Способ износоусталостных испытаний материалов

(19) 17970 А 1)Л 0 3 5 ГОсудАРстВеннОе пАтентнОеВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ В(71) Белорусский инстилезнодорожного трансп(56) 1. Авторское свидет1"ч. 1341538, кл. С 01 К 32. Уотерхауз Р.Б, ФрЛМашиностроение, 19 и, бут инженеррта льство ССС 56. 1986. еттинг-корр86, с.80 - 82, ТАЛОСТН ия. Х ИСИ тноситель(57) Изобретение относится к области износоусталостных испытаний материалов в машиностроении и может быть использовано для оценки работоспособности элементов узла трения типа шток - подшипник скольжения поршневых машин, Этот способ позволяет приблизить условия испытания к эксплуатационным ввиду реализации трения скольжения при возвратно-поступаИзобретение относится к области износоусталостных испытаний материалов и может быть использовано для оценки работоспособности элементов узла трения типа шток - подшипник скольжения поршневых машин.Известен способ износоусталостных испытаний материалов, заключающийся в том, что цилиндрический образец приводя г во вращение, нагружают изгиба)ощей силой, а к рабочей его зоне с противоположных сторон прижимают два вкладыша, при этом нагрузку на вкладыши создают с помощью присоединенных к ним инерционных масс, которым сообщают тельном движении в сочетании с осевым нагружением образца циклической сило Способ реализуют следующим образом, О разец например цилиндрический или призматический, нагружают осевой циклической силой Р заданной величины с требуемым коэффициентом асимметрии цикла. С противоположных сторон к образцу прижима 1 от два вкладыша силами О, равными по величине и противоположными по направлению, Вкладыши монтируют в корпусе подшипника таким образом, что создается разъемный подшипник скольжения. Этому подшипнику, содержащему вкладыши, сообщают возвратно-поступательное движение со скоростью Ч относительно срединной точки, расположенной на линии первоначального контакта вкладыша с образцом, при этом амплитуда А перемещений вкладыша должна удовлетворять условию недопущения потери устойчивости при испытаниях. 3 ил. полнительное вращение о но и образца.Недостаток этого способа состоит в том, что реализуется трение скольжения при вращательном движении элементов узла трения, что не позволяет имитировать процессы трения скольжения при возвратно-поступательном движении, т.е, применительно к таким изделиям, как шток-сальник поршневых машин.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ износоусталостных испытаний материалов (испытания на фреттинг-усталость), заключающийся в том, что цилиндрический=3,140.0025 Х+А= Хо+А7 аксимальное зна ние сжи 4сти матес 3/4 = 0,01/еции;м -площад го сечения ша на необходибы испытувости при 5 енная длиназанном выше хо+А а испытафиг,1, На, 2 - вклаобразец, на котором с двух противоположных сторон выполнены плоские лыски, нагружают осевой циклической силой, а к еголыскам прижимают мостики фреттинга.Недостаток этого способа состоит в 5том, что мостики фреттинга. испыты ва ютлишь микроперемещения относительнопродольной оси образца, обусловленныевеличиной его осевой деформации, т.е. процесс грения скольжения при достаточно 10большой длине хода не реализуется,Кроме того, мостики фреттинга контактируют по полоске малой протяженности, апоэтому не имитируют конструктивных особенностей подшипникового узла. 15Целью изобретения является приближение условий исйытания к эксплуатационным при работе узлов шток-.сальник(шток - подшипник скольжения).Поставленная цель достигается тем, что 20длинномерный образец материала нагружают осевой циклической силой Г, к его рабочей поверхности с противоположных сторонприжимают два вкладыша и создают на нихнормальные нагрузки О, равные по величине и противоположные по .направлению,при этом определяют коэффициент трения 1пары образец - вкладыш, расстояние Хо точки первоначального контакта вкладышей собразцом от одного из концов образца, и 30сообщают вкладышам возвратно-поступательное движение относительно точки первоначального контакта вкладыша собразцом, при этом амплитуда А перемещения вкладышей должна удовлетворять условию где Рм - мсжмающей силы;Е - модуль нормальной упруриала образца;Г и 1- площадь его поперечнои радиуса инерции;Ч - среднее давление вкладверхность образца;ц 1 - удельная сила трения.