Способ определения коэффициента концентрации напряжений в зубчатой передаче

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) 4 0 О 1 В 7/28 о с" щ",ЕНИЯ А ДЕТ К ДВТ ствам изобр эа сч ствен- ельс- урганвок но м не авли ости им а ы е ЕНТАОЛ ливать троени чиковдля оп ино средповреж эобретение о машиноам и средолес,ение трудо- количеститс троению, а именно к ме твам контроля зубчатыхЦель изобретения - с мкости за счет уменьше о раз н ме да,схема динах ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР( 71) Челябинский филиап Государного союзного научно-исследоваткого тракторного института и Кский машиностроительный институт(56) Авторское свидетельство ССВ 1191731, кле С 01 В 7/28, 19(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИКОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕ 1 ИЙ В ЗУБЧАПЕРЕДАЧЕ(57) Изобретение относится к мстроению, а именно к методам и ва остановок машины и увеличение нонклатуры,исследуемых зубчатых переч путем обеспечения возможности применения способа к передачам, устанавливаемым в закрытых для наблюдения корпусах.На фиг.1 изображено семейство тарировочных зависимостей, характериэущих различную степень усталостных поврекдений датчиков; на фиг.2 расположення датчиков во впамежду зубьями,80147803 контроля зубчатых колес. Цельния - снижение трудоемкости т уменьшения количества оста - испытательной машины и увеличеменклатуры зубчатых передач обеспечения возможности прия способа к передачам, устааемым в закрытых корпусах, ЭТо ается тем, что тарировочная засть датчиков строится до начапытаний на вспомогательном обпоэтому при испытании эубчалес нет необходимссти останависпытательную машину для пос- я тарировочной зависимости дати не нужно разбирать передачу ределения границ усталостных дений датчиков, 2 ил. особ осуществляют следующим о Перед началом испытании строят таир овочные з ави симо сти, хар актериэукнщие различную степннь усталостных Я повреждений датчиков. Известно,что усталостные повреждения гальванических датчиков (реакция датчиков) характеризуются величиной структурных изменений и появлением темных пятен наповерхностй, поэтому в качестве параметра, характеризующего степеньусталостных повреждений датчиков,примем в данном случае относительную площадь измененной структуры в процен- тахА=.- - 1001 ( 1)овьгде Б - суммарная площадь зерен из мененной структуры датчика;8 - площадь поверхности датчика ограниченная одной излиний, р авной уст ал остнойповрежденности, протяженность которой вдоль зубаравна длине пятна контакта,Тарировочные зависимости строятпо критериям: 1) А в ; 17; 2) А,=203;=4031 4) А =б 0 У. 5)б) А=100 Г1Для проведения тарировочных испытаний датчики наклеивают на коническую часть тарировочного образца иподвергают его циклическому нагружению при известной амплитуде деформа -ций, По ходу испытаний испытательнуюмашину останавливают через небольшиепромежутки времени и выявляют растущие зерна в структуре датчика, приэтом фиксируют число циклов нагружений (число оборотов образца при испытании на машине МУИ-б 000) и диаметробразца в сечении, в котором появилось первое увеличенное зерно структуры датчика, Растущие зерна рес Опространяются от минимального сечения образца, в котором действуют наибольшие циклические деформации, кмаксимальному с наименьшими деформа-.циями, поэтому при первой остановкемашины на датчиках в опасном (минимальном) сечении образца могут бытьобнаружены лишь начальные стадии уеталостных повреждений, например первыерастущие зерна, которым соответствует 4 Оотносительная площадь измененной струк.туры Ао=1 ,При последующих остановках количество зерен и их размеры увеличиваются, а первые растущие зерна наблюдаются в сечениях образца с большимдиаметром. Таким образом, фиксируяпри каждой остановке число цикловнагружения и диаметр образца. в сечениях, в которых относительная площадь измененной структуры соответствует принятым значениям (А, А,А ), строят тарировочке зависимостимежду амплитудой сдвиговой деформации и базой испытаний (фиг,1),При необходимости определить коэф-фициент концентрации напряжений Крв зубчатой передаче бортового редукторатрактора во впадины испытуемых зубчатых колес 1 (фиг,2) закрепляют например,путем наклейки датчики 2 контроляциклических деформаций, Затем проводят эксплуатационные испытания допоявления раСтущих зерен 3 на датчиках 2 (не обязательно, чтобы этобыли первые зерна)., фиксируют числоциклов нагружения Я до этого момен 1та Первоначально первые растущиезерна появляются в местах действиянаибольших циклических деформаций,затем по мере увеличения базы испытаний количество зерен в этих местахи их размеры увелиЧиваются, Поэтомупри первой остановке испытательноймашины определяют относительную площадь измененной структуры в местедействия наибольших циклических деформаций и по соответствующей тарировочной кривой определяют уровеньмаксимальных деформацийЕсли остановка машины пришлась намомент появления первых растущих зерен, то для определения 1 испольу манезуют татировочную зависимость, построенную по этому критерию, т, е,АЕсли испытательная машина былаостановлена в тот момент, когда относительная площадь измененной структуры в месге концентрации деформацийсоставила 20, то для определениязначения, используют кривую,построенную по этому критерию, т.