SU1700416A1 - Стенд дл испытани шатунов на циклическую прочность - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к стендам дл  испытани  шатунов на циклическую прочность. Цель изобретени  - повышение достоверности испытаний за счет приближени  испытаний к реальным услови м работы шатунов„ Изобретение

Description

А-Аft

4ь С

т/////:

/S///// S//// ////

4

позвол ет повысить эффективность и достоверность получаемых результатов испытаний шатунов на усталостную прочность путем включени  в стенд допол- . нительного возбудител  циклической нагрузки в виде неуравновешенных шкивов 14, синхронизированных между со- ,бой и закрепленных к нижней головке испытуемого шатуна 5 посредством

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к стендам дл  испытани  шатунов на циклическую прочность.

Известно устройство дл  испытани  шатунов на циклическую прочность, содержащее средства дл  установки испытуемого шатуна на станине и св занный с ним центробежный возбудитель циклической нагрузки, выполненный в виде неуравновешенного шкива. Приводной неуравновешенный шкив установлен на валу, конец которого размещен в отверстии нижней головки шатуна „ а в число элементов средства дл  установки испытуемого шатуна на станине стенда вход т три других испытуемых шатуна.

Такое выполнение стенда вызывает нагрев нижней головки шатуна за счет трени  вала в отверстии нижней головки шатуна и приводит к перекосу конца вала в этом отверстии за счет разброса размеров межцентровых рассто ний шатунов, устанавливаемых на стенде. Вследствие неодинакового расположени  испытуемых шатунов на данном стенде относительно неуравновешенного шкива услови  их испытани  (нагружени ) различны. Поэтому стенд не обеспечивает получени достоверных результатов испытаний,

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  стенд дл  испытани  шатунов на циклическую прочность, содержащий средство дл  установки испытуемого шатуна на станине и св занный с ним центробежный возбудитель циклической нагрузки, выполненный в виде неуравновешенного шкива, средство дл  установки испытуемого шатуна выполнено в виде коромысла, размещенного на станине и имеющего отверстие в его средней части, элементы лл  шарнирной св зи одной головки шатуна со

втулок 12 и подшипников 13 качени  Работа дополнительного возбудител  циклической нагрузки согласована с работой основного нагружател  испытуемого шатуна 5 - гидроцилиндра, который расположен параллельно оси Испытуемого шатуна 5 и перпендикул рно ос м нагрузочного стержн  6 и коромысла 3. 2 ил.

0

5

0

5

0

5

0

5

станиной, стержень, одним концом установленный в отверсти х коромысла и другой головки шатуна, а другим шарнирно св занный со станиной, и пружины дл  упругой подвески свободного коромысла относительно станины. Приводной неуравновешенный шкив стенда смонтирован на подшипниках качени .

Однако при таком выполнении стенда не воспроизводитс  реальна  нагруа ка шатуна, так как центробежный возбудитель циклической нагрузки в виде неуравновешенного шкива способен нагружать испытуемую деталь силой, измен ющейс  по величине и направлению аналогично синусоиде, т.е. испытуемый шатун подвергаетс  только раст жению-сжатию,а величины силы, если пренебречь гравитационными силами (силой т жести нагружател  стенда ) , как при раст жении шатуна, так и при сжатии равны, и происходит испытани  не шатуна, а шатунных болтов на раст жение. Действительную суммарную силу, воздействующую на нижнюю головку шатуна при работе двигател , в любом положении коленчатого вала описывает годограф сил, действующих на шатунный подшипник. Кроме того, реальна  нагрузка шатуна не воспроизводитс  потому, что не учтено вли ние инерционных сил, возникающих при работе двигател  в криво- шипно-шатунном механизме, в частности шатуне, которыми при оборотах коленчатого вала автомобильных карбюраторных двигателей, достигающих 3200... 6000 об/мин, а в отдельных случа х 9000...12000 об/мин, пренебречь нельз . Учесть инерционные силы необходимо и потому, что на нижней головке сосредоточено около 75% массы шатуна. В результате действующих сил при работе кривошипна  головка

шатуна подвергаетс  изгибу и раст жению в среднем сечении кривошипной рышки от действи  сил инерции воз-.- вратно-поступательно движущихс  масс , Кроме того, центробежный возбудитель циклической нагрузки, примением мый дл  создани  сил величиной несколько тонн и более, не  вл етс  безопасным из-за больших инерционных сил.

