Стенд для испытания на усталостную прочность детали со сквозным отверстием в средней части

 

Использование: для усталостных испытаний деталей машин, в частности для испытания элементов конструкции железнодорожного подвижного состава. Сущность изобретения: в качестве испытываемой детали может быть использован, например, механизм передачи силы тяги четырехосных тележек тепловоза, который устанавливают концевыми отверстиями на пальцы 3 опоры 2, а средней частью - на шкворень 5 посредством шарового соединения. Упоры тяг закрепляют на боковой поверхности испытываемой детали и опорных элементов, а вибровозбудитель закрепляют посредством шпилек на детали под шкворневым узлом. К испытываемой детали прикрепляют тензодатчики. При запуске насоса рабочая жидкость из емкости подается в силовые цилиндры 21 через электрозолотниковые механизмы, обеспечивающие реверсирование хода штоков 22 силовых цилиндров 21, для создания знакопеременных нагрузок и синхронности включения - выключения силовых цилиндров 21. Одновременно включают электропривод вибровозбудителя. Штоки 22 цилиндров 21 создают продольную нагрузку, передаваемую через траверсу 23 и палец 3 на испытываемую деталь, а шток другого цилиндра создает поперечные нагрузки, при этом тяги стоек удерживают испытываему деталь в заданном положении. От вибровозбудителя, испытываемая деталь совершает колебания в вертикальной плоскости. Показания вибродатчиков фиксируются осциллографами. Шаровые соединения механизма передачи поперечной нагрузки и шаровые соединения шкворневого узла обеспечивают постоянное направление приложения поперечной и продольной сил. 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на усталостную прочность элементов конструкции железнодорожного подвижного состава.

Известен стенд для испытания шатунов на усталость, содержащий виброизоляционную раму, на которой размещены устройство для установки нижними головками под одинаковыми углами к горизонтали двух шатунов с датчиками силы с возможностью поворота в вертикальной плоскости, пружинный механизм статического нагружения, механизм динамического нагружения, выполненный в виде электродинамического возбудителя колебаний. Механизмы нагружения шатунов расположены по концам балки с противоположных сторон от ее опоры, кроме этого на балке закреплена подвеска с осью для установки на ней верхних головок шатунов (а. с. N 1455253, кл. G 01 M 13/00, 1989).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является устройство для испытания на усталостную прочность детали со сквозным отверстием в средней части, содержащее установленный на основании опорный элемент, подвижный в продольном направлении, для размещения на нем испытываемой детали, а также подвижный в вертикальном направлении нагружающий элемент, по обе стороны которого размещены толкатель и распорная плита с валиками, один из которых расположен между нагружающим элементом и толкателем, а второй - между толкателем и распорной плитой, которая взаимодействует с поверхностью отверстия в детали.

Недостаток известного устройства - возможность только продольного нагружения, в то время как конструкция ж/д подвижного состава испытывают вибрации и поперечные нагрузки при движении ж/д транспортного средства в прямых и кривых участках пути. В результате снижается эффективность испытаний вследствие неполной имитации эксплуатационных режимов нагружения.

Цель изобретения - повышение эффективности испытаний путем имитации эксплуатационных режимов нагружения.

Поставленная цель решается тем, что в стенде для испытаний на усталостную прочность детали со сквозным отверстием в средней части, содержащем установленные на основании опоры для закрепления концов испытываемой детали и узел ее нагружения, концы детали закреплены на опорах посредством пальцев. Узел нагружения включает в себя размещенный в отверстии испытываемой детали шкворень, закрепленный на раме, поперечно зарепленный на основании относительно рамы силовой цилиндр, шток которого шарнирно соединен с тягой, несущий упор для взаимодействия с боковой поверхностью испытываемой детали, две параллельные силовому цилиндру тяги, связывающие соответствующие опоры со стойками основания, и закрепленные на раме вдоль нее дополнительные силовые цилиндры, штоками связанные с концами пальца одной из опор.

На фиг. 1 изображен стенд для испытания на усталостную прочность детали со сквозными отверстиями в средней части, общий вид; на фиг. 1 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - гидравлическая схема стенда.

