Узел трения для испытания материалов на контактную усталость
Изобретение относится к испытанию материалов на трение, в частности к определению износостойкости, задиростойкости и контактной прочности в условиях трения качения и трения качения со скольжением . Цель изобретения - .сокращение времени испытаний, обеспечение возможности воспроизведения различных нагрузок и чисел циклов нагружения, соответствующих различным точкам кривой усталостного выкрашивания. В узле трения для испытания материалов на контактную усталость, 19 8 15 3 20 2/
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР f>0 li gg g ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766795/28 (22) 11,12,89 (46) 15,04,92. Бюл. N 14 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Стадник и Ю.M.Òàðàñoâ (53) 620.178.162(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР N. 1665282, кл, G 01 N 3/56, 18.04.89. (54) УЗЕЛ ТРЕНИЯ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА КОНТАКТНУЮ УСТАЛОСТЬ „„. Ж„„1727033 А1 (57) Изобретение относится к испытанию материалов на трение, в частности к определению износостойкости, задиростойкости и контактной прочности в условиях трения качения и трения качения со скольжением. Цель изобретения — сокращение времени испытаний, обеспечение возможности воспроизведения различных нагрузок и чисел циклов нагружения, соответствующих различным точкам кривой усталостного выкрашивания. В узле трения для испытания материалов на контактную усталость, /ÓР /5 У 7Р 1/ 1727033 40 содержащем контактирующие друг с другом цилиндрические образец 4 и контробразец 3, на наружной поверхности контробразца 3 выполнены смещенные вдоль его оси группы из центральных и боковых секторных участков, цилиндрических и с сегментными срезами, с одинаковыми дугами в каждой группе и расположенными в шахматном порядке с перекрытием цилиндрических секторных участков с угловым шагом 360 /а или 360 /(ma+k), где m — целая часть смешанного числа mk/а; k и а — числитель и знаменатель правильной дроби смешанноИзобретение относится к испытаниям материалов на износостойкость, задиростойкость, контактную прочность материалов. в условиях трения качения и трения качения со скольжением. Цель изобретения — сокращение времени испытаний путем создания в ходе одного испытания различных нагрузок и чисел циклов нагружения отдельных секторных участков испытуемых образца и контробразца, в том числе соответствующих различным точкам кривой усталостного выкрашивания. На фиг, 1 представлено устройство с установленным на нем узлом трения для испытания материалов на контактную усталость; на фиг. 2 — развертка наружной поверхности контробразца; на фиг. 3— развертка наружной поверхности образца; на фиг. 4 — вариант развертки поверхности образца; на фиг. 5 — вариант развертки поверхности контробразца. Устройство содержит основание (не показано), держатель 1 и вал 2, узел трения для испытания материалов на контактную усталость, состоящий из контробразца 3 и образца 4, установленных на держателе 1 и на валу 2. Образец 4 выполнен, например, трехдорожечным, составленным из цилиндрических секторов, а контробразец 3 составлен из цилиндрических секторов и поясков, Привод вращения (не показан) соединен с держателем 1. Вал 2 связан с приводом кинематической цепью (не показана), включающей зубчатые колеса (не показаны). Передаточное число последних выражено в k виде смешанного числа m —, где m — целая а часть смешанного числа, k и а — соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа. Например, если передаточное число зубчатых колес принять равным 5/4, 5 35 го числа, количество центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе различно и меньше числа а или (ma+ k) при расположении секторных участков в группе с угловым шагом 360 /а или 360 /(ma+k), на наружной поверхности образца 4 выполнены центральные и боковые секторные участки с сегментными срезами, разность количества центральных и секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности на образце и контробразце равна (ma+ k — а), 1 з.