УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ УЗЛА РАМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2002 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.

Из патента РФ 2085898 (кл. G 01 N 3/32, 1997, бюл. 21) известно 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, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины, силовозбудитель, линия действия которого расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, и средство для передачи нагрузки, включающее закрепленный на активном захвате рычаг и установленный на нем подшипниковый узел, предназначенный для взаимодействия с силовозбудителем. Устройство позволяет реализовать любое нагружение, встречающееся в эксплуатации, кроме растяжения-сжатия лонжерона, напряжения которого для транспортного средства, эксплуатируемого без прицепа, невелики и не лимитируют долговечность рамы.

В спектре нагрузок, действующих на раму транспортного средства, эксплуатируемого в сцепке - тягача, прицепа или полуприцепа, появляется значительная составляющая растяжения-сжатия лонжеронов. Известное устройство не позволяет обеспечить эту составляющую нагружения при испытаниях на усталость, что приводит к некорректным результатам испытаний.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства для обеспечения корректных испытаний на усталость узлов рамы транспортного средства, при эксплуатации которого величина составляющей нагружения рамы от растяжения-сжатия лонжеронов значительна.

Задача, на решение которой направлено изобретение, достигается 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, линия действия которого расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины и средство для передачи нагрузки, включающее закрепленный на активном захвате рычаг и установленный на нем подшипниковый узел, предназначенный для взаимодействия с силовозбудителем, с активным захватом соединено средство возбуждения продольной нагрузки в лонжероне, состоящее из последовательно закрепленных тяги от подшипникового узла активного захвата, системы рычагов (или гидропривода), тяги и зажима на одном из торцов участка лонжерона, имеющего подшипниковый узел для взаимодействия с тягой, причем отверстие в лонжероне для закрепления на основании со стороны этого торца выполнено с овальностью вдоль оси лонжерона.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б 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) выполняет приваренный к последней фланец 6, и средство для передачи нагрузки, включающее 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, а также через тягу 10 - с системой рычагов или гидроприводом (конструкция может быть многовариантной), которые обратной стороной посредством тяги 11 соединены с подшипниковым узлом захвата 12, закрепленного, например, болтами на одном из торцов участка лонжерона 1. Отверстие в лонжероне 1 под болт зажима 4 со стороны, на которую передается усилие, выполнено с овальностью вдоль оси лонжерона 1.

Устройство работает следующим образом.

Нагружение силой Р испытуемого узла осуществляется либо гидроцилиндром, либо кривошипно-шатунным механизмом под углом к оси поперечины 2, благодаря чему возникает крутящий момент на поперечине 2 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 изгибов в пролете между точками закрепления. При таком способе закрепления испытуемого узла горизонтальный изгиб лонжерона 1 создается горизонтальной составляющей нагружающей силы, а вертикальный изгиб и стесненное кручение - ее вертикальной составляющей, приложенной в общем случае не в центре изгиба профиля лонжерона 1. Система тяг и рычагов (или тяг и гидропривода), связывающая подшипниковые узлы 8 и 12, преобразует часть вертикальной составляющей нагружающей силы в продольное нагружение участка лонжерона 1, причем овальность отверстия под болт зажима 4 обеспечивает возможность упругого деформирования лонжерона 1 от усилия растяжения-сжатия.

При осуществлении данного изобретения может быть получен технический результат в виде расширения спектра нагрузок на испытуемый узел, что повысит достоверность результатов усталостных испытаний без введения дополнительных источников силовозбуждения. При этом поперечина 2 подвергается кручению и вертикальному изгибу, а лонжерон 1 - вертикальному и горизонтальному изгибу, стесненному кручению и растяжению-сжатию. Это позволяет сделать заключение, что данный признак является новым, а предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

При помощи описанного устройства можно реализовать любое нагружение, встречающееся в эксплуатации, что подтверждает целесообразность его применения, а следовательно, и соответствие критерию "промышленная применимость".

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков, как известных, так и отличительных, обеспечивает создание устройства с более широкими функциональными возможностями при испытаниях без введения дополнительных источников силовозбуждения, а предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

При испытании узла рамы, для которой составляющая растяжения-сжатия лонжерона незначительна, средство возбуждения продольной нагрузки в лонжероне не монтируется. При этом деформации (напряжения), возникающие в испытуемом узле, определяются следующими параметрами: длиной рычага приложения и направлением действия нагрузки, ее величиной и длиной участка поперечины 2. При постоянном для испытательной установки пролете лонжерона 1 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 на поперечину 2 испытуемого узла - положением подшипникового узла 8, а величина нагрузки - регулировкой силовозбудителя. Расчетная длина участка поперечины 2 учитывается при изготовлении испытуемого узла. В случае передачи нагрузки при помощи системы рычагов опоры рычагов целесообразно выполнять продольно-подвижными для обеспечения возможности регулирования нагрузки в лонжероне 1.

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

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания на усталость узла рамы транспортного средства. Сущность изобретения заключается в следующем: участок лонжерона испытуемого узла с помощью захватов закрепляют на основании в двух точках, а к концу участка поперечины через активный захват прикладывают нагрузку. Нагрузка передается от силовозбудителя наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, через подшипниковый узел и закрепленный на активном захвате рычаг, на котором установлен подшипниковый узел. С подшипниковым узлом активного захвата соединено также средство возбуждения продольной нагрузки в лонжероне, состоящее из последовательно закрепленных тяги от подшипникового узла активного захвата, системы рычагов (или гидропривода), тяги и связанного с ней зажима на одном из торцов участка лонжерона, имеющего подшипниковый узел для взаимодействия с тягой. Отверстие в лонжероне для закрепления на основании со стороны этого торца выполнено с овальностью вдоль оси лонжерона. Устройство обеспечивает нагружение поперечины кручением и изгибом в вертикальной плоскости, а лонжерона - изгибом в вертикальной и горизонтальной плоскостях, стесненным кручением и растяжением-сжатием. Техническим результатом изобретения является расширение спектра нагрузок на испытуемый узел, приближение условий испытаний к эксплуатационным, повышение достоверности результатов усталостных испытаний без введения дополнительных источников силовозбуждения. 3 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, линия действия которого расположена наклонно к оси участка поперечины в вертикальной плоскости, параллельной этой оси, активный захват для приложения нагрузки к участку поперечины и средство для передачи нагрузки, включающее закрепленный на активном захвате рычаг и установленный на нем подшипниковый узел, предназначенный для взаимодействия с силовозбудителем, отличающееся тем, что с активным захватом соединено средство возбуждения продольной нагрузки в лонжероне, состоящее из последовательно закрепленных тяги от подшипникового узла активного захвата, системы рычагов (или гидропривода), тяги и зажима на одном из торцов участка лонжерона, имеющего подшипниковый узел для взаимодействия с тягой, причем отверстие в лонжероне для закрепления на основании со стороны этого торца выполнено с овальностью вдоль оси лонжерона.