплуатационный характер нагружения валов машин при испытании, в результате чего повышается их достоверность. 1 ил, СтенД содержит приводной электродвигатель 1 либо с реверсивной тиристорной системой 2 управления, либо без этой системы (но соединенный с силовозбудителем

3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулирования угла его поворота). Вал приводного элекгродвигателя 1 с,реверсивной тиристорной системой управления (или входной вал силовозбудителя 3) жестко связан через муфту 4 с испытуемым валом 5 с насаженным на свободный конец маховиком 6.

1681174

В эксплуатационных условиях при произвольном нагружении вала угол его закручивания прямо пропорционален скручивающей нагрузке, причем с изменением нагрузки одновременно изменяется угол закручивания, т.е. оба эти процесса протекают одновременно и в одном направлении.

При такой взаимосвязи законы изменения идентичны.

При испытании валов инерционным нагружением (с помощью, например, маховой массы) изменение угла поворота вала приводного агрегата, связанного с испытуемым валом, определяет (благодаря наличию маховой массы на свободном конце, вала) изменение угла закручивания испытуемого вала, а скорость реверсирования определяет угловую скорость маховой массы в процессе реверса и в итоге величину приложенной к валу нагрузки.

Поэтому, задавая закон измене: ия угла поворота вала приводного агрегата, задают закон изменения угла закручивания испытуемого вала, а задавая закон изменения скорости реверсирования (частоты реверса) задают закон изменения нагрузки, скручивающей испытуемый вал, Поскольку в реальных условиях эксплуатации изменение нагрузки на вал приводит к адекватному изменению угла его закручивания, то и при испытаниях с целью приближения условий (характера нагружения испытаний к эксплуатационным) необходимо одновременно и в одном направлении изменять угол поворота вала приводного агрегата и скорость его реверсирования, задав характер их изменения аналогично эксплуатационному.

В условиях эксплуатации скручивающие нагрузки (колебания крутящего момента — крутильные колебания) меняются по переменному закону и описываются соотношение м к

Мскр=M ac f (AclfcоВ1 РBco>ЬккВк).

I =1 (1)

Как следствие приложения нагрузки, угол закручивания испытуемого вала при эксплуатации (исходя из изложенного) также описывается аналогичным соотношением а аакр =арак g (С slcc во>, к р-О сов bed c) (2) В уравнениях (1) и (2):

М„р — величина нагрузки, скручивающей вал;

MM>« — максимальная величина скручи5 вающей нагрузки;

А,  — амплитуда колебаний скручивающей нагрузки на валу; а, b — эмпирические коэффициенты. отражающие влияние в условиях эксплуата10 ции испытуемого вала на характер его динамического нагружения; (с — угловая скорость вала;

t — время вращения вала, с;

15 йзакр — угол закручивания вала;

aM c — максимальный угол закручивания вала;

С, 0 — амплитуда колебаний угла закручивания вала, причем значения А, В, С, D при колебаниях меняютзнак;

А, В.С,0>ОприО

АВСО<Опри1р t (2t>, где tp — время вращения вала в одном направлении в течение одного крутильного колебания.

Коэффициенты а и b изменяются в зависимости от условий эксплуатации. Например, для мобильных энергетических средств (автомобили, тракторы, комбайны, самолеты) B зависимости от сосатояния дороги для спектральной плотности воздействия в вертикальном направлении они изменяются в пределах: а = 0,014 — 0,111: b = 0,029 — 0,14.

Таким образом, уравнения (1) и (2), описывающие характер протекания процессов изменения скручивающей вал нагрузки и угла закручивания вала, справедливы для описания характера изменения скорости реверсирования вала приводного. агрегата и угла его поворота.

Поскольку нагрузка на вал при его испытаниях задается реверсированием вала приводного агрегата (с учетом наличия маховой массы на свободном конце вала), а угол закручивания испытуемого вала — углом поворота вала приводного агрегата, то можно записать следующее:

Q =й акс g (А stn аа1t + В cos bав) t};

I 1

55 (3) ко = аа ° g (C в!о в ов к + D сов Ь ов c), 1=1

И) 1681174 где Я„- скорость реверсирования вала приводного агрегата;

Р кс — максимальная скорость реверсирования;

А,  — амплитуда колебаний скорости 5 реверсирования; а, Ь вЂ” эмпирические коэффициенты; (xp — угловая скорость вала приводного агрегата;

t — время вр-ùåíèÿ вала,,с; 10

ai — угол поворота вала приводного агрегата; о»«максимальный угол поворота вала приводного агрегата;

С, 0 — амплитуда колебаний угла поворота вала приводного агрегата.

При осуществлении способа испытуемый вал 5 устанавливают в опоры и жестко соединяют муфту 4 одним концом с приводным агрегатом 1 циклического (возвратноповоротного) действия — электродвигателем с реверсивной тиристорной системой 2 управления или силовозбудителем 3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулирования угла его поворота, причем входное звено силовозбудителя связано с приводным агрегатом, не снабженным тиристорной системой управления. На свободном конце вала 5 неподвижно закрепляют маховик 6, приводят вал в циклическое вращательное движение — реверсирование, задавая при этом закон изменения скорости реверсирования и угла поворота (управляемого электродвигателя или выходного звена силовозбудителя), имеющих синфазный характер, согласнО соотношениям (3) и (4). Это приводит к тому, что изменяются скорость и угол вращения маховой массы в обоих í "ïðàâëåíèÿõ при реверсировании, что из-за ее инерционно-.40 сти приводит к нагружению испытуемого вала с изменением характера нагружения (уровень нагрузок и угол закручивания вала), идентичным характеру изменения скорости реверсирования и характеру 45 изменения угла поворота вала приводного агрегата. Поскольку согласно способу законы изменения скорости реверсирования и угла поворота вала приводного агрегата ° идентичны эксплуатационным, режимы испытания максимал ьно приближены к эксплуатационным, что увеличивает достоверность испытаний.

Использование изобретения дает возможность более полно имитировать эксплуатационный характер нагружения валов машин при испытаниях, в результате чего повышается их достоверность.

Формула изобретения

Способ испытаний валов машин ka усталость при кру-ении, включающий установку вала в захваты с последующим реверсивным вращением с заданнь.ми имеющими синфазный характер скоростью реверсирования и углом поворота sana, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний скорость реверсирования и угол поворота вала задают соотношениями:

Qt Q4BKc g (Asioаааt+ВcosЬиt), я =серакс Й (C sin asst + 0 cos bott), l=1 где Яq — скорость реверсирования вала. приводного агрегата;

Р„„— максимальная скорость реверсирования;

А,  — амплитудные значения колебаний скорости реверсирования; а, Ь вЂ” эмпирические коэффициенты; а — угловая скорость вала приводного агрегата;

t — время вращения вала; — угол поворота вала приводного агрегата;

% эxc — максимальный ;:-; л поворота;

С, 0 — амплитудные значения колебаний угла поворота вала приводного агрегата.

1681174

Редактор А. Огар

Заказ 3306 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель И.Храмцова

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

"кр