Цель изобретени  - повышение достоверности испытаний за счет приближени  испытаний к реальным услови м работы шатунов.

Стенд дл  испытани  шатунов на цик лическую прочность, содержащий установленное на основании коромысло с концевой частью, стержень, снабженный посадочным местом дл  кривошип- ной головки испытуемого шатуна и одним концом установленный в отверстии коромысла, а другим шарнирно св занный с основанием, элементы дл  шарнирной св зи поршневой головки шатуна с основанием, пружины дл  упругой подвески концевой части коромысла относительно основани , центробежный возбудитель циклической нагрузки в виде неуравновешенного шкива, установлен- ного на стержне, дополнительно снабжен пульсатором, гидроцилиндром и обоймой, гидроцилиндр гидравлически св зан с пульсатором, PJTOK гидроцилиндра шарнирно соединен с обоймой, обойма размещена на стержне, при этом ось гидроцилиндра расположена параллельно пр мой, проход щей через ось элемента шарнирной св зи поршневой головки шатуна и ось посадочно- го места дл  кривошипной головки шатуна и перпендикул рно ос м стержн  и коромысла, а центробежный возбудитель циклической нагрузки выполнен в виде двух синхронизированных между собой шкивов, размещенных с двух сторон посадочного места дл  кривошипной головки шатуна.

Положительный эффект, заключаетс 

в создании условии испытани  шатунов на циклическую прочность, приближен- ных к реально существующим. Применение гидравлического нагружател  шатуна совместно с дополнительными центробежными возбудител ми цикличес кой нагрузки нижней головки шатуна . позвол ет воспроизводить любую нагрузку на шатун с учетом сил инерции.

,5

Q

15

- 20 25 JQ ,, Q 45

50

55

При включении стенда одновременно включаетс  и испытательна  машина, генерирующа  импульсы давлени , передаваемые в гидроцилиндр нагружени , и привод центробежного возбудител  циклической нагрузки. Воздействие штока гидроцилиндра нагружени  на нагрузочный стержень посредством последнего передаетс  на шатун. Испытуемый шатун нагружаетс  продольно оси последнего согласно выбранному и заданному испытательной машине режиму нагружени  в зависимости от числа тактов двигател , степени нагружени , а также скоростного режима работы двигател . Так как оси штока гидроцилиндра и испытуемого шатуна параллельны, а ось стержн  нагружени  им перпендикул рна, заданный закон нагружени  сохран етс  . Так как ось коромысла перпендикул рна оси испытуемого шатуна, -|Нагружение на коромысло практически отсутствует, что также способствует сохранению закона нагружени .

Возбудители циклической нагрузки , например центробежные, выполненные в виде неуравновешенных шкивов, п тс  к нижней головке шатуна посредством втулок и подшипников качени . Возбудители циклической нагрузки нагружают нижнюю головку шатуна циклической силой, аналогичной инерционным силам, измен ющейс  по окружности нижней головки шатуна Работа возбудител  циклической нагрузки нижней головки согласована с работой испытательной машины дл  воет произведени  реальной нагрузки шатуна , так iKaK и осева  нагрузка шатуна , и направление инерционных сил завис т от утла поворота коленчатого вала. Согласование возбудителей циклической нагрузки осуществл етс  с целью исключени  по влени  разворачивающего и изгибающего шатун момента сил,

На фиг.1 представлена схема стенда дл  испытани  шатунов, на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1.

На станине ,1 с помощью пальца 2 смонтировано коромысло 3, Палец 4 предназначен дл  установки верхней головки испытуемого шатуна 5 на станине . Нагрузочный стержень 6 одним кольцом шарнирно св зан со станиной 1. Другой конец стержн  6 размещен в отверстии .коромысла 3 и в отверстии

нижней головки испытуемого шатуна 5. К нагрузочному стержню 6 через обойму 7 шарнирно прикреплен шток 8 нагрузочного гидроцилиндра 9, под- 5 ключенного к пульсатору испытательной машины (не показана). Ось штока 8 гидроцилиндра 9 параллельна оси спытуемого шатуна 5 и перпендику рна оси нагрузочного стержн  6, а ю сь коромысла 3 перпендикул рна ос м

