Стенд для испытания шатунов на циклическую прочность

9 (И) 6 я) С 01 И 13/ й КОМИТЕ И ОТНРЫТи ГОСУДМфСТВЕНт айюввюПРИ ГННТ ОСМ ИСАНИ ТУНОВ пыта тен- личе зяистве ельс- поза нкауска ин и В.К, 1088.8,идетельст О И 13/О ьнымние о СССР 1982.(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПТАНИЯ ЧАЦИКЛИЧЕСКУЧ) ПРОЧНОСТЬ(57) Изобретение относится к ительной технике, в частности кдам для испытания шатунов на цикую прочность. Цель изобретениявышение достоверности испытанийсчет приближения испытаний к реусловиям работы шатунов. Изобре170041 б позволяет повысить эдйективность идостоверность получаемых результатовиспытаний шатунов на усталостную прочность путем включения в стенд дополнительного возбудителя циклическойнагрузки в виде неуравновешенных шкивов 14, синхронизированных между со,бой и закрепленных к нижней головкеиспытуемого шатуна 5 посредством Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания шатунов на циклическую прочность.Известно устройство для испытания шатунов на циклическую прочность соф 20 держащее средства для установки испытуемого шатуна на станине и связанный с ним центробежный возбудитель циклической нагрузки, выполненный в виде неуравновешенного шкива. Приводной неуравновешенный шкив установлен на валу, конец которого раз" мещен в отверстии нижней головки шату , на, а в число элементов средства для установки испытуемого шатуна на ста 30 нине стенда входят три других испытуемых шатуна.Такое выполнение стенда вызывает нАгрев нижней головки шатуна за счет трения вала в отверстии нижней головки шатуна и приводит к перекосу конца вала в этом отверстии за счет разброса размеров межцентровых расстояний шатунов, .устанавливаемых на стенде, Вследствие неодинакового расположения испытуемых щату 40нов на данном стенде относительно неуравновешенного шкива условия ихиспытания (нагружения) различны. Поэтому стенд не обеспечивает получениядостоверных результатов испытаний.45Наиболее близким к предлагаемомуявляется стенд для испытания шатуновна циклическую прочность, содержащийсредство для установки испытуемогошатуна на станине и связанный с нимцентробежный возбудитель циклическойнагрузки, выполненный в виде неуравновешенного шкива, средство дляустановки испытуемого шатуна выполнено в виде коромысла, размещенногона станине и имеющего отверстие вего средней части, элементы лля шарнирной связи одной головки шатуна со втулок 12 и подшипников 13 качения.Работа дополнительного возбудителяциклической нагрузки согласована сработой основного нагружателя испытуемого шатуна 5 - гидроцилиндра,который расположен параллельно осииспытуемого шатуна 5 и перпендикулярно осям нагрузочного стержня б икоромысла 3, 2 ил,станиной, стержень, одним концомустановленный в отверстиях коромысла и другой головки шатуна, а другим шарнирно связанный со станинойУи пружины для упругой подвески свободного коромысла относительно станины,Приводной неуравновешенный шкив стенда смонтирован на подшипниках качения,Однако при таком выполнении стенда не воспроизводится реальная нагрузка шатуна, так как центробежный возбудитель циклической нагрузки в виденеуравновешенного шкива способеннагружать испытуемую деталь силой1изменяющейся по величине и направлению аналогично синусоиде, т.е.испытуемый шатун подвергается толькорастяжению-сжатию,а величины силы,если пренебречь гравитационными силами (силой тяжести нагружателя стенда) как при растяжении шатуна, таки при сжатии равны, и происходит испытания не шатуна, а щатунных болтовна растяжение. Действительную суммарную силу, воздействующую на нижнюю головку шатуна при работе двигателя, в любом положении коленчатого вала описывает годогра сил, действующих на щатунный подшипник. Кроме того, реальная нагрузка шатуна невоспроизводится потому, что не учтено влияние инерционных сил, возникающих при работе двигателя в кривошипно-щатунном механизме, в частности шатуне, которыми при оборотах коленчатого вала автомобильных карбюраторных двигателей, достигающих 32006000 об/мин, а в отдельных случаях900012000 об/мин, пренебречьнельзя, Учесть инерционные силы необходимо и потому, что на нижнейголовке сосредоточено около 757 массышатуна. В результате действующихсил при работе кривощипная головкашатуна подвергается изгибу и растяжению в среднем сечении кривошипной Крышки от действия сил инерции воз-. вратно-поступательно движущихся масс, Ероме того, центробежный возбудитель циклической нагрузки, применяе.