Образец для испытаний валов на усталостную прочность

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использоваться при испытаниях на усталостную прочность коленчатых валов. Целью изобретения является приближение условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленчатых валов. Образец содержит чередующиеся соосные цилиндрические участки 1 и 2 двух типоразмеров, соединенные галтелями 3. На участках 1 большего типоразмера имеются сквозные отверстия 4, оси которых проходят через центры симметрии этих участков перпендикулярно оси образца, обращены в одну сторону и сообщены с соответствующими отверстиями прорези 5, плоскости которых перпендикулярны оси .образца. Два ближайших участка 2 меньшего диаметра имитируют шатунную и коренную шейки коленчатого вала, а участок 1 между ними - щеку коленчатого вала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1357781 (21) 4777684/28 (22) 08.01.90 (46) 15.05.92. Бюл. N. 18 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Ф.Х. Бурумкулов, Л.M. Лельчук, А.А. Аблаев и А,M. Осин (53) 620.178.3.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1357781, кл. G 01 N 3/32, 1986. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВАЛОВ

НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использоваться при испытаниях на усталостную прочность

Изобретение относится к испытательной технике и является дополнительным к авт. св. М 1357781.

Известный образец для испытаний на усталостную прочность содержит соединенные галтелями соосные цилиндрические участки, выполненные поочередно двух типоразмеров, на больших из которых имеются сквозные отверстия, оси которых расположены в центрах симметрии этих участков перпендикулярно оси образца. Этот образец имеет следующие недостатки: неполная реализация возможности ускорения испытаний; необходимость проведения испытаний на мощных машинах; затруднительность контроля внутренних напряжений в образце; пониженная достоверность результатов испытаний, Первые два недостатка и отчасти третий обусловлены высокой жесткостью образца на прямой изгиб, что в недостаточной степе„„5U„„1733963 А2 коленчатых валов. Целью изобретения является приближение условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленчатых валов, Образец содержит чередующиеся соосные цилиндрические участки 1 и 2 двух типоразмеров, соединенные галтелями 3.

На участках 1 большего типоразмера имеются сквозные отверстия 4, оси которых проходят через центры симметрии этих участков перпендикулярно оси образца, обращены в одну сторону и сообщены с соответствующими отверстиями прорези 5, плоскости которых перпендикулярны оси .образца. Два ближайших участка 2 меньшего диаметра имитируют шатунную и коренную шейки коленчатого вала, а участок 1 между ними — щеку коленчатого вала. 2 ил. ни имитирует характеристики жесткости реального коленчатого вала.

Пониженная достоверность результатов испытаний известного образца определяется тем, что его форма качественно отличается от формы реального коленчатого вала, У известного образца опасные сечения проходят через элемент, представляющий собой замкнутый контур. а у реального коленчатого вала шейки соединены незамкнутыми конструктивными элементами. Соответственно характер напряженного состояния будет резным, а значит и усталостнйе характеристики будут значительно отличаться, что снижает достоверность результатов испытаний.

Целью изобретения является прибли- жение условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленчатых валов.

Эта цель достигается тем, что в известном образце для испытаний валов на уста1733963

20 лостную прочность, согласно предложению, на участках большего диаметра выполнены обращенные в одну сторону и сообщенные с соответствующими отверстиями прорези, плоскости которых перпендикулярны оси образца.

Достижение положительного эффекта по предложению определяется тем, что участок с отверстием после выполнения прорези становится из замкнутого контура незамкнутым. При деформации от момента, приложенного к меньшим участкам в плоскости, перпендикулярной отверстию, жесткость такого образца намного уменьшается. Поэтому, при прочих равных условиях для ега испытаний необходимы меньшее время и меньшая мощность испытательной машины.

