Способ испытания торсионных валов на усталость и стенд для его осуществления

)5 0 01 М 19/00 Т Б ЕЛЬСТВУ 19но-исследователого машиностроЮ,М,Губарев, Гмин8) ьскийенияФ,Ваельство СССР3/32, 1976.АНИЯ ТОРСИОТЬ И СТЕНД ДЛ ЫХ ЕГО транспортном маши ь изобретения; торси ения его циклическим й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВ(46) 23,05.92. Бюл. М (71) Всесоюзный науч институт транспортн (72) А.Ф.Перепечко, силенко и Ю,Н,Исто (53) 620.178.322(088. (56) Авторское свидет М 626389, кл, 6 01 М (54) СПОСОБ ИСПЫТ ВАЛОВ НА УСТАЛОС ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: ностроении, Сущное онный вал до нагруж Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к стендам для усталостных испьтаний.Известен стенд для испытания торсионных рессор на усталость..Стенд содержит маховик, установленный в подшипники, боковые опорные кронштейны, механизм возбуждения резонансных колебаний и создания предварительных напряжений в испытуемых торсионных рессорах, которые соединяются одним концом с валом маховика.Недостатком известной конструкции является отсутствие возможности испытания торсионных рессор с закручиванием на углы, равные или большие углов закручива-ния, наблюдающихся при эксплуатации, что ограничивается углом закрутки второй рессоры из-эа необходимости закрутки первойрессоры на угол, в 2 раза превышающи номинал. н 9) И по 1 735734 А 1 2моментом предварительно нагружают двумя изгибающими моментами в двух плоскостях, проходящих через ось вала, при этом нагружение одним из изгибающих моментов происходит в одной плоскости, а другим - в плоскости, перпендикулярной первой, Стенд снабжен механизмами предварительного нагружения каждого торсионного вала изгибающими моментами, направляющими, опорными площадками и средствами перемещения механизмов нагружения изгибающими моментами, Механизм предварительного нагружения крутящим моментом выполнен з виде лебедки с двумя барабанами с автономным приводом. 2 с,п,ф-лы, 4 ил,. Указанныи стенд не и жепроизводить испытания с ияреальных нагрузок.Наиболее близким к изобретению явля. ется стенд для испытания торсионных валовна усталость, представляющий собой замкнутую кинематическую цепь, состоящую из редуктора предварительной закрутки,испытуемых торсионных валов. качающегосякоромысла, несущего инерционный вибратор, соединенные между собой гибкой передачей, Асимметрия циклов нагружения.обеспечивается предварительным закручиванием торсионов в захватах редукторов на рав.ные по величине, но противоположные познаку углы,Недостатки стенда в том, что он не позволяет воспроизводить перекосы и сдвигиторсионных валов, которые в реальных условиях эксплуатации гусеничных машин на 1735734гружают их дополнительными изгибными напряжениями,Указанные перекосы возникают от несоосности и смещения опор торсионного вала и неизбежны в процессе изготовления, а также вследствие деформации корпуса машины при ее движении по дороге.Недостатки этого стенда в том, что нагрузка от закручивания торсионных валов передается на червячные зацепления редуктора предварительной закрутки, что приводит к повышенному износу зубьев 5 10 червячного зацепления и уменьшению их прочности, а также к изменению угла закручивания торсионных валов при их длительных усталостных испытаниях, эа счет износа зубьев и уменьшения их прочности,Все зто не позволяет получить фактическую гамму напряжений от изгиба и круче 20 ния, необходимую для оценки нагруженности торсионного вала при выборе его параметров,Цель изобретения - повышение достоверности испытаний торсионных валов за счет приближения условий испытаний к реальным условиям эксплуатации их.Указанная цель достигается использованием способа испытаний, заключающегося в том, что вал до нагружения его 30 циклическим моментом предварительно нагружают двумя изгибающими моментами в двух плоскостях, проходящих через ось вала, при этом нагружение одним иэ изгибающих моментов производят в одной плоскости, а другим - в плоскости, перпендикулярной первой,Данный способ достигается стендом, который снабжен механизмами предварительного нагружения каждого вала изгиба 40 ющими моментами, при этом каждый механизм снабжен направляющими, опорными площадками и средствами их перемещения. Пассивные захваты опоры выполнены с рычагами.Механизм предварительного нагружения крутящим моментом выйолнен в виде 45 лебедки с двумя барабанами для намотки- с рычагом другого пассивного захвата идругим из барабанов,Один из механизмов предварительного нагружения изгибающим моментом выполнен в виде связанного с пассивным захватом поворотного кронштейна, ось шарнира которого перпендикулярна оси испытуемого вала, другой механизм предварительного нагружения изгибающим моментом выполнен в виде опорного кронштейна, установ 55 тросов, имеющими автономные приводы, один из тросов соединен с рычагом пассив ного захвата и одним из барабанов, адругой 50 ленного с воэможностью перемещения понаправляющим параллельно оси шарнирапервого механизма, а средство перемещения механизмов выполнено в виде винтов,взаимодействующих с опорными площадками и соответствующими кронштейнами, при .