Способ испытания деталей и узлов машин

,0 16.7 (088.8)ич И.П СолонскПроектированиетракторов, МН- 156. А,С,. Войч универсаль ука и техни(54)СПОСО ЛОВ МАШ (57) Изобр деталей и у ность и мо строении, производи тенсифика ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС Б ИСПЫТАНИЯ ДЕТАЛЕИ И УЗ етение относится к испытаниям злов машин на контактную прочжет быть использовано в машино- Цель изобретения - повышение тельности испытаний за счет инции спектра нагружения. ПриклаИзобретение относится к испытаниям деталей и узлов машин на контактную прочность и может быть использовано в машиностроении.Цель изобретения - повышение производительности испытаний эа счет интенсификации спектра нагружения.На фиг.1 приведена кривая, характеризующая работу узла, например, подшипника качения; на фиг,2 - формализованная эксплуатационная кривая; на фиг.3 - процесс суперпозиции высоко- и низкочастотных колебаний, а также их полупериоды; на фиг.4 - частный случай суперпозиции - модулирование колебаний; на фиг.5 - две формализованные кривые нагружения деталей, полученные наложением формализованных основной и дополнительной нагрузок, на дывают к деталям и узлам испытываемых машин основную переменную нагрузку, сформированную как выборку из статистического закона нагружения. Накладывают на нее дополнительную нагрузку в виде суперпоэиции двух полупериодов гармонических колебаний, минимальное соотношение частоты которых 1:3, а углы смещения радиусов-векторов этих колебаний для одного типа деталей выбирают постоянными. Кроме того, дополнительная нагрузка может быть в виде полупериодов модулированных гармонических колебаний. Ускоряющее действие предложенного метода обеспечивается удвоением количества макро- и микропереходных процессов, а также переменной основной нарузкой. 1 э и. ф-лы, бил,фиг,б - схема системы для реализации предлагаемого способа,Испытательные машины 1-3 через исполнительные механизмы 4 - б и электрогидравлические преобразователи 7 - 9 связаны с управляющей вычислительной машиной 10, которая генерирует сигнал, несущий основную нагрузку, Дополнительные сигналы формируют генераторы 11 и 12, а также двухполупериодный выпрямитегь 13 с регулируемым нелинейным сопротивлением. Последний обеспечивает одностороннюю пульсацию сигналов с удвоенной частотой. Нелинейное сопротивление, встроенное в этом выпрямителе, позволяет осуществлять модуляцию дополнительного сигнала. Кроме прямых, в схеме есть обратная связь между исполнительными механизмами 4-61626100 и управляющей машиной 10, В зависимости от комплектирующей аппаратуры управляющий сигнал может быть по току или напряжению, Таким образом, приведенная схема позволяет имитировать любой сложный 5 процесс нагружения, а также форсировать испытания путем увеличения параметров нагружения, В любом случае, благодаря наложению полупериодов, количество переходных режимов увеличивается в 2 раза, 10В подвижных соединениях механизм ускоряющего действия дополнительной нагрузки действует по следующей схеме; интенсификация износа, раскрытие зазора в трущихся парах, накопление продуктов из носа в смазке, ухудшение динамики узла и выход из строя слабого звена, В неподвижных соединениях высокочастотные нагрузки стимулируют появление так называемой фреттингкоррозии, которая также ускоряет 20 разрушение испытываемого узла.На кривой, характеризующей изменение эксплуатационной нагрузки в узле или детали, строят нижнюю огибающую, Определенный участок этой кривой разбивают 25 на интервалы одинаковой продолжительности и ординату каждого иэ них рассматривают как составляющую выборки, подчиняющуюся какому-нибудь закону распределения, Известными методами находят этот закон, 80 его параметры и проводят проверку на достоверность. Пусть это будет, например, нормальный закон х =о 2зп (Р/1 т +у+01 зп (Ю 2 т +%),35 И - %п ) 1(х) =-) е 2 з 2 г 2 52 -По параметрам полученного закона строят новую выборку путем разыгрывания составляющих случайным методом, например, Монте-Карло. Аналитически эта формула имеет вид х=5 Ф (В - 0,5)+гтбазгде е - основание натуральных логарифмов;х - параметр нагрузки;Я - среднеквадратичное отклонение параметра нагрузки;Н - случайное число от 0 до 1;ф - обратная функция Лапласа.