SU1681174A1 - Способ испытаний валов машин на усталость при кручении - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению . Цель изобретени  - повышение достоверности испытаний. При реверсивном вращении вала скорость реверсировани  и угол поворота вала задают соотношени ми 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 реверсировани  зала приводного агрегата ;Ц аКс максина  скорость реверсировани ; А и В - амплитудные значени  колебаний скорости реверсировани ; а и b - эмпирические коэффициенты; ад - углова  скорость вала приводного агрегата; t - врем  вращени  вала; угол поворота вала приводного агрегата; «макс -максимальный угол поворота ;С и D амплитудные значени  колебаний угла по - ворота вала приводного агрегата. Способ позвол ет более полно имитировать эксплуатационный характер нагружени  валов машин при испытании, в результате чего повышаетс  их достоверность. 1 ил. (Л С

Description

о со

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

Цель изобретени  - повышение достоверности-испытании .

На чертеже изображена конструктивна  схема стенда дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Стенд содержит приводной электродвигатель 1 либо с реверсивной тиристорной системой 2 управлени , либо без зтой системы (но соединенный с силовозбудителем 3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулировани  угла его поворота). Вал приводного электродвигател  1 с реверсивной тиристорной системой управлени  (или входной вал силовозбудител  3) жестко св зан через муфту 4 с испытуемым валом 5 с насаженным на свободный конец маховиком 6.

XI

Ьь

В эксплуатационных услови х при произвольном нагружении вала угол его закру- чивани  пр мо пропорционален скручивающей нагрузке, причем с изменением нагрузки одновременно .измен етс  угол закручивани , т.е. оба эти процесса протекают одновременно и в одном направлении .

При такой взаимосв зи законы изменени  идентичны.

При испытании валов инерционным на- гружением (с помощью, например, маховой массы) изменение угла поворота вала приводного агрегата, св занного с испытуемым валом, определ ет (благодар  наличию маховой массы на свободном конце .вала) изменение угла закручивани  испытуемого вала, а скорость реверсировани  определ ет угловую скорость маховой массы в процессе реверса и в итоге величину приложенной к валу нагрузки.

Поэтому, задава  закон измене.ж  угла поворота вала приводного агрегата, задают закон изменени  угла закручивани  испытуемого вала, а задава  закон изменени  скорости реверсировани  (частоты реверса) задают закон изменени  нагрузки, скручивающей испытуемый вал.

Поскольку в реальных услови х эксплуатации изменение нагрузки на вал приводит к адекватному изменению угла его закручивани , то и при испытани х с целью приближени  условий (характера нагруже- ни  испытаний к эксплуатационным) необходимо одновременно и в одном направлении измен ть угол поворота вала приводного агрегата и скорость его реверсировани , задав характер их изменени  аналогично эксплуатационному,

В услови х эксплуатации скручивающие нагрузки (колебани  крут щего момента - крутильные колебани ) мен ютс  по переменному закону и описываютс  соотношением

Мскр Ммакс

2, (A sin ад t + В cos b ад t).

О)

i - 1

Как следствие приложени  нагрузки, угол закручивани  испытуемого вала при эксплуатации (исход  из изложенного) также описываетс  аналогичным соотношением

d закр - «макс jЈ (С sin а ад t + D cos b ад t)

(2)

Мскр вал;

В уравнени х (1) и (2):

величина нагрузки, скручивающей

Ммакс максимальна  величина скручи- вающей нагрузки;

А, В - амплитуда колебаний скручивающей нагрузки на валу;

a, b - эмпирические коэффициенты, отражающие вли ние в услови х эксплуата- ции испытуемого вала на характер его динамического нагружени ;

ад - углова  скорость вала;

t - врем  вращени  вала, с;

«закр - угол закручивани  вала;

&макс максимальный угол закручивани  вала;

С, D - амплитуда колебаний угла закручивани  вала, причем значени  А, В, С, D при колебани х

мен ютзнак:

25

А, В, С, D 0 при 0 t tp; А, В, С, D 0 при tp t 2tp,

где tp - врем  вращени  вала в одном направлении в течение одного крутильного колебани .