мый для создания сил величиной несколько тонн и более, не является безопасным из-за больших инерционныхсил.Цель изобретения - повышение досто. верности испытаний за счет приближения испытаний к реальным условиям работы шатунов. 15Стенд для испытания шатунов на циклическую прочность, содержащий уста.новленное на основании коромысло с концевой частью, стержень, снабженный посадочным местом для кривошип О ной головки испытуемого шатуна и одним концом установленный в отверстии коромысла, а другим шарнирно связанный с основанием, элементы для шарнирной связи поршневой головки шатуна с 25 основанием, пруяяны для упругой подвески концевой части коромысла относительно основания, центробежный возбудитель циклической нагрузки в виде неуравновешенного шкива, установленного на стержне, дополнительно снабжен пульсатором, гидроцилиндром и обоймой, гидроцилиндр гидравлически связан с пульсатором, шток гидро-. цилиндра шарнирно соединен с обоймой, обойма размещена на стержне, при этом ось гидроцилиндра расположена параллельно прямой, проходящей через ось элемента шарнирной связи поршневой головки шатуна и ось посадочно го места для кривошипной головки шатуна и перпендикулярно осям стержня и коромысла, а центробежный возбудитель циклической нагрузки выполнен в виде двух синхронизированных между 45 собой шкивов, размещенных с двух сторон посадочного места для кривошипной головки шатуна. Положительный эщфект, заключается в создании условий испытания шатунов на циклическую прочность, приближенных к реально существующим, Применение гидравлического нагружателя шатуна совместно с дополнительными центробежными возбудителями циклической нагрузки нижней головки шатуна . позволяет воспроизводить любую нагрузку на шатун с учетом сил инерции. При включении стенда одновременно включается и испытательная машина, генерирующая импульсы давления, передаваемые в гидроцилиндр нагружения, и привод центробежного возбудителя циклической нагрузки, Воздействие штока гидроцилиндра нагружения на нагрузочный стержень посредством последнего передается на шатун. Испытуемый шатун нагружается продольно оси последнего согласно выбранному и заданному испытательной машине режиму нагружения в зависимости от числа тактов двигателя, степени нагружения, а также скоростного режима работы двигателя. Так как оси штока гидроцилиндра и испытуемого шатуна параллельны, а ось стержня нагружения им перпендикулярна, заданный закон нагружения сохраняется. Так как ось коромысла перпендикулярна оси испытуемого шатуна, нагружение на коромысло практически отсутствует, что также способству"lет сохранению закона нагружения.Возбудители циклической нагрузки,например центробежные, выполненные в виде неуравновешенных шкивов, кре пятся к нижней головке шатуна посред. ством втулок и подшипников качения. Возбудители циклической нагрузки на-. гружают нижнюю головку. шатуна циклической силой, аналогичной инерционным силам, изменяющейся по окружности нижней головки шатуна, Рабо" та возбудителя. циклической нагрузки нижней головки согласована с работой испытательной машины для вос-, произведения реальной нагрузки шатуна,.так как и осевая нагрузка шатуна, и направление инерционных сил зависят от угла поворота коленчатого вала, Согласование возбудителей циклической нагрузки осуществляется с целью исключения появления разворачивающего и изгибающего шатун момента сил,На фиг,1 представлена схема стенда для испытания шатунов, на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг,1,На станине,1 с помощью пальца 2 смонтировано коромысло 3, Палец 4 предназначен для установки верхней головки испытуемого шатуна 5 на станине, Нагруэочный стержень 6 одним кольцом шарнирно связан со станиной 1. Другой конец стержня 6 размещен в отверстии, коромысла 3 и в отверстии5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 нижней головки испытуемого шатуна 5,К нагрузочному стержню 6 через обойму 7 шарнирно прикреплен шток 