Образец для испытаний валов на усталостную прочность — SU 1733963 (original) (raw)
( 9) 3/32 ТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ твенное лей "РеАЛ ытательоваться Очность ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕАВТОРСКОМУ СВИД(56) Авторское свидетельство СССРМ 1357781, кл. 0 01 й 3/32, 1986.(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙНА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ(57) Изобретение относится к испной технике и может быть испольпри испытаниях на усталостную и Изобретение относится к испытательной технике и является дополнительным к авт. св. М 1357781,Известный образец для испытаний на усталостную прочность содержит соединенные галтелями соосные цилиндрические участки, выполненные поочередно двух типоразмеров, на больших из которых имеются сквозные отверстия, оси которых расположены в центрах симметрии этих участков перпендикулярно оси образца. Этот образец имеет следующие недостатки: неполная реализация возможности ускорения испытаний; необходимость проведения испытаний на мощных машинах; затрудни- тельносФЬ контроля внутренних напряжений в образце; пониженная достоверность результатов испытаний,Первые два недостатка и отчасти третий обусловлены высокой жесткостью образца на прямой изгиб, что в недостаточной степеколенчатых валов. Целью изобретения является приближение условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленчатых валов, Образец содержит чередующиеся соосные цилиндрические участки 1 и 2 двух типоразмеров, соединенные галтелями 3, На участках 1 большего типоразмера имеются сквозные отверстия 4, оси которых проходят через центры симметрии этих участков перпендикулярно оси образца, обращены в одну сторону и сообщены с соответствующими отверстиями прорези 5, плоскости которых перпендикулярны оси .образца, Два ближайших участка 2 меньшего диаметра имитируют шатунную и коренную шейки коленчатого вала, а участок 1 между ними - щеку коленчатого вала. 2 ил. ни имитирует характеристики жесткости реального коленчатого вала,Пониженная достоверность результатов испытаний известного образца определяется тем, что его форма качественно отличается от формы реального коленчатого вала, У известного образца опасные сечения проходят через элемент, представляющий собой замкнутый контур, а у реального коленчатого вала шейки соединены незамкнутыми конструктивными элементами. Соответственно характер напряженного состояния будет разным, а значит и усталостнйе характеристики будут значительно отличаться, что снижает достоверность результатов испытаний.Целью изобретения является прибли- жение условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленчатых валов,Эта цель достигается тем, что в известном образце для испытаний валов на уста10 15 лостную прочность, согласно предложению,на участках большего диаметра выполненыобращенные в одну сторону и сообщенныес соответствующими отверстиями прорези,плоскости которых перпендикулярны осиобразца,Достижение положительного эффектапо предложению определяется тем, что участок с отверстием после выполнения прорези становится из замкнутого контуранезамкнутым. При деформации от момента,приложенного к меньшим участкам в плоскости, перпендикулярной отверстию, жесткость такого образца нэмногоуменьшается. Поэтому, при прочих равныхусловиях для ега испытаний необходимыменьшее время и меньшая мощность испытательной машины.Отмеченное снижение жесткости, а также то, что прорези придают образцу осевуюасимметрию, делают его намного более"сжатии" разреза при возникновении напряжений соответственно растяжению исжатию. В соответствии с этим можно поизменению ширины прорези в процессе нагружения определить знак и оценить численное значение внутренних напряжений вобразце на каждом этапе его изготовленияпри различных видах обработки.Прорези качественно изменяют харак-.тер деформирования материала образца вобласти опасных сечений, при "замкнутомконтуре" происходит попеременно "Растяжение - сжатие" по всему сечению, а принезамкнутом-изгиб, т,е. деформация, характерная для щек реальных коленчатых валов,Таким образом более точно имитируется напряженное состояние, определяющеедолговечность моделируемых деталей. Этозначит, что испытания дают более правильное представление о соотношении усталостной прочности при различныхматериалах, конструктивных и технологических решениях, что повышает достоверность результатов испытаний.На фиг. 1 показан образец, общий вид,на фиг. 2 - фрагмент образца в напряженном состоянии.Образец содержит соосные цилиндрические участки 1 и 2 Выполненные поочередно двух типоразмеров и соединенныегалтелями 3, На участках 1 большего типоразмера имеются сквозные отверстия 4 сосями, проходящими через центры симметрии участков 1 перпендикулярно оси образца. На каждом участке 1 большеготипоразмера по одну сторону от оси образ 25 30 40 45 50 55 ца выполнены сквозные прорези 5, перпендикулярные указанной оси до сообщения их с отверстиями 4,При такой конструкции образца два ближайших участка 2 меньшего диаметра имитируют шатунную и коренную шейку коленчатого. вала, а участок 1 большего диаметра - щеки коленчатого вала, к которым примыкают эти шейки. Имитация щеки достигается за счет выполнения отверстия 4 и прорези 5, которые имитируют "коленчатую" форму участка 1.Для испытания образец зажимают в машине за участки 2 меньшего размера, Изгиб образца производится в плоскости, перпендикулярной осям отверстий 4. В таком случае на каждом участке 1 большего типоразмера происходит деформация изгиба, которая сосредотачивается в основном в областях 1 и 2 фиг, 2) с опасными сечениями, Момент сопротивления в этих сечениях подбирают за счет изменения диаметра отверстий 4 так, чтобы он был равен моменту сопротивления в опасном сечении моделируемого реального коленчатого вала.Момент сопротивления образца при кручении определяется диаметром поперечных сечений по галтелям, Возникновение внутренних напряжений на этапах изготовления, поверхностной обработки и испытаний образца вызывает взаимный поворот разделенных прорезью частей участка образца, который можно количественно оценить по изменению расстояния "о" между краями прорези. На фиг, 2 показано, как это происходит при напряжениях растяжения.Для измерений ширины прорези "о" лучше всего использовать микроскоп с окуляр- мИкрометром. При этом для каждого участка образца с прорезью необходимо протарировать взаимное перемещение частей разделенных прорезью "о" в зависимости от внешнего нагружения (для чего наносят обычно риски). После чего по величине "о" можно судить об уровне нагружения образца, Таким образом положительный эффект предложенного образца сводитсяк следующему:сокращение продолжительности испытаний и сроков внедрения коленчатых валов с высокой усталостной прочностью, что повышает производительность испытаний;создание возможности удешевления испытательных машин эа счет снижения необходимой мощности, а также уменьщения, их габаритов,снижение трудоемкости и стоимости работ по измерению внутренних напряжений за счет простого тарирования деформаций в зависимости уровня нэгружения.1733963 оставитель Н,Копытинаехред М.Моргентал едактор Н.Сильнягина Корректор Т,Малец аказ 1664 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 5 формула и зоб рете ни яОбразец для испытаний валов на усталостную прочность но авт, св. СССР М 1357781, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с 5 целью приближения условий испытаний к натурным условиям эксплуатации коленча- .тых валов, на участках большего диаметравыполнены обращенные в одну сторону исообщенные с соответствующими отверстиями прорези, плоскости которых перпендикулярны оси образца.