атуна 5, стержн  6 и штока 8, Конец 10 коромысла 3 св зан со станиной 1 через пружины 11, обеспечивающие упругую подвеску этого конца коромыс 15 ла. К нижней головке испытуемого шатуна 5 с помощью втулок I2 и подшипников 13 качени  прикреплены неуравновешенные шкивы 14 (центробежные возбудители циклической нагруз- 20 ки). Стенд имеет датчик 15 дл  отключени  привода неуравновешенных шкивов 14 и испытательной машины при деФормации испытуемого шатуна, превышающей заданное значение. 25 Стенд работает следующим образом. Испытуемый шатун 5 устанавливают

посредством пальца 4 на станине, , , Стержень 6 размещают в отверстии коромысла 3 и отверстии нижней голов- 30 ки шатуна 5, предварительно к которой прикреплены неуравновешенные шкивы 14 посредством втулок 12 и подшипников 13 качени . С пуском испытательного стенда включаетс  привод 25 (не показан) пульсатора 16 и привод (не показан) вращени  дополнительного средства нагружени  - шкивов 14. Импульсы давлени ,,генерируемые пульсатором 16, в гидроцилиндре 9 превра- 40 щаютс  в возвратно-поступательное . перемещение штока 8, вследствие чего посредством стержн  6 шатун 5 нагружаетс  согласно заданному режиму. Геометри  взаиморасположени  узлов 45 (деталей) стенда сохран ет заданный закон нагружени ,

Центробежные возбудители циклической нагрузки - неуравновешенные шкивы 14, нагружа  нижнюю головку шату- jO на, работают согласованно с пульсатором 16 стенда и вращаютс  с частотой , равной частоте вращени  коленчатого вала двигател  (частоте работы пульсатора), если испытываютс  ша- туны компрессора, поршневого насоса или двухтактного двигател  внутреннего сгорани , или вращаютс  с частотой, в два раза большей частоты

работ пульсатора, если испытываетс  шатун четырехтактного двигател . Вследствие этого как частота нагружени  шатуна, так и направление на- Тгрузки согласованы,вследствие чего обеспечиваютс  реальна  нагрузка шатуна и достоверные результаты испытаний В процессе испытаний при достижении деформации шатуна заданного значе-. ни  датчик отключает стенд,

Предлагаемый стенд позвол ет расширить диапазон воспроизведени  действующих нагрузок на шатун, повысить безопасность работы устройства за счет использовани  в качестве нагружател  гидроцилиндра. Таким образом, применение стенда повышает эффективность испытаний, так как полностью воспроизводитс  люба  реальна  нагрузка на испытуемую деталь, в том числе с учетом сил инерции, и, следовательно, результаты испытаний  вл ютс  достоверными.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Стенд дл  испытани  шатунов на циклическую прочность, содержащий установленное на основании коромысло с концевой частью, стержень, снабженный посадочным местом дл  кривошипно головки испытуемого шатуна и одним , концом установленный в отверстии коромысла , а другим юарнирно св занный с основанием, элементы дл  шарнирной св зи поршневой головки шатуна с основанием, пружины дл  упругой подвески концевой части коромысла относительно основани , центробежный возбудитель циклической нагрузки в виде неуравновешенного шкива, установленного на стержне, о т л и ч a torn , и и с   тем, что, с целью повышени  достоверности испытаний за счет приближени  испытаний к реальным услови м работы шатунов, он снабжен пульсатором, гидроцилиндром и обоймой , гидроцилиидр гидравлически св зан с пульсатором, шток гидроцилиндра шарнирно соединен с обоймой, обойма размещена на стержне, при этом ось гидроцилиндра расположена параллельно пр мой, проход щей через ось элемента шарнирной св зи поршневой головки шатуна и ось посадочного места дл  кривошипной головки шатуна и перпендикул рно ос м стержн  и коромысла , а центробежный возбудитель циклической нагрузки выполнен в

   виде двух синхронизированных между собой шкивов, размешенных с двух

   П// ////////////////// ////////Г/7/

   ;Н

   сторон посадочного места дл  криво- |шипной головки- шатуна.

   Риг.1