Общее время Тц действия блока нагрузок принимают, исходя из опыта эксплуатации испытуемого узла или детали, равным 4-8 ч, Время действия одной ступени рассчитывают как случайную величину по фср- муле Т ( В - В -)свкгде К - количество Значений параметра х в выборке,По этим данным строят блоки нагружения детали основной нагрузкой. Значения нагрузки кол ебл ются с л у ч а й н ы м образом вокруг х базового,За параметр нагрузки принято контактное напряжение - средняя обозначена как %При отсутствии экспериментальных данных о нагружении детали или узла необходимо установить пределы изменения основного параметра нагрузки и найти его среднее или базовое значение. После этого построение блоков нагружения производится по описанному методу. На полученную формализованную кривую накладывают до-олнительную нагрузку, которая формируется следующим образом.Низкочастотные 2 о 1 и высокочастотные 2 о 2 колебания представляют в виде гармонических процессов, Определение частоты и амплитуды производится по методу, например, полных циклов с выделением только двух первых амплитуд с их частотами,Суперпозицию гармоник производят сЛ постоянным смещением, например, - , харак 1 ерным для эксплуатационного спектра. Аналитически это выглядит так: где х текущая ордината спектра;О 1, 72- амплитуды колебаний первой и второй гармоник;1 И 1, Ф/2 - частоты колебаний первой и второй гармоник;р - начальный угол смещения оадиусавектора первой гармоники (в данном случае л /2);р - начальный угол смещения радиуса- вектора второй гармоники (р = С),Колебания начинаются с фаэ ро =- л/2 и р= О, Начальное смещение радиуса-вектора обеих гармоник л /2, амплитуда 2 (о 1 + о 2 ) для суперпоэицли и амплитуда 01 +02 для суперпоэиции полупериодов,Если амплитуда, частота или фаза одной гармоники периодически изменяется во времени, причем период изменения достаточно велик по сравнению с периодом процесса. то имеют модулированные колебания, Этот частный случай полигармонических колебаний необходим для имитации пульсирующей нагрузки нз детали, например, наподшипники полуоси автомобиля, едущегопо булыжнику,Высокая частотная несущая гармоника самплитудой 2 Ог модулируется низкочастотнойгармоникой с амплитудой О 1 + О 2 ( 1 + гп ), 5Соотношение частот постоянное 1:10, а амплитуда соответствует коэффициенту модуляа 1 - агции п 1 - +, Верхняя граница частотО 1 +О 2определяется, кроме эксплуатационногоспектра нагружения, также воэможностямипринятой схемы реализации, Например,при использовании в схеме электрогидравлических преобразователей она не должнапревышать 300 Гц из-за опасности входасистемы в резонанс, Во избежание этогоявления минимальное соотношение частотколебаний у гармоник должно быть 1;3.Аналитически модулированный по амплитуде сигнал выглядит так: несущий высокочастотный О 2 8 п ( И/11+ у модулируется.низкочастотным О 1 сов И/2 т.Формула колебания нагрузки принимает вид25х 1 =Ог(1+ п 1 сов И/21) эп(И/1 с+р),где х - мгновенное значение переменнойвеличины (сигнал тока или напряжения):02 - амплитуда;30п 1 - коэффициент глубины модуляции;И/1 - несущая частота;р - фаза;И/2 частота модуляции."5В этой формуле абсолютная величинадополнительной нагрузки колеблется отАмин = О 1 ( 1 - П 1) дО Амакс = О 1 (1 + П 1), ПРИЧЕМцуги или пакеты волн идут периодическиравномерно. При частотной или фазовой 40модуляциях картина будет другая.Общий вид аналитической зависимостиследующий:45О =Я Ф (Й 05)+Обаэ+(для модулированной дополнительной нагрузки),Дополнительная нагрузка в каждом из уравнений выступает в виде полупериодов колебаний, Это позволяет, не меняя энергетических показателей спектра дополнительной нагрузки (площадь, ограниченная полупериодами), вдвое увеличить число переходных процессов, возникающих в испытуемом узле. При необходимости форсирования дополнительной нагрузки полупериоды можно увеличить в нужное число раэ.Применение предложенного способа, наприл 1 ер, при испытании подшипников качения на автоматизированной станции позволяет .вместе с другими факторами сократить испытания до 10 раз и больше.Формула изобретения1. Способ испытания деталей и узлов машин путем приложения к ним основной нагрузки, сформированной как выборка из статистического закона нагружения, а также наложения на нее дополни 1 льной нагрузки в виде периодических чизковысокочастотных колебаний с л 1 алыми амплитудами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности испытаний за счег интенсификации спектра нагружения, дополнительную нагрузку прикладывают в виде суперпоэиции двух полупериодов гармонических колебаний, минимальное соотношение частот у которых составляет 1;3, а углы смещения радиусов-векторов колебаний для одного типа деталей постоянны.2. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительную нагрузку прикладывают в виде полупериодов модулированных гармонических колебаний,1626100 рг 1 Составитель Т.Хромоведактор А.Козориз Техред М,Моргентал Корректор Т, П Заказ 271 Тираж 348 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ри ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10