п. ф-лы, 5 ил. то m будет равным единице, k — также единице, а а — четырем, Контробразец 3, установленный на держателе 1,.содержит несколько центральных, например 5, 6 и 7, и отделенных от них технологическими проточками 8 и 9 боковых, например 10, 11 и 12 цилиндрических секторов одинакового диаметра, чередующихся в шахматном порядке с перекрытием друг друга по дугефс центральными, например 13, 14 и 15, и боковыми, например 16, 17 и 18, секторами с сегментными срезами, расположенными с угловыми шагами, равными, а также кратными 360 /а, равными, например 90, 90 и 180 при а = 4, где э— знаменатель правильной дроби смешанноk го числа m —, выражающего передаточное а число зубчатых колес кинематической цепи, связывающей держатель 1 с валом 2. Контробразец 3 содержит также отделенные от боковых секторов 10, 11, 12, 16, 17 и 18 технологическими проточками 19 и 20 дополнительные боковые пояски 21 с одинаковыми диаметрами, равными диаметру цилиндрических секторов. Ширина боковых цилиндрических секторов 10, 11 и 12, а также ширина дополнительных боковых поясков 21 контробразца 3 выбирается из условия обеспечения контактной прочности их рабочих поверхностей за время испытания центральных цилиндрических секторов 5, 6 и 7 и должна быть не менее максимальной ширины центрального цилиндрического сектора и равна, например, Bo/2. Соседние по периметру боковые цилиндрические секторы 10, 11 и 12 содержат, например, различные дуги Фь, ega и азь, расположенные паротив центральных секторов с сегментными срезами с такими же дугами, причем а в < а в < азь < 360 /а. 1727033 рических секторных участков в соседних по периметру группах с дугами ао,à1,а И аЗ ВЫПОЛНЕННЫ С ПЕРЕМЕНной длиной, которая уменьшается, например, ступенчато, при переходе от секторных участков группы с дугой а и меньшим количестком центральных секторных участков.с сегментными срезами, равным Ьм =0 в этой группе, к секторным участкам с дугой с и большим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами в группе и равным, например,Ьмз= 3, Поэтому длина зубьев на секторных участках с дугами %,,Q1,йг и йз равна соответственно Во, В 1, Вг и Вз, причем Вр> В1> Вг> Вз, поскольку Ьм,< bM1 bM2< Ьмз, что обеспечивает на этих участках различные удельные нагрузки на образующие секторных участков в зависимости от числа циклов их нагружения. Каждый из секторов ролика 3 с дугой 360 /а содержит одинаковое суммарное количество, например 4, секторных участков, например 22, 23, 24 и 25 (фиг, 2) центральных и боковых секторов, 5 цилиндрических 5, 6 и 7; 10, 11 и 12 с сегментными срезами 13, 14 и 15; 16, 17 и 1S, с дугами этих секторных участков а,, а1, Q2 и с, равными ао = 360 /а -ИЗБ; Q1 =ОБ — агБ; аг =ОБ — Q15 и аз = 10 = a1Á где <15, Й25, (ЪБ дуги соседних по периметру боковых цилиндрических секторов. Секторные участки 22, 23, 24 и 25 расположены на каждом .из секторов с дугой 360 /а в одной и той же последовательности по признаку равенства дуг цилиндрических секторных участков или секторных участков с сегментными срезами, т.е. в порядкесдугами а,, а1, аг и аз (фиг.2). От- 20 дельно выделенные по одному в пределах каждого сектора с дугой 360 /а секторные участки, цилиндрические и с сегментными срезами, с одинаковыми дугами Qo Q1 а2 и аз расположены с угловым 25 шагом, равным 360 !а, и образуют по суммарному количеству отдельно выделенных секторных участков, например, 4 группы центральных и боковых секторных участков. Количество центральных секторных участков bM с сегментными срезами в каждой группе в отдельности различно и меньше числа а, или 4 при а= 4; например, для группы секторных участков с дугой ао bM = 0; с дугой а1 Ьм1= 1; с дугой Q2 — Ьмг= 2; с дугой аз Ьмз = 3. Образующие центральных цилиндОбразец 4 выполнен с проточками 26 и 27, разделяющими наружную цилиндрическую поверхность на три отдельные рабочие дорожки, центральную 28 и боковые 29 (фиг. 1 и 3), Центральная 28 и боковые дорожки 29 образца 4 содержат центральные 30, 31, 32 и 33 и боковые 34, 35 и 36 секторы с сегментными срезами и центральнь|е 37, 38 и 39 и боковые 40, 41 и 42, 43 цилиндрические