Способ испытаний валов машин на усталость при кручении

=1 сов Ь а) 1),а =ама где Й;, - скорость реверсирования зала приводного агрегата;Ячакс - макси-. ная скорость реверсирования; А и В - амплитудные значения колебаний скорости реверсирования; а и Ь - эмпирические коэффициенты; й - угловая скорость вала при водного агрегата; т - время вращения вала; а - угол поворота вала приводного агрегата; амакс -МаКСИМаЛЬНЫй УГОЛ ПОВОРОта;С И О амплитудные значения колебаний угла по- воротаа вала приводного агрегата. Способ позволяет более полно имитировать эксплуатационный характер нагружения валов машин при испытании, в результате чего повышается их достоверность. 1 ил,СтенД содержит приводной электродвигатель 1 либо с реверсивной тиристорной системой 2 управления, либо без этой системы (но соединенный с силовозбудителем 3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулирования угла его поворота). Вал приводного элекгродвигателя 1 с,реверсивной тиристорной системой управления (или входной вал силовозбудителя 3) жестко связан через муфту 4 с испытуемым валом 5 с насаженным на свободный конец маховиком 6. тив- редГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТГ 1 РИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ВАЛОВ МАШИН НА УСТАЛОСТЬ ПРИ КРУЧЕНИИ(57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение достоверности испытаний, При реверсивномвращении вала скорость реверсировэния иугол поворота вала задают соотношениями с(Аьгпаша+Всовьш);. Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам испытаний деталей и узлов машин, например валопроводов и их элементов, и может быть использовано для ускоренной оценки параметров надежности и долговечности ваЛопроводов и их элементов.Цель изобретения - повышение.достоверности исп ытаний.На чертеже изображена конструк н схема стенда для осуществления и ла аемого способа,1681174 А 1В эксплуатационных условиях при произвольном нагружении вала угол его закручивания прямо пропорционален скручивающей нагрузке, причем с изменением нагрузки одновременно изменяется угол закручивания, т.е. оба эти процесса протекают одновременно и в одном направлении,При такой взаимосвязи законы изменения идентичны.При испытании валов инерционным нагружением (с помощью, например, маховой массы) изменение угла поворота вала приводного агрегата, связанного с испытуемым валом, определяет (благодаря наличию маховой массы на свободном конце, вала) изменение угла закручивания испытуемого вала,а скорость реверсирования определяет угловую скорость маховой массы в процессе реверса и в итоге величину приложенной к валу нагрузки,Поэтому, задавая закон измене ия угла поворота вала приводного агрегата, задают закон изменения угла закручивания испытуемого вала, а задавая закон изменения скорости реверсирования (частоты реверса) задают закон изменения нагрузки, скручивающей испытуемый вал,Поскольку в реальных условиях эксплуатации изменение нагрузки на вал приводит к адекватному изменению угла его закручивания, то и при испытаниях с целью приближения условий (характера нагружения испытаний к эксплуатационным) необходимо одновременно и в одном направлении изменять угол поворота вала приводного агрегата и скорость его реверсирования, задав характер их изменения аналогично эксплуатационному.В условиях эксплуатации скручивающие нагрузки (колебания крутящего момента - крутильные колебания) меняются по переменному закону и описываются соотношениемМсср = армакс кк ЛЛЛ а 1 с ЬЛ 1. 1 В сьа Ь ссЛЛ),(1)Как следствие приложения нагрузки, угол закручивания испытуемого вала при эксплуатации (исходя из изложенного) также описывается аналогичным соотношениемСк аакрщЛСмакс(С а 1 П ар 1,1 Л смк Сра Ь РЛЛ)(2) В уравнениях (1) и (2):Мсср - величина нагрузки, скручивающей вал;Мьлакс - максимальная величина скручи вающей нагрузки;А, В - амплитуда колебаний скручивающей нагрузки на валу;а, Ь - эмпирические коэффициенты, отражающие влияние в условиях эксплуата ции испытуемого вала на характер егодинамического нагружения;йМ - угловая скорость вала;1 - время вращения вала, с;15йзакр - угол закручивания вала;аьлс - МаКСИМаЛЬНЫй УГОЛ ЗаКРУЧИВания вала;С, О - амплитуда колебаний угла закручивания вала,причем значения А, В, С, О при колебаниях меня ютзнак;А,В.