Отмеченное снижение жесткости, а также то, что прорези придают образцу осевую асимметрию, делают его намного более

"чувствительным" к внутренним напряжениям, особенно в галтелях и вблизи от них, Это выражается в угловом "раскрытии" или

"сжатии" разреза при возникновении напряжений соответственно растяжению и сжатию. В соответствии с этим можно по изменению ширины прорези в процессе нагружения определить знак и оценить численное значение внутренних напряжений в образце на каждом этапе его изготовления при различных видах обработки.

Прорези качественно изменяют харак-. тер деформирования материала образца в области опасных сечений, при "замкнутом контуре" происходит попеременно "Растяжение — сжатие" по всему сечению, а при незамкнутом-изгиб, т.е. деформация, характерная для щек реальных коленчатых валов.

Таким образом более точно имитируется напряженное состояние, определяющее долговечность моделируемых деталей. Это значит, что испытания дают более правильное представление о соотношении усталостной прочности при различных материалах, конструктивных и технологических решениях, что повышает достоверность результатов испытаний.

На фиг. 1 показан образец, общий вид; на фиг. 2 — фрагмент образца в напряженном состоянии.

Образец содержит соосные цилиндрические участки 1 и 2..Выполненные поочередно двух типоразмеров и соединенные галтелями 3, На участках 1 большего типоразмера имеются сквозные отверстия 4 с осями, проходящими через центры симметрии участков 1 перпендикулярно оси образца. На каждом участке 1 большего типоразмера по одну сторону от оси образ25

55 ца выполнены сквозные прорези 5, перпендикулярные указанной оси до сообщения их с отверстиями 4.

При такой конструкции образца два ближайших участка 2 меньшего диаметра имитируют шатунную и коренную шейку коленчатого. вала, а участок 1 большего диа- метра — щеки коленчатого вала, к которым примыкают эти шейки. Имитация щеки достигается за счет выполнения отверстия 4 и прорези 5, которые имитируют "коленчатую" форму участка 1.

Для испытания образец зажимают в машине за участки 2 меньшего размера, Изгиб образца производится в плоскости, перпендикулярной осям отверстий 4. В таком случае на каждом участке 1 большего типоразмера происходит деформация изгиба, которая сосредотачивается s основном в областях 1 и 2 (фиг. 2} с опасными сечениями. Момент сопротивления в этих сечениях подбирают за счет изменения диаметра отверстий 4 так, чтобы он был равен моменту сопротивления в опасном сечении моделируемого реального коленчатого вала.

Момент сопротивления образца при кручении определяется диаметром поперечных сечений по галтелям, Возникновение внутренних напряжений на этапах изготовления, поверхностной обработки и испытаний образца вызывает взаимный поворот разделенных прорезью частей участка образца, который можно количественно оценить по изменению расстояния "о" между краями прорези. На фиг, 2 показано, как это происходит при напряжениях растяжения.

Для измерений ширины прорези "о" лучше всего использовать микроскоп с окулярмикрометром. При этом для каждого участка образца с прорезью необходимо протарировать взаимное перемещение частей разделенных прорезью "о" в зависимости от внешнего нагружения (для чего наносят обычно риски). После чего по величине "о" можно судить об уровне нагружения образца. Таким образом положительный эффект предложенного образца сводится к следующему: сокращение продолжительности испытаний и сроков внедрения коленчатых валов с высокой усталостной прочностью, что повышает производительность испытаний; создание возможности удешевления испытательных машин эа счет снижения необходимой мощности, а также уменьщения. их габаритов, снижение трудоемкости и стоимости работ по измерению внутренних напряжений за счет простого тарирования деформаций в зависимости уровня нагружения.

1733963

Qua .2

Составитель Н.Копытина

Редактор Н.Сильнягина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Малец

Заказ 1664 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Образец для испытаний валов на усталостную прочность но авт. св. СССР М

1357781, отличающийся тем, что. с 5 целью приближения условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленча- . тых валов, на участках большего диаметра выполнены обращенные в одну сторону и сообщенные с соответствующими отверстиями прорези, плоскости которых перпендикулярны оси образца.