секторы, чередующиеся в шахматном порядке с перекрытием цилиндрических секторов по дуге P и расположенные с угловым -шагом, равным, а также кратным 360 /(ma+ k) и равным, например, 360 /5 = 72 и 2 360 /5 = 144 при m= 1, k= 1 и а= 4, где m — целая часть смеk шанного числа m —, выражающего перев даточное число зубчатых колес кинематической цепи, связывающей держатель 1 с валом 2; k и а — соответственно числитель и знаменатель правильной дроби смешанного числа, Ширина центральных секторов 30 — ЗЗ и 37, 38, 39 по крайней мере не меньше суммарной ширины L центральных и боковых секторов контробразца 3. Проточки 44 и 45 делят центральные цилиндрические секторы образца 4 на основные центральные цилиндрические секторы 46 и вспомогательные 47 и 48. Ширина боковых цилиндрических секторов 40 — 43 и вспомогательных центральных цилиндрических секторов 47 и 48 выбирается из условия обеспечения их контактной прочности за время испытания и должна быть не менее половины ширины основных центральных цилиндрических секторов 46, например Во/2 (фиг. 1), Проточки 26, 27, 44 и 45 выполняются для выделения основных 46 и вспомогательных 47 и 48 центральных цилиндрических поясков, Основные центральные цилиндрические секторы 46 шириной Вр предназначены для усталостных испытаний, а боковые 40 — 43 и вспомогательные 47 и 48 обеспечивают лишь непрерывность контактирования роликов 3 и 4 и для получения экспериментальных данных могут не испол ьзоваться. Соседние по периметру боковые цилиндрические секторы 40 — 43 содержат, / / например, оазличные дуги Q15 Q25 азБ и Q45 расположенные против центральных секторов с сегментными срезами 30 — 33 с такими жедугами, причема15< Q25< азБ<щБ, При этом rii5= 360 /(ma + k). Отношение центральных углов центральных секторов 30, 31 и 32 с сегментными 1727033 срезами образца 4 к центральным углам центральных секторов 13, 14 и 15 с сегментными срезами контробразца 3 равно а/(аа+ k) например 5/4 при m= 1, Е= 1, а= 4. 5 Каждый из секторов образца 4 с дугой 360 /(ma+k) содержит одинаковое суммарное количество, например 4, секторных участков, например 49 — 52 (фиг. 3) центральных и боковых секторов, цилиндрических 37, 38 10 и 39; 40, 41, 42 и 43 и с сегментными срезами 30, 31 и 32 и 33; 34, 35 и 36 с дугами этих секторных участков ао,а1 а2 и аз и р а в н ы м и, н а и р и м е р ао — а1ь — азь = = 360 /(ma+ k) — азь, а1 =азь — а2ь, 15 а2 =а2ь — а1ь и аЗ =а1ь где а1ь а2ь азь и а ь — дуги соседних по периметру центральных секторов с сегментными срезами, Секторные участки 49 — 52 расположены на каждом из секторов с дугами 360 /(ma+k) в одной и той же последовательности по признаку равенства дуг а, Q1, а2 и аз шагов 360 /(ma+k), как и на контробразце 3 (фиг. 3). Отдельно выделенные секторные участки 49 — 52, цилиндрические и с сегментными срезами, с одинаковыми дугами ао, а1, а2 и аз, расположенныес угловым шагом 360О/(ma+k) или 360 /(а+1) и ри m= 1, k= 1, образуют по суммарному количеству отдельно выделенных секторных участков нескольких групп, например 4 группы центральных и боковых секторных участков. Количество центральных секторных участков Ь с сегментными срезами в каждой группе в отдельности на образце 4 по сравнению с количеством центральных секторных участков с сегментными срезами на контробразце 3 больше xa ma+ k — а секторных участков, или на 1 участок при m= 1, k= 1; и для групп секторных участков с дугами ао цг=1, сдугамиа1 Ь .=2, сдугамиа2 Ц,=З, с дугами аз b;,=4, при этом Ьс< (ma+ k), или bg(5 при m = 1, k = 1 и а = 4. Это условие выполнено за счет выполнения дополнительного центрального сектора с сегментным срезом 33 с дугой а1ь, Так как сумма дуг сегментных срезов, выполеннных на каждом из центральных секторных участков, взятых по одному в группе, равна дуге сектора 360 /(ma + k), т.