этом механизмы предварительного нагружения изгибающими моментами расположены последовательно со стороныпассивного захвата каждого испытуемоговала.На фиг,1 изображена принципиальнаясхема стенда, реализующего предлагаемыйспособ; на фиг.2 - схема нагружения испытываемого торсионного вала; на фиг,3 - боковая опора с механизмами нагруженияизгибающими моментами; на фиг,4 - разрезА-А на фиг 3,Нагружение торсионных валов указанным способом позволяет исследовать упругие характеристики валов и проводитьвыбор рациональных режимов заневоливания, а также исследовать влияниетехнологических перекосов опор валов и упругихдеформаций днища й блока подвески гусеничных машин на усталостную прочностьвалов,Стенд для испытания состоит иэ торсионных валов маховика 1 со сферическимиподшипниками, боковых опор 2, механизмапредварительного нагружения крутящиммоментом, выполненного в виде лебедки 7с двумя барабанами, механизма нагружения циклическим крутящим моментом, который содержит электродвигатель 3 привода,бесступенчатый привод 4, кривошипно-шатунный механизм 5, муфту 6 фрикционную,пульт 8 управления (не показан), стойки 9управления,Маховик 1 с активными захватами наего торцах выполнен в виде вала с наборомдисков, устанавливаемого на подшипниках,Установка различного числа дисков на валдает возможность регулировать резонансную частоту колебаний торсионных валов10, зависящую от жесткости торсионных валов и момента инерции маховика, Привод 4при помощи троса 11 сообщает маховикувозвратно-колебательное движение, восполняя потери энергии в опорах и на торсионных валах при установившемсядвижении.боковая опора 2 содержит поворотныйвал 12 с пассивным захватом 13 и рычагом14 для установки торсионного вала 10 ипредварительного нагружения его крутящим моментом с помощью тросов 23, поворотного кронштейна 17 с поворотом вокругоси 18 винтом 20, для предварительного нагружения торсионного вала изгибающиммоментом; опорный кронштейн 19 с пере-. мещением по направляющей 22 винтом 21, для предварительного нагружения вала изгибающим моментом в другой плоскости, рычаг 15 для фиксации торсионного вала относительно корпуса винтами 25 жестко на упор 16.Электродвигатель 3 приводит в колеба. тельное движение резонансную систему торсионный вал - маховик от среднего значения угла предварительно закрученного торсионного вала,Кривошипно-шатунный механизм 5 предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-колебательное и изменяет угол колебания торсионнь 1 х валов за счет поворота кривошипа при помощи червячной передачи (не показана).Бесступенчатый привод 4 обеспечивает совпадение собственной резонансной частоты системы торсион - маховик с частотой импульсов энергии, подводимой электродвигателем 3. Достигается за счет бесступенчатого регулирования числа оборотов.Муфта 6 фрикционная представляет собой набор фрикционных дисков, одни из которых имеют внутренние шлицы и сидят на валу, другие - наружные - сидят в барабане, Фрикционнэя муфта передает движение от кривошипно-шатунного механизма на маховик 1 при помощи троса 11, При поломке торсионноговала муфта пробуксовывает, обеспечивая сохранение привода.Лебедка 7 состоит из установленных на раме следующих агрегатов: .приводной асинхронный двигатель, тормоз ТКТГМ, редуктор лебедки, состоящий из червячной и планетарной передач и двух барабанов, расположенных на соосных валах.Стенд работает следующим образом.Устанавливают торсионные валы в гнезда активных захватов маховика 1 и гнезда пассивных захватов боковых опор 2. Вращением винта 20 разворачивают пассивные захваты 13 в каждой опоре 2 для приложения крутящего момента Мр.2 к торсионным валам с целью его изгиба. Максимальный угол перекоса + 10, Вращением винта 21 и вывинчиванием аналогичного винта сдвигают опорный кронштейн 19 в каждой опоре 2 для приложения изгибающего момента Миа к торсионным валам. Максимальная несоосность + 10 мм. Нажимают кнопку "Пуск" электролебедки 7 и производят выборку троса 23, Выключают электролебедку и осматривают трос: правильно ли он расположен по блокам и барабану, Включают электролебедку и производят закрутку торсионного вала. Угол поворота торсионного вал максимальный р макс = 800, При установ ке двух торсионных валов одинаковой длины и жесткости каждый закручивают на мако симальный средний угол ф ср макс = 40 и маховик разворачиваюг делением "40" против положения "0", При этом одновременно от соеднего положения сместятся заделки тросов на маховике 1 и фрикционной муфте 6. При подходе к заданному углу нажимают на кнопку "Стоп" электролебедки. 