Коэффициенты а и b измен ютс  в зависимости от условий эксплуатации. Например , дл  мобильных энергетических средств (автомобили, тракторы, комбайны, самолеты ) в зависимости от состо ни  дороги дл 

спектральной плотности воздействи  в вертикальном направлении они измен ютс  в пределах: а 0,014-0,111; b 0,029-0,14.

Таким образом, уравнени  (1) и (2), описывающие характер протекани  процессов,

изменени  скручивающей вал нагрузки и угла закручивани  вала, справедливы дл  опи- сани  характера изменени  скорости реверсировани  вала приводного агрегата и угла его поворота.

Поскольку нагрузка на вал при его испы

тани х задаетс  реверсированием вала приводного агрегата (с учетом наличи  маховой массы на свободном конце вала), а угол закручивани  испытуемого вала - углом поворота вала приводного агрегата, то можно записать следующее;

Qj Олакс X (A sin а ад t + В cos b ад t);

i 1 55(3)

сц - «макс z, (С sin а ад t + D cos b ад t) ,

где Qi скорость реверсировани  вала приводного агрегата;

Олакс максимальна  скорость реверсировани ;

А, В - амплитуда колебаний скорости реверсировани ;

a, b - эмпирические коэффициенты; d) - углова  скорость вала приводного агрегата;

t - врем  вращени  вала, с;

« - угол поворота вала приводного агрегата;

«макс - максимальный угол поворота вала приводного агрегата;

С, D - амплитуде колебаний угла пово- рота вала приводного агрегата.

При осуществлении способа испытуемый вал 5 устанавливают в опоры и жестко соедин ют муфту 4 одним концом с приводным агрегатом 1 циклического (возвратно- поворотного)действи  - электродвигателем с реверсивной тиристорной системой 2 управлени  или силовозбудителем 3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулировани  угла его поворота, причем входное звено сило- возбудител  св зано с приводным агрегатом , не снабженным тиристорной системой управлени . На свободном конце вала 5 неподвижно закрепл ют маховик 6, привод т вал в циклическое вращательное движение - реверсирование, задава  при этом закон изменени  скорости реверсировани  и угла поворота (управл емого электродвигател  или выходного звена силовозбудител ), имеющих синфазный характер, согласий соотношени м (3) и (4). Это приводит к тому, что измен ютс  скорость и угол вращени  маховой массы в обоих направлени х при реверсировании, что из-за ее инерционности приводит к нагружению испытуемого вала с изменением характера нагружени  (уровень нагрузок и угол закручивани  вала ), идентичным характеру изменени  скорости реверсировани  и характеру изменени  угла поворота вала приводного агрегата. Поскольку согласно способу законы изменени  скорости реверсировани  и

,-

5

0

20 30 35

25

40

45

угла поворота вала приводного агрегата идентичны эксплуатационным, режимы испытани  максимально приближены к эксплуатационным , что увеличивает достоверность испытаний.

Использование изобретени  дает возможность более полно имитировать эксплуатационный характер нагружени  валов машин при испытани х, в результате чего повышаетс  их достоверность.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ испытаний валов машин на усталость при кручении, включающий установку вала в захваты с последующим реверсивным вращением с заданными имеющими синфазный характер скоростью реверсировани  и углом поворота вала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности испытаний скорость реверсировани  и угол поворота вала задают соотношени ми;

   Qi, ЈWc 2) (A sin а од t -I- B cos b од t);

   I 1

   a амакс 2) (С sin а од t + D cos b од t) , i 1

   где Qt - скорость реверсировани  вала приводного агрегата;

   максимальна  скорость реверсировани ;

   А, В - амплитудные значени  колебаний скорости реверсировани ;

   a, b - эмпирические коэффициенты; од - углова  скорость вала приводного агрегата;

   t - врем  вращени  вала; О) - угол поворота вала приводного агрегата;

   2макс - максимальный угол поворота;

   С, D-амплитудные значени  колебаний угла поворота вала приводного агрегата.

   -Г

   М

   ч