Указанное условие являетсямым и достаточным для того, чтоемый образец не потерял устойчдействии Рм" и ц 1,На фиг.1 представлена схения; на фиг,2 и 3 - разрез А-А нфиг.1-3 обозначено: 1 - образедыши подшипйика скольжения,Способ реализуют следующим образом.Образец 1, например, цилиндрический (фиг.2) или призматический (фиг,З), нагружают осевой циклической силой Р заданной величины (фиг.1) с требуемым коэффициентом асимметрии цикла. С противоположных сторон к образцу прижимают два вкладыша 2 силами О, равными по величине и противоположными по направлению, Вкладыши монтируат в корпусе подшипника (на фиг, не показан) таким образом, что создается разьемный подшипник скольжения. Этому подшипнику, содержащему вкладыши, сообщают возвратно-поступательное движение со скоростью Ч (см, фиг.1) относительно срединной точки с координатой Х, расположенной на линии первоначального контакта вкладыша с образцом, при этом амплитуда А перемещений вкладыша должна удовлетворять условию (1).П р и м е р. Способ реализуют при испытании циклических образцов диаметром б = 10 мм = 0,01 м, изготовленных из стали, для которой Е = 2 10 Н/м . Вкладыши - чу 1 ггун, при этом среднее контактное давление о = 100 10 Н/м и 1 = 0,1. Наибольшая сжимающая сила при испытаниях Рмакс = 20 кН. Образец в испытательной машине имеет один защемленный конец, а другой - шарнирно опертый. Тогда, согласно формуле (1), имеем где= ЮТ = = 0,0025 м1= ( лб) /32 - радиус иРо = ( л б )/4 = О;78 10 поперечного сечения образцаЭто означает, что привед образца должна быть (при ука закреплении концов)1797008 Хо+А= от срединной тоазца; еречного сечен и образца;льной упругос матеьное значени жиние вкладыша на ния пары образ. Если принять Хо = 1/2 = 0,044 м, то А = 0,044 м, Таким образом, потеря устойчивости образца не наступит, если при координате Х = 0,044 м амплитуда перемещений вкладышей не превысит 0,044 м, общая рабочая длина образца должна быть при этом =- 0,088 м.В результате испытаний изучают влияние величины нормальных напряжений от циклической осевой силы Р и контактных напряжений от контактной нагрузки 0 при заданной скорости Ч скольжения на надежность элементов узла трения по критериям сопротивления усталости и износостойкоФормула изобретения Способ износоусталостных испытаний материалов, заключающийся в том, что испытывают на усталость длинномерный образец путем нагружения его осевой циклической силой, одновременно прижимают к его рабочей поверхности с противоположных сторон два вкладыша и прикладывают к вкладышам нормальные нагрузки, равные по величине и противоположные по направлению, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным условиям эксплуатации пары шток - сальник, сообщают вкладышам возвратно-поступательное перемещение относительно срединной точки, расположенной на линии первоначального контакта вкладыша с образцом, а амплитуду А этого перемещения выбирают из условия; сти. Процесс трения может быть реализован как со смазочным материалом, так и без него. Информативность испытаний расширяется, если варьировать и скорость сколь жения, изменять материал вкладыша иобразца.Таким образом, предложенный способпозволяет приблизить условия испытания к эксплуатационным для ряда изделий, на пример, узлов шток - подшипник скольжения шток-сальник), ввиду реализации трения скольжения при возвратно-поступательном движении в сочетании с осевым нагруМением образца циклической силой, 15 где Хо - расстояниеодного из концов обрГ - площадь попразца;- радиус инерц 1Е - модуль нормариала образца;сжРиакс максиммающей осевой сильо - среднее давлверхности образца;1 - коэффициентвкладыш,1797008 4 ЬГ Составитель Л. СосновскийТехред М,Моргентал Корректор М.Ткач акт ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,Пр аказ 648 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5