Способ испытания на долговечность стяжных элементов Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 

143771

СЭ за весь ресурс работы двигателя. Регистрируют макс, динамическую нагрузку и число циклов нагружения, вы- .бираемых из условия нераскрытия стыка РС и обеспечения занаса прочности материала СЭ по пределу текучести,Затем определяют потенциальную энергию упругой деформации в стержнях СЭ яа

8

1 ч нагружения предельно допустимой динамической нагрузкой и определяют время испытания PC как отношение указанных потенциальных энергий упругой деформации в стержнях. Далее поддерживают предельно допустимую динамическую нагрузку в течение всего периода испытаний, 2 ил.

Изобретение Mv6, использовано для ускоренных испытаний стяжных элементов (СЭ) в резьбовых соединениях (РС) двигателей внутреннего сго,рания. Цель изобретения - ускорение процесса испытаний. Значение усилия предварительной затяжки СЭ 1 выбирают из условия обеспечения запаса прочности материала СЭ по пределу текучести и осуществляют сборку PC 6, при к-рой части 7 и 8 проушины и вкладьши 9 скрепляются испытуемыми СЭ. Нормальные напряжения в трех равноудаленных друг от друга точках, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси стержня, измеряют тензорезис- торами 12, подключенными к измерительному комплексу 13. PC 6 подвергают воздействию внешней нагрузки, выбираемой по режимам работы двигателя. Затем определяют потенциальную энер- S гию упругой деформации в стержнях (Л 4ia 00 ч 00

; . 1 , i Изобретение относится к машино- строению, в частности к испытанию I элементов конструкций машин, и может ; быть использовано йри проведении ускоренных испытаний стяжных элементов в резьбовых соединений двигателей внутреннего сгорания на долговечность Целью изобретения является ускоренна троцесса испытаний, ; На ,1 показана схема безмотор- i ного стенда, на котором реализуется : предлагаемый способ испытания стяж- ных злементов; на фиг, 2 - схема расп I ределения напряжений в стяжных эле- ментах,

; Стенд содержит испытуемые стяжные элементы 1, пульсатор 2, который гид- J равлически связан с гидрощшивдром j 3 (фиг. 1). Шток 4 гидрощшиндра 3 ;Шар1шрно связан с верхней проушиной ;5 резьбового соединения б. Нижняя проушина резьбового соединения, состоящая из верхней части 7 и нижней части 8, содержащая вкладыши 9 и скрепленная j стяжными элементами 1, размещена на фальшвале 10, который шарнирно связан со станиной 11 стенда. На наружной поверхности стержня стяжных элементов, в трех равноудаленных друг от друга точках А,, В,, С (фиг,2), лежащих в плоскости F, перпендикулярной оси стержня, закреплены тензорезисторы 23, Тензорезис- торы 12 подключены к измерительному комплексу 13,

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом испытаний производят сборку резьбового соединения 6, при которой верхнюю 7 и нижнюю 8 части нижней проушины, а также вкладыши

9 скрепляют испытуемыми стяжными элементами I, Дпя обеспечения надежной работы резьбового соединения 6 при динамическом нагружении назначают усилие предварительной затяжки стяжных элементов 1, обеспечивающее плотность стыка скрепляемых частей и 8.

Значение усилия предварительной затяжки выбирают из условия обеспечения запаса прочности материала стяжных злементов по пределу текучести и рассчитывают по формуле

р ..

JBT

0

5

0

5

0

. , (1)

где Pjj, - осевое усилие предварительной затяжки стяжных элементов;

п - значение запаса прочности по пределу текух1ести для ответственных резьбовых соединений; 6 - предел текучести материала стяжных элементов; d - диаметр стержня стяжных,

элементов; d - средний диаметр резьбы

стяжных элементов; и - коэффициент трения в

резьбе стяжных элементов; S - шаг резьбы стяжных зле

ментов,

.Нормальные напряжется в точках А, . С,, А,, (Jj, , 6с1 регистрирует измерительный комплекс 13. Указанные нормальные напряжения на фиг. 7. представлены в виде векторов 3(6

В

би, 6ciK концы которых располагаА

ются на некоторой плоскости (q).npH этом на той же плоскости (q) располагаются кон1ц,1 векторов, являющихся минимальным и максимальным нормальными напряжениями и наружной поверхности стержня стяжных элементов, и вектора напряжения растяжения 6р в поперечных сечениях стержней стяжных элементов,

Контроль усилия затяжки осуществляют по величине напряжения растяжения fsp ,

Установленное на безмоторном стенде резьбовое соединение 6 подвер гают воздействию внешней нагрузки, имеющей место на режимах работы двигателя. При этом также регистрируют значения напряжений , (и,, &

PI С1

напряжения

макс 6/иин 6р, а также изгиба 6„.