8нагруэочного гидроцилиндра 9, подключенного к пульсатору испытательной машины (не показана), Ось штока8 гидроцилиндра 9 параллельна осииспытуемого шатуна 5 и перпендику,лярна оси нагрузочного стержня 6, аось коромысла 3 перпендикулярна осямшатуна 5, стержня 6 и штока 8, Конец, 10 коромысла 3 связан со станиной 1через пружины 11, обеспечивающие. упругую подвеску этого конца коромысла. К нижней головке испытуемого,шатуна 5 с помощью втулок 12 и под,шипников 13 качения прикреплены не уравновешенные шкивы 14 (центробежные возбудители циклической нагруз ки). Стенд имеет датчик 15 для отключения привода неуравновешенных шки вов 14 н испытательной машины при де формации испытуемого шатуна, пре вышающей заданное значение.Стенд работает следующим образом,Испытуемый шатун 5 устанавливаютпосредством пальца 4 на станине,, Стержень 6 размещают в отверстии коромысла 3 и отверстии нижней головки шатуна 5, предварительно к которой прикреплены неуравновешенные шкивы 14 посредством втулок 12 и подшипников 13 качения, С.пуском испытательного стенда включается привод(не показан) вращения дополнительного средства нагружения - шкивов 14.Импульсы давлениягенерируемые пульсатором 16, в гидроцилиндре 9 превращаются в возвратно-поступательное,перемещение штока 8, вследствие чегопосредством стержня 6 шатун 5 нагружается согласно заданному режиму,Геометрия взаиморасположения узлов(деталей) стенда сохраняет заданныйзакон нагружения,Центробежные возбудители цикличес"кой нагрузки - неуравновешенные шкивы 14, нагружая нижнюю головку шатуна, работают согласованно с пульсатором 16 стенда и вращаются с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала двигателя (частоте работы пульсатора), если испытываются шатуны компрессора, поршневого насоса или двухтактного двигателя внутреннего сгорания, или вращаются счастотой, в два раза большей частоты работ пульсатора, если испытываетсяшатун четырехтактного двигателя,Вследствие этого как частота нагружения шатуна, так и направление на"-грузки согласованы, вследствие чегообеспечиваются реальная нагрузка шату"на и достоверные результаты испытаний.В процессе испытаний при достижениидеформации шатуна заданного значе-.ния датчик отключает стенд,Предлагаемый стенд позволяет рас"ширить диапазон воспроизведениядействующих нагрузок на шатун, повысить безопасность работы устройства за счет использования в качестве нагружателя гидроцилиндра, Такимобразом, применение стенда повышаетэффективность испытаний, так как полностью воспроизводится любая реальная нагрузка на испытуемую деталь,Ъ том числе с учетом сил инерции,и, следовательно, результаты испытаний являются достоверными. Формула изобретения Стенд для испытания шатунов нациклическую прочность, содержащий установленное на основании коромыслос концевой частью, стержень, снабженный посадочным местом для кривошипнойголовки испытуемого шатуна и одним,концом установленный в отверстии коромысла, а другим шарнирно связанныйс основанием, элементы для шарнирнойсвязи поршневой головки шатуна соснованием, пружины для упругой подвески концевой части коромысла относительно основания, центробежныйвозбудитель циклической нагрузки ввиде неуравновешенного шкива,. установленного на стержне, о т л и ч г ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний за счетприближения испытаний.к реальным условиям работы шатунов, он снабжен пульсатором, гидроцилнндром и обоймой, гидроцилиндр гидравлически связан с пульсатором, шток гидроцилиндра шарнирно соединен с обоймой, обойма размещена на стержне, при этом ось гидроциликдра расположена параллельно прямой, проходящей через ось элемента шарнирной связи поршневой головки шатуна и ось посадочного места для кривощнпной головки шатуна и перпендикулярно осям стержня,и коромысла, а центробЕжный возбудитель циклической нагрузки выполнен в.виде двух синхронизированных междусобой шкивов, размешенных с двух Составитель Б.БарабановКорректор Л.Па едактор И.Чу Подпи по изобретениям и о -35, Раушская наб.,о ГКНТ СССР ытиям 4/ оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарин аказНИИПИ 61осударстве11 Тир ажого комитета35, Москва,сторон посадочного места для кривошипной головки шатуна.