Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК G01M19/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении ускоренных испытаний резиновых демпферов крутильных колебаний коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение продолжительности испытаний.

На фиг.1 показана схема испытательного стенда для реализации способа} на фиг.2 - резиновый демпфер с внешним расположением маховика, разрезj на фиг.З - то же с боковым располо- жением маховика; на фиг.4 - графики амплитудно-частотных характеристик крутильной системы коленчатого вала двигателя СМД-31 без демпфера (кривая А)9 с демпфером (кривая Б) и торсионного вала испытательного стенда (кривая В).

Испытательный стенд состоит из станины 1, на которую устанавливается вибратор 2 крутильных колебаний, возбуждающий крутильные колебания в тор сионном валу 3. Электродвигатель 4 приводит в движение вибратор 2, смазка которого осуществляется системой 5 смазки. Через торсиограф 6, токосъемник 7 и блок 8 приборов осуществляется запись крутильных колебаний демпфера 9, состоящего (фиг.2,3) из маховика 10, соединенного слоем рези- пы 11 с корпусом 12, который устанавливается на коленчатый вал (не показан) о

Способ осуществляется следующим образом.

Экспериментально определяют предельный угол -закрутки маховика К ма™ .совику 10 прикладывают персмешшй ста тическпй крутящий момент до разрушения резинового споя Этот угол опре- пеляюг и аналитически - по уравнению 1,н in rqei тфера, фиг. 2):

WB| . ty - k

Ря(а ;-1) А (5)

У

k- (л)рц с частота гармоники k-ro порядка, равная при резонансе одной из частот собственных колебаний системы коленчатого вала,- а - относительная амплиЧ

туда колебаний маховика (берется из формы колебаний); А « - действительная амплитуда угловых колебаний массы коленчатого вала, к которой присоединен демпфер. Работу сил сопротивления или расваемую в резиновом слое энергию период, равный полному ресурсу гателя, определяют как

Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить достоверность информации о вероятностной оценке долговечности демпфера и сократить сроки испытания. Способ заключается в том, что демпфер устанавливают на испытательный стенд и сообщают ему колебания в заданном частотном диапазоне при заданном числе циклов динамического нагружения. Перед установкой демпфера определяют предельный угол закрутки, а также относительное рассеяние энергии в резиновом слое при различных углах закрутки. После установки демпфера на стенде определяют амплитуду крутильных колебаний демпфера, аналитически или экспериментально определяют энергию, рассеиваемую в резиновом слое за один цикл и за период, равный полному ресурсу двигателя. Число циклов динамического нагружения до разрушения демпфера устанавливают как отношение величины энергии, рассеиваемой в резиновом слое за период, равный полному ресурсу двигателя, к величине рассеиваемой энергии за цикл динамического нагружения. Амплитуду крутильных колебаний демпфера поддерживают во время испытания постоянной, равной допустимому углу закрутки. 4 ил.

., - 1bsdrl-Јl Ч Р2G-rl

(1)

чли но уравнению (для демпфера, фиг.3)

Л т

-SL -L G-r, :

(2)

п - предельное касательное наПР

пряжение, при котором происходит разрушение резинового слоя;

Г1 и

га - наружный и внутренний радиусы резинового слоя; G - модуль сдвига резины 1 - толщина резинового слоя, Затем определяют предельный угол закрутки из условия, что

V ISP

п

(3)

где vpq предельный угол закрутки,; - 2,0 - запас прочности. Относительное рассеяние энергии в резиновом слое определяют по выражению

V 2d,(4)

где d - логарифмический декремент затухания,

а рассеивание энергии за один цикл колебаний в резиновом демпфере - по уравнению

25

Wp -Ј 1Г.о;с; (a -nV V,

3600

m .2 - 2

-Т. 7200- 1 g.fe, ()

30

(6)

5

д

5

0

5

оо

где f с-, )Я собственная частота

колебаний -,

Т - время работы двигателя на данной частоте. Время работы двигателя на ресурс

in

Тр Т ..

При допустимом угле закрутки ц за один цикл колебаний на установке в резиновом демпфере рассеивается согласно (Ь) энергиям

«цГ2УЧЈсвЦг1)4-А (7)

4-Продолжительность динамического нагружения в часах на испытательном стенде определяют как отношение величины энергии, рессеиваемой в резиновом слое за период, равный полному ресурсу двигателя, к величине энергии за цикл динамического нагружения, т.е.