10 Вводят винтом 24 в шлицевое зацепление споворотным валом 12 рычаг 15. Опорный винт 25 упирают в корпус поворотного кронштейна 17 и подкладывают опорный брус 16 с прокладками. Опорный винт 25 освобож 15 дают от нагрузки, Включают реверс электролебедки, нажимают на кнопку "Пуск" электролебедки и освобождают трос от нагрузки. Нажимают кнопку "Стоп" электролебедки и рукоятку реверса устанавливают в нулевое положение, Рычагом переключения барабанов электролебедки выключают барабан, на ко- . тором производят работу и включают вто 20 рой барабан. Нажимают кнопку "Пуск" электролебедки и производят выборку троса от второго барабана, Следят за рычагом 25 14, Его необходимо стронуть с опорного бруса и всю нагрузку передают на трос, Выключают электролебедку. и осматривают 25 трос: правильно ли он расположен по блокэм и барабану. Выводят во второй боковой. опоре 2 винтом 24 из шлицевого зацепленияповоротного вала рычаг 15. Включают злектролебедку и,производят закрутку вто рого торсионного вала. Максимальный уголповорота второй опоры торсионного вала также р макс = 80, Если первая опора торсионного вала повернута на+800, а вторая - на -80, то при одинаковой длине и жестко сти торсионных валов маховик 1 займетсвое первоначальное положение "0", а торсионные валы закручены крутящим моменотом Мкр нэ средний угол Р ср.макс = 80, от которого ведется раскачка, Заделки троса 40 на маховике и фрикционной муфте займутисходное положение. При полходе к заданному углу закрутки нажимают на кнопку "Стоп" электролебедки, Вводят винтом 24 в шлицевое зацепление с поворотным валом 45 12 рычаг.15 данной боковой опоры. Опорный винт 25 упирают в корпус поворотного кронштейна 17:и подкладывают опорный брус 16 с прокладками, Опорныйвинт освобождают от нагрузки, Включают реверс электролебедки, нажимают на кнопку "Пуск" электролебедки и освобождают трос 55 от нагрузки. Нажимают кнопку "Стоп" электролебедки и рукоятку реверса устанавливают в нулевое положение. Выжимают1735734 педаль муфты 6 фрикционной. Нажимают кнопку "Пуск" электродвигателя 3. Рукояткой оборотов бесступенчатого привода 4 подбирают число оборотов, примерно соответствующее расчетной резонансной частоте, по формулеи - у ( об/мин) или ( цикл/мин),1 мгде 6 - приведенная жесткость системы торсионных валов, кг/см;1 - момент инерции маховика, кг/см с,2Отпускают педаль муфты фрикционной. Вращением рукоятки червячной передачи кривошипно-шатунного механизма 5 медленно выводят кривошип иэ нулевого положения, тем самым создавая раскачку маховика. Рукояткой оборотов бесступенчатого привода корректируют скорость соответствующей реальной резонансной частоте, что соответствует также минималь- ному току на амперметре, потребляемому электродвигателем 3.Формула изобретения 1. Способ испытания торсионных валов ча усталость, при котором один из концов испытуемого вала нагружают предварительным крутящим моментом, а другой - циклическим,отл ича ющийс ятем,что, с целью повышения достоверности испытаний за счет приближения условий испытаний к реальным условиям эксплуатации валов, вал до нагружения его циклическим моментом предварительно нагружают двумя изгибающими моментами в двух плоскостях, проходящих через ось вала, при этом нагружение одним иэ изгибающих моментов производят в одной плоскости, а другим - в плоскости, перпендикулярной первой,2. Стенд для испытания торсионных валов на усталость, содержащий маховик с активными захватами на его торцах для 8крепления одноименных концов испытуемых валов, боковые опоры с пассивнымизахватами для крепления других концов испытуемых валов, связанные с механизмом5 предварительного нагружения валов крутящим моментом, механизм нагружения циклическим крутящим моментом,взаимодействующим с маховиком, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжен механизмами10 предварительного нагружения каждого валаизгибающими моментами, направляющими, опорными площадками и средствами перемещения механизмов нагруженияизгибающими моментами, пассивные эа 15 хваты выполнены с рычагами, механизмпредварительного нагружения крутящиммоментом выполнен в виде лебедки с двумябарабанами для намотки тросов, имеющимиавтономные приводы, один из тросов соеди 20 нен с рычагом одного пассивного захвата иодним из барабанов а другой - с рычагомдругого пассивного захвата и другим из барабанов, один из механизмов предварительного нагружения изгибающим25 моментом выполнен в виде связанного спассивным захватом поворотного кронштейна, ось шарнира которого перпендикулярна оси испытуемого вала, другоймеханизм предварительного нагружения30 изгибающим моментом выполнен в видеопорного кронштейна, установленного своэможностью перемещения по направляющим параллельно оси шарнира первогомеханизма, а средство перемещения меха 35 ниэмов выполнено в виде винтов, взаимодействующих с опорными площадками исоответствующими кронштейнами, приэтом механизмы предварительного нагруженил изгибающими моментами располо 40 жены последовательно со стороныпассивного захвата каждого испытуемоговала,1735734 Редактор Н.Рогулич Р Корректор М. ксимишинец ои Заказ 1811 ВНИИСоставитель А.ПерепечкоТех ед М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10