е. Qo+Q) +а2 +аз = 360 /(ma + k), то дуга сегментного среза дополнительного цент-.55 рального сектора равна дуге 360 /(ma + k), или 360 /(а + 1) при m= 1, k= 1, т,е.4ь= =360 /(а+1), или сць=360 /5=72 при э=4, а сегментный срез выполнен, например, в пределах одного сектора с дугой 360 /(а+ 1) (фиг. 3). Контробразец 3 и образец 4 установлены соответственно на держателе 1 и нэ валу 2 и расположены в окружном направлении таким образом, что крайняя образующая одного из центральных цилиндрических секторных участков одной из групп секторных участков контробразца 3, например группы, содержащей количество центральных секторных участков с сегментными срезами bMo с дугой Qo, в исходном положении находится в контакте с крайней образующей любого из центральных цилиндрических секторных участков образца 4 с дугами на участке, но с количеством секторных участков с сегментными срезами в группе. большим на ma+ k — а, или на 1 участок при m= 1 и k= 1, по сравнению с контробразцом 3 и равным, например, Ь = 1, при этом остальные образующие этих секторных участков контробразца 3 и образца 4 находятся по одну сторону от линии их центров, как показано на фиг. 1 здесь крайняя образующая участка 22 с дугой ао контробразца 3 контактирует с крайней образующей участка 49 с дугой с4 образца 4, а остальные образующие этих секторов находятся по одну сторону от линии центров роликов 3 и 4 (фиг. 3 и 2). При необходимости испытания на контактную прочность образца 4 (как отстающего) при различных числах циклов нагружения и удельной нагрузке дополнительные боковые пояски и центральные секторные участки с переменной длиной образующих в различных группах с дугами, равными, например с4,4, а2 и аз, могут быть выполнены на образце 4 (фиг. 4), Кроме того, представляется возможность улучшить плавность работы узла трения. С этой целью отдельно выделенные секторные участки центральных цилиндрических секторов в пределах секторов с дугами 360 /(ma+ k) на образце 4 и 360 /а на контробразце 3 рассредотачлвают по периметру образца таким образом, чтобы по всзможности каждый из секторов содержал секторные участки центральных цилиндрических секторов, за счет чего увеличивается количество центральных и боковых секторов, цилиндрических и с сегментными срезами, более равномерно расположенных по периметру образца 4 и контробрэзца 3. Поэтому образец 4 содержит, например, 7 боковых цилиндрических секторов с одинаковыми и различными дугами, равны1727033 10 ми О 1Б, 02Б, GEE с 1Б,4eс;2Б и ОеБ. При Эт О м C6 E = Ck + C6; С 2Б = C6; С6Б = Ы; C4E =Q; йББ =Q1 +62+Q; О Б — Qo ° Контробразец 3 содержит 5 боковых цилиндрических секторов с одинаковыми или различными дугами, равными 1Б Я>Б а2Б ЪБ и СЧБ. П ри Этом G1E =W +С 3; WE =йЗ, ЗБ =<1 Сг4Б = = G2 ° Количество центральных секторных участков Ь ; с сегментными срезами в каждой группе секторных участков в отдельности с дугами равными dp, a 1, а и а, на образце 4 меньше числа ma + k; или меньше 5 при m= 1, k= 1 и а= 4, и равно соответственно b„1, Ь = 2, Ь„= 3, Ьг= 4, а на контробразце 3 íà ma+ k — а, или на 1 участок при m= 1, k= 1, меньше, чем на образце 4, т.е. Ьмо= 0 Ьм1 1, Ьм3 3, Центральные секторные участки с сегментными срезами, принадлежащие одной и той же группе, обозначены на фиг. 4 и 5 одной и той же геометрической фигурой. Учитывая большой разброс экспериментальных данных при испытаниях на усталостное выкрашивание, образующие центральных секторных участков в соседних по периметру группах с дугами, равными g,а11,4 и с6, выполнены с переменной длиной, которая уменьшается непрерывно при переходе от секторныхучастков группы с дугой и меньшим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами, равным, например, Ь, = 1 в этой группе, к секторным участкам с дугой с6 и большим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами, равным, например, 4. Поэтому средняя длина образующих секторных участков центральных секторов с дугами ао, d1, с6 и с6 равна соответственнО Вос, В1с, В2с и ВЗс, пРичем В > В1С> В2с> В3р, посколькУ b, < Ь „< b 1,< Ь„., что обеспечивает на этих участках переменные удельные нагрузки на образующих в зависимости от числа циклов нагружения. Для создания на отдельно выделенных центральных секторных участках нагрузок и чисел циклов нагружения, соответствующих различным точкам кривой усталостного выкрашивания, длина или средняя