С,ООприОетр,А,В,С,ООпри 1 р1 2 р,где ср - время вращения вала в одном направлении в течение одного крутильного колебания.Коэффициенты а и Ь изменяются в зависимости от условий эксплуатации. Например, для мобильных энергетических средств (автомобили, тракторы, комбайны, самолеты) в зависимости от состояния дороги для спектральной плотности воздействия в вертикальном направлении они изменяются в пределах: а = 0,014 - 0,111: Ь = 0,029 - 0,14.Таким образом, уравнения (1) и (2), описывающие характер протекания процессов изменения скручивающей вал нагрузки и угла закручивания вала, справедливы для описания характера изменения скорости реверсирования вала приводного. агрегата и угла его поворота.Поскольку нагрузка на вал при его испытаниях задается реверсированием вала приводного агрегата (с учетом наличия маховой массы на свободном конце вала), а угол закручивания испытуемого вала - углом поворота вала приводного агрегата, то можно записать следующее:Й;= Йлакс(А з 1 п а оМ ь + В сов Ь сй );где Й- скорость реверсирования вала приводного агрегата;Яакс - максимальная скорость реверсирования;А, В - амплитуда колебаний скорости 5 реверсирования;а, Ь - эмпирические коэффициенты;о - угловая скорость вала приводного агрегата;1- время вращения вала, с; 10 а - угол поворота вала приводного агрегата;Гхмакс максимальный угол поворота вала приводного агрегата;С, 0 - амплитуда колебаний угла поворота вала приводного агрегата.При осуществлении способа испытуемый вал 5 устанавливают в опоры и жестко соединяют муфту 4 одним концом с приводным агрегатом 1 циклического возвратно- поворотного) действия - электродвигателем с реверсивной тиристорной системой 2 управления или силовозбудителем 3 с возвратно-поворотным действием выходного звена с возможностью регулирования угла его поворота, причем входное звено силовозбудителя связано с приводным агрегатом, не снабженным тиристорной системой управления, На свободном конце вала 5 неподвижно закрепляют маховик б, приводят вал в циклическое вращательное движение - реверсирование, задавая при этом закон изменения скорости реверсирования и угла поворота (управляемого электродвигателя или выходного звена силовозбудителя), имеющих синфазный характер, согласнО соотношениям (3) и (4). Это приводит к тому, что изменяются скорость и угол вращения маховой массы в обоих направлениях при реверсировании, что из-за ее инерционно-.40 сти приводит к нагружению испытуемого вала с изменением характера нагружения (уровень нагрузок и угол закручивания вала), идентичным характеру изменения скорости реверсирования и характеру 45 изменения угла поворота вала приводного агрегата, Поскольку согласно способу законы изменения скорости реверсирования и угла поворота вала приводного агрегата а идентичны эксплуатационным, режимы испытания максимально приближены к эксплуатационным, что увеличивает достоверность испытаний.Использование изобретения дает возможность более полно имитировать эксплуатационный характер нагружения валов машин при испытаниях, в результате чего повышается их достоверность.Формула изобретенияСпособ испытаний валов машин на усталость при круении, включающий установку вала в захваты с последующим реверсивным вращением с заданнь;ми имеющими слнфазный характер скооастью реверсирования и углом поворота вала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний скорость реверсирования и угол поворота вала задают соотношениями:ааааа=аксамакс(Азо ааа с с В оса Ьи с),я =ксмакс,к (С а 1 о ааа с + О соа Ь ска с),где Й с - скорость реверсирования вала приводного агрегата;Я - максимальная скорость реверсирования;А, В - амплитудные значения колебаний скорости реверсирования;а, Ь - эмпирические коэффициенты;а - угловая скорость вала приводного агрегата;т - время вращения вала;а - угол поворота вала приводного агрегата;Ячакс - максимальный ;гол поворота; С, О - амплитудные значения колебаний угла поворота вала приводного агрегата,1681174 едактор А, Огар Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина аказ 3306 ВНИИП Составитель И,ХрамцоваТехред М.Моргентал Корректор О.Ц Икр