е.А 1После опРеделениЯ величины максиспытания продолжают без остановок дораспространения измененной структуры3 датчика 2 по длине зуба 1 не менее,чем на величину длины пятна 4 контакта, норма, которого устанавливаетсяСТ, СЭВ в зависимости от степени точности изготовления зубчатых колес,После окончания испытаний на датчикес измененной структурой, распространившейся не менее, чем на длину пятна контакта, можно выделить зону сравной степенью усталостных псвреждений, т,е. с равными значениями А(фиг,2). Линии, ограничивающие этизоны (5 - 10 и т,д), являются линиями равной поврежденности,Допустим, что после окончания испытаний первые растущие зерна распространились вдоль зуба на величинудлины пятна 4 контакта, то в этомслучае величина номинальных деформаций,м определяется следующим образом, Выявляют (например, с помощью сканирующего микроскопа) гра ницу распространения 11 ервых рдс 1 ущихзерен (линию равной поврежденности),подсчитывают плоцлдь поверхности ддт -чика, ограниченной этой линиеиБ, ы и суммарную площадь зерен измененной структуры ;. По формуле(1) определяют относительную площадьизмененной структуры, Зная величинуотносительной площади измененнойструктуры и общую базу испытаний И(например получилось А = 207) по тарировоч; ной зависимости Аопределяют уровеньноминальных деформаций.Если после окончания испытанийрастущие зерна измененной структурыдатчика вышли за пределы границ длины пятна контакта (фиг. 2), то в этом случае псдсчитывают значения ппощадейБа,и Б , ограниченных линиеи 6равной поврежденности, протяженностькоторой вдоль зуба равна длине пятна контакта, Затем определяют по зависимости (1) относительную площадьизмененной структуры (например, получилось А = ч 0/) и по тарировочнойзависимости А определяютКоэффициент концентрацйи напряжений рассчитывают по формуле(2)макс В ом гмакс 211 макс Феб =21" фном 11 ком ФО - модуль сдвига,Формула ( 2) преобразуется к видуКг=м, /У(3) Подставляя в формулу (3) известные значенияи, рассчитывают величину КФормула из обретенияСпособ определения коэффициентаконцентрации напряжений в зубчатойпередаче, заключающийся в том, что вгалтели зубьев закрепляют датчики1 О 1520 2530 35 40 45 передачи одну остановку делают пссле заданного числа циклов нагружений,определяют относительную площадь измененной структуры датчиков в зоне-действия наибольших напряжений и используют ее для определения максимальных напряжений по построеннойтдрировочной зависимости, вторую остановку делают после окончания испытаний зубчатой переддчи и определяют относительную площадь измененной структуры датчиков, ограниченнуюодной из линий равной поврежденности,протяженность которой вдоль зубаравна длине пятна контакта, и используют ее для определения по тарировочной зависимости номинальногонапряжения,контроля ц 11 кличе ск 11 х деформаций, ПРОВОДЯТ ЭКСП;1 У 11 ТДЦИОШ 1 ЫЕ ИСПЫТДНИЯ с остднонками машин до распространения реакции датчиков вдоль зуба не менее длины пятна контакта, фиксируют прикдждои остановке машины число цикловнагружения и реакцию датчиков, определяют величины максимального и номинапьного напряжений в галтели зубьев и используют эти значения при расчете коэффициента концентрации напряжений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости и увеличения номенклатуры исследуемь 1 х зубчатых передач, перед эксплуатационны. ми испытаниями на вспомогательномобразце закрепляют датчики для контроля цилиндрических деформаций, устанавливают образец нд испытательной машине, нагружают образец с остановками машины, фиксируют при каждой остановке машины число циклов нагружений и определяют относительную площадь из 11 еренной структуры датчиков, строят тарировочную зависимость величины напряжений в сечениях образца с одинаковой относительной площадью измененной структуры датчиков от числа циклов ндгружения, а при эксплуатационных исвь 1 тдниях зубчатойКорре Кравцов Редакто етраш писиое Т СССР зводственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул арина, 1 акаэ 2352/40 Тираж 664НИИПИ Государственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская и открытиям и б.д. 4/5