длина В . и BMI образующих центральных секторных участков каждой группы в отдельности определена по зависимости 55 при угловом шаге в группе, равном 360 /а, где Br и BM — соответственно длина или средняя длина образующих центральных цилиндрических секторных участков в группах с наименьшим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами и угловым шагом, соответственно равным 360 /(ma+ k) и 360 /а; ЬМ1 и Ьд.:— количество центральных секторных участков с сегментными срезами в группах с угловым шагом, соответственно равным 360 /а и 360О/(ma+ k), например, для контробразца 3 ЬМ1= 1, ЬМ2=2 и ЬМ3=3, для образца 4 b;,- = 2, b.Ñ= 3 и Ь,Г = 4; bM, è Ь< наименьшее количество центральных секторных участков с сегментными срезами в одной из групп секторных участков с угловым шагом, соответственно равным 360 /а и 360 /(ma + k), напРимеР bMp= 0 длЯ контРобразца 3 и Ь = 1 для образца 4; Р— показатель степени кривой усталостного выкрашивания, На фиг. 2 и 4 в обозначениях длин образующих Вм„, ВМ1 и т.д., а также B «, B 1 и т.д. индексы М и д упущены. Тогда, например, для испытания стальных образцов на усталостное выкрашивание при P = 6, m = 1, k = 1 и а =4 и количестве центральных секторных участков с сегментными срезами на контробразце 3 равном соответственно bMp= 0; ЬМ1= 1; ЬМ2= 2 и Ьмз= 3, а на образце 4 — b 1; Ь,= 2; Ь .= 3; Ь„: = 4 длины образующих секторных участковсдугами ао, а1,а2 ийзна контробразце3: Âp= В, В1= Bh) = 0,908 Bg(), B2= = В- 2= 079 ВХо, B3= ВКЗ= 063 Вдо, на образце 4: Во = Вм, В1= ВМ1= 0,908ВМ,; В 2= В м2= 0,79 B Mp, BÇ = 8 MÇ= 0,63 В мо. Узел трения работает следующим образом. Контробразец 3 с угловым шагом секторных участков в группе, равным 360 /а. устанавливают на держателе 1, а образец 4 с угловым шагом секторных участков в группе, равным 360 /(ma + k), — на валу 2, сжимают их нормальной силой и приводят во вра ще н ие. 1727033 ГО При этом на контробразце 3 реализуется опережающий режим (угловая скорость контробразца 3 больше угловой скорости образца 4). При соотношении угловых скоростей, определяемом в общем случае по зависимости (ma+ k)/а (и как частный случай — из отношения (а+ 1)/а при m u k равных единице) и равном, например 5/4 при а= 4, после каждого оборота контробразца 3 происходит его смещение относительно образца 4 нэ 1 сектор с дугой 360 /а, равной, например, 90 при а = 4, контактирующий с секторами образца 4 с дугами 360 /(а+ k), равными, например, 72 при а =4. По завершении (а+ 1) или 5 оборотов при а = 4, контробразца 3 относительное положение контробразца 3 и образца 4 становится исходным, затем цикл повторяется, Поэтому каждый из а секторов, или из 4 секторов при а= 4, контробразца 3 с дугой на каждом секторе, равной 360 /а или 90 при а= 4, периодически, каждые а + 1, или каждые 5 оборотов при а = 4, контактирует последовательно с каждым из а + 1, или из 5 секторов при а = 4, образца 4 с дугой нэ каждом секторе, равной 360 /(а+ k), или 72 при a= 4, Непрерывность контакта образующих цилиндрических секторов контробразцэ 3 и образца 4 обеспечивается за счет того, что ширина центральных цилиндрических секторов 37, 38, 39 образца 4 равна суммарной ширине центральных и боковых секторов контробразца 3, а контробразец 3 снабжен дополнительными боковыми поясками 21 и 22. Поэтому в процессе обкатывания контробразца 3 и образца 4 в контакте попеременно находятся или секторные участки центральных цилиндрических секторов 5, 6 и 7 контробразца 3 с секторными участками основных центральных цилиндрических секторов 46 образца 4, или секторные участки боковых цилиндрических секторов 10, 11 и 12 контробразца 3 с секторными участками вспомогательных центральных цилиндрических секторов 47 и 48 образца 4, или секторные участки дополнительных боковых поясков 21 контробразца 3 с секторными участками боковых цилиндрических секторов 40, 41, 42 и 43 образца 4. При этом симметричное расположение боковых цилиндрических секторов, а также дополнительных поясков по отношению к сечению, проходящему через середину центральных секторов, обеспечивает постоянство линии