Стенд для испытания шатунов на усталость

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 1511 4 С 01 М 13/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вательский ческий инс новых двиг Я.Лихтцинд осова ,6 (088.8) онс иту телдля испь ашиностр ЕНД ДЛЯ ТЬ обретеВ НА озволяет повысит2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(53) 621,43-233, 001 достоверность результатов испытаний.Устройство 2 для установки шатунов,механизмы статического и динамичес.кого нагружений и балка 1 О с подвижным элементом 11 и опорой 12 размещены на раме 1. Механизм динамического нагружения выполнен в виде возбудителя 9 колебаний. Размещение на раме механизмов выполнено по сторонамот опоры 12 балки 10 на ее концах.Пружинный механизм выполнен в видепакета тарельчатых пружин 14. Стендпозволяет получить на испытуемом шатуне большие динамические усилия прималых динамических нагрузках возбудителяИзобретение относится к оборудованию для испытания деталей машин и может быть использовано для испытанийшатунов двигателей внутреннего сгора 5ния на усталостную прочность.Цель изобретения " повышение достоверности результатов испытаний призаданном коэффициенте асимметрии цикла нагружения. 1 ОНа фиг,1 изображен предлагаемыйстенд, продольный разрез; на фиг.2 "сечение А-А на фиг.1,Стенд содержит виброизолированнуюраму 1, на которой размещены устройство 2 для установки под одинаковымиуглами к горизонтали с помощью шарни"ров 3 и 4 двух шатунов 5 и 6 с датчиками 7 силы, пружинный механизм 8статического нагружения, механизм динамического нагружения, выполненныив виде электродинамичвского возбудителя 9 колебаний и балки 10 с закрепленным на ней подвижным элементом 11,установленным в подшипниках опоры 12. 25Верхние головки шатунов 5 и 6 шарнирно установлены на одной оси подвески13, закрепленной на балке 10. Механизм 8 статического нагружения и возбудитель 9 колебаний размещены с противоположных сторон от опоры 12 балки 10. Пружинный механизм 8 статичес"кого нагружения выполнен в виде пакета тарельчатых пружин 14, упирающих-ся в балку 10.35Стенд работает следующим образом.С помощью механизма 8 посредствомтарельчатых пружин 14 воздействующих на балку 10, нагружают шатуны 5и 6 до заданного значения силы предварительного сжатия, фиксируемой спомощью датчика 7 силы. Спомощьювозбудителя 9 балка 1 О совершает колебания в вертикальной плоскости.Развиваемые при этом циклические силы упругой деформации балки 10 обеспечивают заданное значение аМплитудыпеременной силы, которая, накладываясь на постоянную составляющую си-:лы предварительного сжатия шатунов,обеспечивает заданный коэффициентасимметрии цикла. Достоверность результатов испытаний повышается засчет стабилизации силы предварительного сжатия шатунов 5 и 6 в процессеработы стенда.Размещение механизма статическогонагружения и возбудителя колебанийс противоположных сторон от опоры балки позволяет увеличить значение амплитуды силы, действукицей на шатун при прочих равных условиях, посколь" ку перемещение о пружины уже не зависит от перемещений, вызванных деформацией колеблющейся балки со стороны возбудителя колебаний.Размещение механизма статического нагружения и вибратора по концам балки по сторонам шатуна обусловленотем, что размещение статического механизма между шатуном и инерционным вибратором при работе стенда в режиме резонанса значительно снижает точность поддержания коэффициента асимметрии цикла на заданном уровне. Поскольку энергия упругой деформации балки расходуется дополнительно на преодоление упругой деформации пружины, обеспечивающей предварительное сжатие шатуна и совершающей упругие колебания в одной фазе с балкой, то коэффициент асимметрии цикла определяют по формулеГ ХРс - .РК(1)Рраст РпрКегде Р = С 3 - амплитуда силы, эаПртрачиваемой на деформацию пружины 1 Рс,к и Ррост усилия сжатия и растяжения соответственно;С - жесткость прукины;- перемещение пружины,определяемое суммойперемещений за счетзазоров в шарнирныхсоединениях и дефор" мации шатуна, а также деформации самой балки в режиме колебаний с учетом соотношения плеч от опоры балки до шатуна и до пружины, определяемого велнчиной КееПри испытаниях шатунов, на усталость для получения достоверных результатов необходимо реализовать асимметричный цикл нагружения с коэффициентами асимметрии, равными г. Значение коэффициента асимметрии цикла может изменяться в пределахРг-Рщз14552 где Р, и Р - нагрузки от газовых иинерционных сил соответственно.Для обеспечения предварительного сжатия шатуна усилием в несколькоб тонн требуется применение, например, витой пружины большой жесткости и обеспечение соотношения плеч рычагов, удовлетворяющего условию Кеъ 1. С другой стороны, в динамике даже не большие перемещения пружины приведут к существенным изменениям коэффициента асимметрии цикла по сравнению с заданной его величиной, особенно при увеличении за счет выработки зазоров в шарнирных соединениях при длительных испытаниях шатуна на усталость. Кроме того, введение пружины при одной и той же амплитуде возмущакицей 20 силы приводит к уменьшению нагрузки на шатун. Выполнение пружины механизма статического нагружеиия в виде пакета 26 тарельчатых пружин позволяет умейьшить жесткость С пружины при большой величине предварительного усилия сжатия шатуна и тем самым (согласно (1" уменьшить значение величины Ке. 30Стенд обеспечивает испытания шатунов на усталость при заданном коэф 4 ациенте асимметрии цикла с высокой степенью точности его поддержания в течение всего процесса испытаний, что существенно повышает достовер" ность результатов эксперимента в условиях, приближенных к реальным нагрузкам, действующим на шатун в двигателе от сил инерции и газовых сил на 4 О тактах сжатия и рабочего хода, которые, в основном, и определяют разру 534шение шатуна. На предлагаемом стенде с достаточной степенью достоверности можно отрабатывать различные конструкции шатунов с целью определения их ресурса работы. Кроме того, стенд позволяет получить на испытуемом ша" туне большие динамические усилия растяжения-сжатия при малых динамических нагрузках самого возбудителя колебаний, т.е. схема дает большой коэффициент усиления нагрузки, который дополнительно возрастает ба счет расположения шатунов под углом еС ко горизонтальной оси при о ( 30Формула изобретенияСтенд для испытания шатунов на усталость, содержащий раму, устройство для установки шатунов, пружинный ме" ханизм статического нагружения, механизм динамического нагружения, балку с подвижным элементом и опору балки, на которой размещен подвижный элемент, причем устройство дпя установки шатунов, механизмы статического и динамического нагружений и балка с подвижным элементом и опорой размещены на раме, а механизм динамическо" го нагружения выполнен в виде возбудителя колебаний, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью повыше ния достоверности результатов испытаний при заданном коэффициенте асимметрии цикла нагружения, размещение на раме механизмов статического и динамического нагружения выполнено по сторонам от опоры балки на ее концах, а пружинный механизм статического нагружения выполнен в виде пакета тарельчатых пружин.1455253 Составитель Н.Патрахальцектор А.Ревин Техред М.Моргентал орректор С.Черни Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор Проектная, 4 Заказ 7449/50 Тираж 788 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5