Образец для испытания на усталость шарнирных соединений

(19 св за) 6 01 М Ф о 01 м 1 ао ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гЮ е д з ине; ями.(56) 1. Бойцов Б.В, Надежность шасси .:амолета. М., 1976, с,76-79,2. Акентьев Д.М, и др. Влияние технологии обработки на выносливость проушин. Труды ЦАГИ, 1972, вып. 1417 (прототип).(54)(57) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, выпол ненный в виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения точности испытаний за счет приближения условий испытаний к эксплуатационным, на двух взаимно перпендикулярных гранях рабочей части образца выполнены продольные выемки прямоугольной формы, длина 1 которых выбрана иэ условия1 Д о-8 И,а их глубина а и Ь соответственно по ширине и толщине проушины выбрана и условий0,15 Н % а0,2 На 15 сьа 2где Н - ширина проушины;й - толщина проушины;д - диаметр отверстий в проуш1 101527Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к,образцам для испытания на усталость шарнирных соединений, преимущественно соединений конструкций летательных аппаратов.Известен образец для усталостных испытаний шарнирных соединений, выполненный в виде натурного шарнирного соединения летательного аппарата 1 1, 10Недостатком этого образца является высокая стоимость его испытаний.Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытания на усталость шарнирных соединений, выполненный в виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца21Недостатком известного образца является неточное воспроизведение 20 напряженно-деформированного состояния натурного шарнирного соединения, что влечет за собой ошибку при определении усталостных характеристик. Обу.словлено это тем, что натурное шар нирное соединение в общем случае нагружено силой, не совпадающей с центром тяжести соединения, и испытывает взаимный поворот между проушинойи ответной вилкой, что приводит кинтенсивной фреттинг-коррозии, При.чем силы, не совпадающие с центромтяжести шарнира, не бывают более 10от суммарной нагрузки, а угол поворота определяется конструктивной схемой35соединения (т,е. известной величиной),В то же время в известном образце линия действия силы проходит через центртяжести образца, вследствие чего невозможно смоделировать поворот проуши,ны и действие боковых нагрузок.Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет приближения .условий испытаний к эксплуатационным.45 Указанная цель достигается тем, что в образце для испытания на усталость шарнирных соединений, выполненном в виде плоской проушины с отверстиями на ее концах для крепления образца, на двух взаимно перпендикулярных гранях рабочей части образца для крепления образца выполнены продольные выемки лрямоугольной формы, длина 8 которых выбрана из условия55 33 бад,а их глубина а и Ь соответственно. по 82ширине и толщине проушины выбрана иэусловий0,15 Н % а 6 0,2 Н0,15 с Ь= 0 2 егде Н - ширина проушины;й - толщина проушины;д - диаметр отверстий в проушине;расстояние между отверстиями.оНа .фиг.1 приведен образец для испытания на усталость шарнирных соединений, общий вид; на фиг.2 - вид Ана фиг.1; на фиг.3 - деформация образца под действием приложенной нагрузки в плоскости ХО 2; на фиг.1 - то же,в плоскости ХОУ.Образец выполнен в виде плоскойпроушины 1 с продольными выемками 2и 3 прямоугольной формы, расположенными в двух взаимно перпендикулярныхплоскостях. В отверстиях ч размещеныпальцы 5, установленные в вилках 6. ДДлина и глубина а и Ь выемок 3 и 2удовлетворяют указанным выше условиям.Испытания с использованием предлагаемого образца проводятся следующим образом,Усилие Р, развиваемое испытательной установкой, передается на проушину 1 через вилки 6 и пальцы 5, размещенные в отверстиях 1. За счетэксцентриситетов в двух плоскостяхотносительно линии действия сил проушина подвергается сложному изгибу.