УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ УЗЛА РАМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытаний на усталость при сложном нагружении тонкостенных рамных металлоконструкций, а именно узлов рам транспортных средств.

Известно, что усталостную долговечность рам транспортных средств лимитируют, как правило, их узлы, поэтому при испытаниях рам на усталость в качестве объектов используют узды, содержащие соединенные под прямым углом участки тонкостенных элементов лонжеронов и поперечин.

Известно устройство для испытаний на усталость при кручении и сжатии, содержащее силовозбудитель, соосные активный и пассивный захваты для крепления испытуемого образца и рычаг для передачи нагрузки на активный захват [1]
Известно также устройство для испытаний на усталость образцов и деталей при изгибе с кручением, содержащее станину, пассивный захват образца, соединенный со станиной через динамометр, активный захват и связанные с ним регулируемый кривошипный возбудитель для изгиба образца и устройства для нагружения образца циклическим крутящим моментом [2]
Общим недостатком известных устройств при использовании их для испытаний узлов рам транспортных средств является отсутствие возможности нагружения испытуемых узлов, адекватного эксплуатационному, которое включает в общем случае кроме кручения и изгиба поперечин изгибы лонжеронов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и их растяжение-сжатие. Указанный недостаток приводит к некорректным результатам испытаний.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытаний на усталость узла рамы транспортного средства, включающего участки лонжерона и поперечин, содержащее захваты для закрепления участка лонжерона на основании в двух точках по длине участка, силовозбудитель, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины и средства для передачи нагрузки. Это устройство позволяет реализовать кручение поперечины и изгиб лонжерона в вертикальной и горизонтальной плоскостях (от депланации концевых сечений поперечины) [3]
Недостатком устройства является низкая точность воспроизведения эксплуатационного нагружения при испытаниях: отсутствует изгиб поперечины, невозможно депланацией получить достаточно большой горизонтальный изгиб лонжерона.

Цель изобретения создание такого устройства для испытания на усталость узла рамы транспортного средства, которое обеспечивало бы воспроизведение эксплуатационной нагрузки, характеризующейся кручением поперечины и ее изгибом в вертикальной плоскости, а также изгибом лонжерона в горизонтальной и вертикальной плоскостях и стесненным кручением.

Воспроизведение нагрузки достигается согласно изобретению благодаря тому, что в устройстве для испытания на усталость узла рамы транспортного средства, образованного участками лонжерона и поперечины, содержащем захваты для закрепления участка лонжерона на основании в двух точках по длине участка, силовозбудитель, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины и средства для передачи нагрузки, линия действия силовозбудителя расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, а средства для передачи нагрузки включают закрепленный на захвате рычаг и установленный на нем подшипниковый узел, предназначенный для взаимодействия с силовозбудителем.

На фиг.1 изображено описываемое устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1.

Испытанию подвергается узел рамы транспортного средства, образованный участками лонжерона 1 и поперечины 2. Устройство содержит захваты для закрепления участка лонжерона 1 на основании 3 в двух разнесенных по длине лонжерона 1 точках, включающие каждый, в частности болтовой зажим 4 и упор 5, силовозбудитель (не изображен; линия его действия показана стрелкой), например, гидравлический или кривошипный, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины 2, функцию которого (захвата) выполняют приваренный к последней фланец 6, и средства для передачи нагрузки, включающие закрепленный на фланце 6 с помощью болтовых соединений рычаг 7 и установленный на нем подшипниковый узел 8. Рычаг 7 выполнен с направляющими 9 для перемещения по ним подшипникового узла 8 вдоль рычага. Подшипниковый узел 8 соединен с силовозбудителем, линия действия которого расположена наклонно к оси участка поперечины 2 в вертикальной плоскости, параллельно этой оси.

Устройство работает следующим образом.

Нагруженный силой P испытуемого узла осуществляется либо гидроцилиндром, либо кривошипно-шатунным механизмом под углом к оси поперечины 2, благодаря чему возникает крутящий момент на поперечине и две составляющие нагружающей силы горизонтальная, параллельная оси поперечины, и вертикальная, перпендикулярная ей. Кроме того, закрепление участка лонжерона 1 двумя болтовыми зажимами 4 обеспечивает возможность его вертикального и горизонтального изгиба в пролете между точками закрепления. При таком способе закрепления испытуемого узла горизонтальный изгиб лонжерона создается горизонтальной составляющей нагружающей силы, а вертикальный изгиб и стесненное кручение ее вертикальной составляющей, приложенной в общем случае не в центре изгиба профиля лонжерона. При этом поперечина подвергается кручению и вертикальному изгибу, а лонжерон вертикальному и горизонтальному изгибу и стесненному кручению.

При помощи описанного устройства можно реализовать любое нагружение, встречающееся в эксплуатации, кроме растяжения-сжатия лонжерона, напряжение которого, как показывают исследования, не превышают 6-10% от величины суммарных напряжений. При этом деформации (напряжения), возникающие в испытуемом узле, определяются следующими параметрами: длиной рычага приложения и направлением действия нагрузки, ее величиной и длиной участка поперечины. При постоянном для испытательной установки пролете лонжерона между точками закрепления и выявленных тензометрированием в реальных условиях компонентах напряжений, действующих в элементах соответствующего узла, эти параметры можно рассчитать. Длина рычага приложения нагрузки реализуется перемещением подшипникового узла 8 по направляющим 9 рычага 7, угол передачи нагрузки по поперечину 2 испытуемого узла положением подшипникового узла 8, а величина нагрузки регулировкой силовозбудителя. Расчетная длина участка поперечины учитывается при изготовлении испытуемого узла.

Возможность варьирования компонентами нагрузки приближает условия испытаний к эксплуатационным, а возможность расчета повышает метрологический уровень исследований.

Сущность изобретения: участок лонжерона испытуемого узла с помощью захватов закрепляется на основании в двух точках, а к концу участка поперечины через активный захват прикладывается нагрузка. Нагрузка передается от силовозбудителя через подшипниковый узел и закрепленный на активном захвате рычаг, на котором установлен подшипниковый узел. Линия действия силовозбудителя расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси. Устройство обеспечивает нагружение поперечины кручением и изгибом в вертикальной плоскости, а лонжерона - изгибом в вертикальной и горизонтальной плоскостях и стесненным кручением. 2 ил.

Устройство для испытания на усталость узла рамы транспортного средства, образованного участками лонжерона и поперечины, содержащее захваты для закрепления участка лонжерона на основании в двух точках по длине участка, силовозбудитель, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины и средства для передачи нагрузки, отличающееся тем, что линия действия силовозбудителя расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, а средство для передачи нагрузки включает закрепленный на активном захвате рычаг и установленный на нем подшипниковый узел, предназначенный для взаимодействия с силовозбудителем.