Потенциальную энергию U упругой деформации в стержнях стяжных элементов для установленных величин напряжений растяжения и изгиба определяют по формуле

е . t

и

Г P(dx f -х --5EF- 1

де 1 - длина стержня стяжного элемента, равная толщине скрепляемых деталей резьбового соединения;

Рр - растягивающая нагрузка,действующая на стяжной элемент вдоль его оси при работе двигателя;

My - изгибающий момент, действующий на стяжной элемент при работе двигателя;

EF - жесткость стяжного элемента при растяжении;

EI - жесткость стяжного элемента при изгибе.

циклов нагружения

эксп- режинов опреде

двигателя в

из

- fin

-.- - ои

1800

t ; / III

Ы- X

f ; Т,

W.

f: угловая частота вращения коленчатого вала; плотность вероятности работы двигателя на данном режиме;

Т - срок службы двигателя (ресурс).

Полная потенциальная энергия U упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя равна:

и

эк.

(4)

где

нагружения стяжных элементов при работе двигателя в эксплуатации.

Наиболее жесткие условия работы стяжных элементов при динамическом нагружении резьбового соединения на безмоторном сте}зде обеспечиваются при выполнении условия

АНИ

iff РЗ«Т

(5)

0

5

5 где Р

ЛИН

d- максимальная динамическая нагрузка, предельно допустимая из условия нераскрытия стыка; количество стяжных элементов в резьбовом соединении,

Дпя обеспечения нераскрытия стыка резьбового соединения величину максимальной динамической нагрузки уменьшают в ( раз, где ( - запас плотности стыка.

При этом стяжные,элементы воспринимают долю максимальной динамической нагрузки, равную

0

РАМН

X Р

/

АМН

1

мт

1: V

(6)

45

50

где X

- коэффициент основной нагрузки резьбового соединения.

Потенциальная энергия U ц, упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один цикл испытаний резьбового соединения на безмоторном стенде равна:

11 t г

Р dx -

и,

М dx

(7)

ч-

2W 1 2EI о о

55 где М - изгибающий момент, воздей- ствукяций на стяжной элемент при испытании резьбового соединения на безмоторном стенде.

испытаний резьбового соедибезмоторном стенде

и 9Ц

1A377I

цеп

UU.-N

(8)

где N - число циклов в час.

При испытании резьбового соедине- |ния на безмоторном стенде в течение 1дсп часов поддерживается выбранная, (максимальная динамическая нагрузка, предельно допустимая из условия нераскрытия стыка.

Если при испытаниях разрушение стяжных элементов произошло после t, часов испытаний, то действитель- ный ресурс СТЯЖНЫХ , элементов за :время работы двигателя из формул (4) :И (7) равен:

т;ijL yji:N.

1800 , - т 5 Ppdx .г Mtdx 1 2.-™ Сх,. f.. -j™-4- - g-.J

Формула изобретения

Способ испытания на долговечность стяжных элементов резьбового соединения двигателя внутреннего сгорания при котором осуществляют предвари- тельную затяжку стяжных элементов, контролируют усилие затяжки, подвер- ;гают резьбовое соединение воздействию внешней динамической нагрузки :и регистрируют максимальную динами-

5

0

0 5

86

ческую нагрузку и число циклов нагру- жения, отличающийся тем, что, с цепью ускорения испытаний, предварительно рассчитывают величины напряжений растяжения и изгиба в поперечных сечениях стержней стяжных элементов от усилия предварительной затяжки и от воздействия внешней нагрузки, выбираемой по режимам работы двигателя, затем при рассчитанных напряжениях определяют потенциальную энергию упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя, выбирают максимальную величину внешней динамической нагрузки из условия нераскрытия стыка резьбового соединения и обеспечения запаса прочности материала стяжных элементов по пределу текучести, и определяют потенциальную энергию упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один час нагружения предельно допустимой динамической нагрузкой, определяют время испытаний резьбового соединения как отношение потенциальной энергии упругой деформации в стержнях стяжных элементов за весь ресурс работы двигателя к потенциальной энергии упругой деформации в стержнях стяжных элементов за один час нагружения и далее поддерживают предельно допустимую динамическую нагрузку в течение всего периода испытаний.