Стенд содержит установленные на основании 1 опоры 2 с пальцами 3 для закрепления концов испытываемой детали 4, имеющей сквозное отверстие в средней части и узел ее нагружения, включающий шкворень 5, закрепленный на раме 6 и размещенный посредством шарового соединения в отверстии испытываемой детали 4. На основании 1 поперечно относительно рамы 6 закреплен механизм поперечного нагружения испытываемой детали 4, состоящий из силового цилиндра 11, шток 12 которого посредством шарового соединения 13 и оси 14 соединен с тягой 15, а последняя посредством шарового соединения 16 и оси 17 - с упором 18 для присоединения к боковой поверхности испытываемой детали 4 в средней части. Параллельно силовому цилиндру 11 расположены две тяги 19, связывающие опоры 2 со стойками 20 основания 1. На раме 6 вдоль нее закреплены дополнительные силовые цилиндры 21 узла нагружения испытываемой детали 4 продольной переменной нагрузкой, штоки 22 которых связаны через траверсу 23 с концами пальца 3 одной из опор 2. Под шкворнем 5 размещен вибровозбудитель 24 направленного действия с электроприводом 25, снабженный шпильками 26 для закрепления на испытываемой детали 4 и роликом 27 для передачи динамической нагрузки от вибровозбудителя 24 к испытываемой детали 4. Силовые цилиндры 11 и 21 через трубопроводы 28 и 29, электрозолотниковые механизмы 2; 30 и 31, емкость 32 связаны с насосом 33, т. е. подключены к единой гидравлической системе, обеспечивающей их синхронную работу, что позволяет нагружать испытываемую деталь 4 поперечной и продольной нагрузкой одновременно.

Устройство работает следующим образом. Испытываемую деталь устанавливают концевыми отверстиями на пальцы 3 опоры 2, а средней частью - на шкворне 5 посредством шарового соединения 16. Упоры 18 тяг 15 закрепляют на боковой поверхности детали 4 пальцев 2, а вибровозбудитель 25 закрепляют посредством шпилек 16 на детали 4 под шкворневым узлом 5. К испытываемой детали 4 прикрепляют тензоэлементы (на черт. не показаны).

При запуске насоса 33 (фиг. 5) рабочая жидкость из емкости 32 подается в цилиндры 11 и 21 через электрозолотниковые механизмы 29 и 30, обеспечивающие реверсирование хода штоков гидроцилиндров 11 и 21 для создания знакопеременных нагрузок и синхронность включения - выключения цилиндров 11 и 21. Одновременно включают электропривод 25 вибровозбудителя 24. Штоки цилиндров 21 создают продольную нагрузку, передаваемую через палец 3 на испытываемую деталь 4, а шток 12 цилиндра 11 создает поперечные нагрузки, при этом тяги 19 стоек 20 удерживают испытываемую деталь 4 в заданном положении. От вибровозбудителя 24 испытываемая деталь 4 совершает колебания в вертикальной плоскости. Показания тензодатчиков фиксируются осциллографами.

Шаровые соединения 13 механизма передачи поперечной нагрузки и шаровые соединения 16 шкворневого узла 5 обеспечивают постоянное направление приложения поперечной и продольной силы. В результате исключаются погрешности при испытании детали 4 и повышается достоверность результатов.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ ДЕТАЛИ СО СКВОЗНЫМ ОТВЕРСТИЕМ В СРЕДНЕЙ ЧАСТИ, содержащий установленные на основании опоры для закрепления концов испытуемой детали и узел ее нагружения, отличающийся тем, что концы детали закреплены на опорах посредством пальцев, а узел нагружения включает в себя размещаемый в отверстии испытуемой детали шкворень, закрепленный на раме, поперечно закрепленный на основании относительно рамы силовой цилиндр, шток которого шарнирно соединен с тягой, несущей упор для взаимодействия с боковой поверхностью испытуемой детали, две параллельные силовому цилиндру тяги, связывающие соответствующие опоры со стойками основания, и закрепленные на раме продольно дополнительные силовые цилиндры, штоками связанные с концами пальца одной из опор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5