действия нагрузки вдоль оси контробразца, что обеспечивает снижение вибрации. Так как количество bIv1i центральных секторных участков с сегментными срезами 45 в каждой группе в отдельности с дугами, равными ао, а1, а и аз, различно и меньше числа а, или 4 при а = 4, и равно соответственно bmo= О, Ьм = 1, Ьм2= 2 и Ьмз= 3, то соответствующие участки секторов с дугами с4, а1, а и аз каждого из центральных секторов образца 4 с дугами секторов, равными 360 /(а+ 1), или 72 при а = 4, последовательно контактируя по дуге с соответствующими участками секторов с сегментными срезами контробразца 3, разгружаются за цикл (за 4 оборота) столько раз, сколько центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе, Выполнение центральных ЗΠ— 33 и боковых 34, 35 и Зб секторов с сегментными срезами на образце 4 позволяет в зависимости от количества ЬЯ центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе в отдельности разгрузить за цикл (за 5 оборотов) центральные цилиндрические секторные участки контробразца 3 столько раэ, сколько центральных секторных участков с сегментными срезами содержится в каждой группе в отдельности. Выполнение образующих центральных секторных участков в соседних по периметру группах с переменной длиной, которая уменьшается ступенчато и равна, например, Во> В1> В2> Вз, при переходе от секторных участков группы с дугами ао и меньшим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами, равным, например, b o= О, к секторным участкам группы с дугами аз и большим количеством центральных секторных участков с сегментными срезами в группе, равным, например, Ьмз=3(Ьм < Ьм1< Ьм2< Ьмз), обеспечивает на этих секторных участках с дугами на них, РаВНЫМИ ао, а1, а2 И аЗ, РаЗЛИЧНЫЕ УДЕЛЬные нагрузки qo, о1, qz и цз на единицу длин ы образующих. Поскольку величина нормальной силы прижатия образца и контробразца за время испытания постоянна, а длины образующих Во> В > В2> Вз, To qo< ql< q2< цз, Тогда при m = 1, k = 1 и а =4 и количестве центральных секторных участков с сегментными срезами на контробразце 3 и образце 4, равном соответственно bw = О; Ьм1= 1; Ьм2= 2 и Ьмз= 3 и Ьг„= 1; Ь,,1= 2; Ь,"2= 3; ЬЯ=4, на секторных участках контробразца 3 и образца 4 в пределах каждого из 4 секторов с дугой на каждом секторе, равной 360 /а для контробразца 3 или 360" /(ma+ k) для образца 4, или 90 и 72 при m- 1, k= 1 и 1727033 а= 4, получают на центральных цилиндрических секторах 7, 5 и 6 контробразца 3 и на основных центральных цилиндрических секторах 46 образца 4 по 4, 3, 2 и 1 секторному участку с дугами, равными соответстВЕННО C«o,а1,аг,аз И «4,d1,а И а1З, которые подвергаются за время испытания различным числам циклов нагружения, равным соответственно No=4M, N1= 3N, Nz= 2N и Кз= N при различных величинах удельных нагрузок qo, q1, цг и цз, что соответствует 4 сериям опытов при 4 значениях нагрузок qo< q1< Цг< ЦЗ И ЧИСЛаХ ЦИКЛОВ НаГРУжЕНИЯ No> N1> 1чг> Мз, соответственно по 8, 6, 4 и 2 опыта в каждой серии опытов, что сокращает время испытания. Аналогично, в случае, когда образец 4 состоит из смещенных вдоль оси колес нескольких групп, например 4 центральных и боковых секторных участков, цилиндрических и с сегментными срезами и снабжен дополнительными боковыми поясками, ацентральные и боковые секторные участки с сегментными срезами выполнены на контробразце 3, при этом образующие секторных участков центральных цилиндрических секторов образца 4 выполнены с переменной длиной, изменяющейся непрерывно (фиг. 4, 5) на контробразце 3 и образце 4 в пределах секторов с дугами, равными 360 /а для контробразца 3.