Причем изгиб в плоскости ХОУ вызываетповорот проушины вокруг оси 02, приводящий к фреттинг-коррозии, что позволяет имитировать боковую нагрузку Ра за счет изгиба в плоскости ХО 2 происходит имитация боковой нагрузки Р.Следует учитывать, что шарнирное соединение нагружается таким образом,что боковые нагрузки не превышают10 от суммарной нагрузки, При этомразмеры выемок 2 и 3 на образце должны удовлетворять следующим условиям:не оказывать влияния на напряженнодеформированное состояние в зоне шарнирного соединения как геометрическиеконцентраторы напряжений; не допускать появления пластических деформаций в месте выемок.при изгибе. Первое условие удовлетворяется приналожении ограничения на величину 1выемок 2 и 3:У-8 д,где 8, - расстояние между отверстиями 4;д - диаметр отверстий 1,3 10152Второе условие удовлетворяется приналожении ограничений на глубину аи Ь выемок:а с 0,2 НЬб 0,2,5где Н и й ширина и толщина проушинысоответственно.Экспериментальные исследованияусталостных характеристик описываемыхобразцов выявили, что изменение длины 10и глубины выемок в пределах1/3В-8 с 10,15 Н ( а0,2 Н0,151Ь с, 0,2 сне оказывают влияния на напряженнодеформированное состояние в зоне шарнирного соединения и на угол т поворота проушины вокруг оси и, как следствие, усталостные характеристики вданном диапазоне остаются неизменными,щПри использовании предлагаемогообразца удается полуцить более точныеусталостные характеристики шарнирнь 1 хсоединений, отказаться от созданиясложных и дорогостоящих установок 25Для получения усталостных характеристик различных натурных шарнирныхсоединений проводят сравнительныеиспытания известных и предлагаемыхобразцов. 30П р и м е р 1. Образцы изготавливают из материалов Д 164-Т 1 со следующими геометрическими размерами,мм: 0=8, Н=16, Т=12, 1 о=270. Средняядолговечность Мор образцов при .нагру,жении поотнулевому циклус Ррц=-1400 кг З 5составляет 110000 циклов. При испытании этих же образцов с выемками, гео-метрические размеры. которых (Ь=2 мм,Г=90 мм, а=3,2 мм) определены с учетомработы натурного соединения, И составляет 22300 циклов.П р в м е р 2. Образцы изготавливают из материала ВТсо следующими 78 фгеометрическими размерами, мм: д=24,Н=48, =21, Д =320.И 1, образцов принагружении по нулевому циклу с Р=17200 кг составляет 123000 циклов.При испытании этих жв образцов с выемками, геометрические размеры которых 0=110 мм, а=9,6 мм, Ь= 3 ммйсоставляет 29500 циклов;Таким образом, расхождение междуранее полученными усталостными характеристиками и усталостными характеристиками, полуценными с помощью предлагаемых образцов, достигает 400.Так как шарнирные соединия являются наиболее ответственными и наименеедолговечными элементами авиационныхконструкций, то полуцение их точныхусталостных характеристик являетсянаиболее важным для оценки ресурсаконструкции самолета. Технико-экономический эффект от применения предлагаемых образцов можно показать наследующем примере,Испытание образцов (проушин) проводится на электрогидравлицеских испытательных установках, стоимость1 ц работы каждой из которых состав-ляет 7 руб. Загруженность установокиспытанием образцов составляет аа годпримерно 5000 руб. Таким образом,общие затраты составляют 5000"7,0==35000 руб. При использовании предлагаемых образцов время испытаний сокращается примерно в 5 раз, следрвательно, загруженность испытательныхустановок составит 5000:5=1000 ч.Затраты на испытание предлагаемыхобразцов составят 1000; 7=7000 руб, Го.довая экономия от использования предлагаемых образцов для испытания шарнирных соединений на усталость на одном объекте будет составлять35000-7000=28000 руб,1015278 иг. Г е оставитель хред М, Герг Реда кт Ко ап Заказ снР Прое"Патент", г. Ужгор илиа 41 Тир НИИПИ Государспо делам из 035, Москва, Ж ж 873 Под венного комитета С бретений и открыти 35, Раушскал наб.,