WP

Т

с« 3600-f w

,(а -П А

.JHfirn

%ЈсэЦ -1)2-А9

2

i

Поддерживая амплитуду колебаний Два массы торсионного вала, к которой

i -Л .,

присоединен демпфер, в заданных пределах постоянной, равной допустимому углу закрутки (4) в течение времени ТИС1Т, обеспечивает рассеяние в резиновом слое за этот период такого количества энергии, которую .он рассеивает за весь ресурс двигателя.

Пример. Резиновый демпфер двигателя СМД-31.

Методом расчета было определено, что демпфер с маховиком имеют момент инерции ,097 кгм , а частоту собственных колебаний (по одноузловой форме) Гц. При торсиографиро- вании коленчатого вала на работающем двигателе СМД-31 без демпфера найдено, что амплитуда угловых колебаний массы коленчатого вала, где установлен демпфер, при оборотах коленчатого вала равна Ц 19,123х 10 рад, причем резонирующая гармоника ,5 (фиг.4, кривая 1). После установки демпфера при оборотах коленчатого вала мин-1 резонирующая гармоника ,5 (фиг„4, кривая Б) .

На рабочих числах оборотов от 1650 до 1800 мин т амплитуда крутильных колебаний меняется незначительно и при n 1750MHH- равна ,273 -10 3 рад. Экспериментальными исследованиями найдено, что при этом угле поворота относительное рассеяние энергии у 0,505. При установке демпфера на испытательную машину и нагружении маховика статическим крутящим моментом установлено, что при t l/ 9,123 рад происходит разрушение резинового слоя. При записи свободных колебаний маховика демпфера найдено,

)2 -10

-3

5 -10

л

что при амплитудах равных if 2,3-10°, 3,5-Ю 3, 4,5 -Ю-3. 5, и 6,2-10 , соответствующих энергии рассеивания, 0,495} 0,505; 0,541; 0,576,- 0,596; 0,601 и 0,621. Полагая, что в диапазоне рабочих чисел оборотов ц 2,273 -10 3 рад, а

Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутрен- ьего сгорания, заключающийся в том, что устанавливают демпфер на испытательный стенд, создают ему колебания в заданном частотном диапазоне при заданном числе циклов динамического нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения продолжительности испытаний, определяют допустимый угол закрутки, относительное рассеивание энергии в резиновом слое при различных углах закрутки и энергию, рассеиваемую в резиновом слое за один цикл нагружения и за период, равный полно му ресурсу двигателя, а число циклов динамического нагружения демпфера после его установки на стенд определяют как отношение энергии, рессеива емой в резиновом слое, за период, ра ный полному ресурсу двигателя, к энер гии, рассеиваемой за цикл динамического нагружения, причем амплитуду крутильных колебаний демпфера поддер

,505, формула (6) значительно уп- 55 живают постоянной, равной допустиморощается и может быть записана в виде

му углу закрутки.

)

Wp 7200- (ГЧр.)г- А.

По форме колебаний ,73. Если двигатель СМД-31 устанавливается на трактор с ресурсом 8000 м.ч., то за полньй ресурс в резиновом слое рассе- иваетсЬ энергия ,3 Ч О3 КДж.

При установке на торсионный вал испытательного стенда Гц и согласно уравнению (4) / 6,082

хЮ э рад.

г

частотой -г

п

При испытании

1800 мин- , A з/ рад, , а а ,62.

В одном резиновом слое за цикл рассеивается энергиии ,025 Дж.

Продолжительность испытаний опре- деляют по формуле (8), Тнсп 1260ч. В течений 1260 ч необходимо поддерживать амплитуду А аэ Уъ 6,0 рад в заданных пределах (на испытательном стенде нагрузка может меняться в пределах i 5%).

30

35

45

50

40

Формула изобретения

Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутрен- ьего сгорания, заключающийся в том, что устанавливают демпфер на испытательный стенд, создают ему колебания в заданном частотном диапазоне при заданном числе циклов динамического нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения продолжительности испытаний, определяют допустимый угол закрутки, относительное рассеивание энергии в резиновом слое при различных углах закрутки и энергию, рассе иваемую в резиновом слое за один цикл нагружения и за период, равный полному ресурсу двигателя, а число циклов динамического нагружения демпфера после его установки на стенд определяют как отношение энергии, рессеива- емой в резиновом слое, за период, равный полному ресурсу двигателя, к энергии, рассеиваемой за цикл динамического нагружения, причем амплитуду крутильных колебаний демпфера поддер55 живают постоянной, равной допустимому углу закрутки.

//

12

т

Фиг, 2

12

12 11

W

/

Фаг.З

0 /500 /550 1600 1650 Ш 1750 I860 №50 1900 /950 2009 ,

л,лю

ФигЛ