и 360 /(ma + k) для образца 4, или 90 и 72 при m= 1, k= 1 и а= 4, получим централ ьн ые секторные участки, расположенные на цилиндрических секторах контробразца 3 и основных центральных цилиндрических секторах образца 4 с дугами на участках, равными ао, а1, аг, аз и 0о, а11, а и «Ь, пОдвЕрженные за время испытания различным числам циклов нагружения Np-- 4N, N1- =3N, N2= 2N, Мз= N и переменным удельным нагрузкам на каждом из участков, средние величины которых посредине участков Равны qoc, q1c, q2c и Цзс. Так как Вос> В1с> В2с> Взс тО qoc< Ц1с< Ц2с< Цзс Равновероятность усталостного выкрашивания секторных участков, подверженных различным нагрузкам и числам циклов нагружения, обеспечивается следующим образом. Длина или средняя длина В и Вм; образующих центральных секторных участков каждой группы в отдельности определена по зависимости (1) при угловом шаге в группе, равном 360 /(ma + k), или по зависимости (2) при угловом шаге в группе, равном 360 /а. Тогда справедливы зависимости; Р/2/ Р/2 ц / . Р/2/ Р/2 / ц, цг /цз = Na/Nz, 5 где P — показательстепени кривой усталостного выкрашивания (принимаем равным шести). Поскольку величины контактных напряЖЕНИЙ «тпо «Гп1, Оп2 И Опз И УДЕЛЬНЫХ На10 ГРУЗОК qo, q1, q2 И ЦЗ СВЯЗаНЫ Мвж Сабай таким обРазом, что 0no/Оп1 = Цо/Ц1,то Но qp /q1 = Й1/Np, поэтому 15 0no/0„,1 = N1/No, откуда Опо No = = On1 N1 АНаЛОГИЧНО 0n1/0nz = Нг/Й1, ОтКуда 0 2 1 =- «42 N2 0n2/Ойз = N3/N2, Откуда 20 02 N2 =On3 Из. Откуда следует Ойо ""о = 0n1 Й1 = Жг 1чг = =Оз Na Поскольку P — показатель степени кривой усталостного выкрашивания, то контактНЫЕ НаПРЯжЕНИЯ Опо, Оп1, ОПг И Оп3 И числа циклов нагружения Np, N1, N2 и Йз центральных секторных участков образца и контробразца соответствуют нескольким (четырем) точкам наклонной ветви кривой 35 усталостного выкрашивания. Формула изобретения 1. Узел трения для испытания материа40 лов на контактную усталость, содержащий контактирующие друг с другом цилиндрические контробразец и образец, на наружной цилиндрической поверхности контробразца выполнены смещенные вдоль его оси груп45 пы из центральных и боковых секторных участков, цилиндрических и с сегментными срезами, с одинаковыми длинами дуг в каждой группе и расположенными в шахматном порядке с перекрытием цилиндрических 50 секторныхучастков подугесугловым шагом 360 /а или 360 /(ma+ k), где m — целая часть k смешанного числа m —, k и а — соответста венно числитель и знаменатель правильной 55 дроби смешанного числа, а количество центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе различно и меньше числа а или ma+ k при расположении секторных участков в группе с угловым шагом соответственно 360 /а или 1727033 30 45 360 /(ma+ k), отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, на наружной поверхности образца выполнены центральные и боковые секторные участки с сегментными срезами, разность количества центральных секторных участков с сегментными срезами в каждой группе на образце и контробразце равна ma+ k — а, а длины образующих центральных цилиндрических секторных участков различных групп на контробразце или образце уменьшаются, плавно или ступенчато при переходе от группы с меньшим числом центральных секторных участков с сегментными срезами к группе с большим числом указанных секторных участков. 2. Узел трения по п. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью воспроизведения переменных нагрузок и чисел циклов, соответствующих различным точкам кривой усталостного выкрашивания, длина ВД или средняя длина Вм; образующих выбрана из условия 4! а — Ьм; Mî при угловом шаге в группе, равном 360 /(ma+ k), или из условия 5 .l ma+k — ЬХ; Вм =Вм. ma +k — Ь,г при угловом шаге в группе, равном 360 /а, где В -о и Вмо — соответственно длина или средняя длина образующих центральных секторных участков в группах с наименьшим количеством центральных секторных 15 участков с сегментными срезами и угловым ша гом соответственно 360 (m а+ k) ил и 360 /а; bM; и ЬЯ вЂ” количество центральных секторных участков с сегментными срезами в группах с угловым шагом соответственно 360 /а или 360 !(ma + k), Ьу и Ь, — наименьшее количество указанных секторных участков в одной из групп с угловым шагом соответственно 360 /а или 360 /(ma+ k); р — показатель степени кривой усталостного 25 выкрашивания, 1727033 1727033 20: 1727033 g2, 1727033 Составитель В.Данилов Редактор Л.Веселовская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор B. Гирняк Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1274 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
