Стенд для усталостных испытаний Советский патент 1990 года по МПК G01N3/32 

Фиг. 2

его центра масс. Расстояние между осями вращения кривошипа и коромысла 11 выбирают из соотношения между конструктивными размерами элементов стенда, обеспечивающего симметричное качание шатуна 5. При вращении кривошипа тяга 17 сообщает коромыслу 11 и испытуемому шатуну 5 возвратно-вращательное движение на заданный угол, вызывая в шатуне 5 циклические изгибные напряжения от сил инерции, циклические напряжения растяжения-сжатия в шатуне задаются эксцентриковым механизмом при повороте и фиксации в заданном положении вала 2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытания на выносливость шатунов двигателей и позволяет повысить точность за счет обеспечения симметричного качания шатуна. На станине 1 размещены эксцентриковый механизм, выполненный в виде вала 2 с эксцентрично закрепленным на нем шипом 3, предназначенным для крепления кривошипной головки испытуемого шатуна 5 и втулки 6 с эксцентричным отверстием, привод эксцентрикового механизма в виде червяка 9 и червячного колеса 8, коромысло 11 со вторым шипом 12, предназначенным для крепления поршневой головки испытуемого шатуна 5, привод качания коромысла, выполненный в виде кривошипа и тяги 17, шарнирно связанной одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом 11. Коромысло снабжено противовесом 13 с регулируемым положением его центра масс. Расстояние между осями вращения кривошипа и коромысла 11 выбирают из соотношения между конструктивными размерами элементов стенда, обеспечивающего симметричное качание шатуна 5. При вращении кривошипа тяга 17 сообщает коромыслу 11 и испытуемому шатуну 5 возвратно-вращательное движение на заданный угол, вызывая в шатуне 5 циклические изгибные напряжения от сил инерции, циклические напряжения растяжения-сжатия в шатуне задаются эксцентриковым механизмом при повороте и фиксации в заданном положении вала 2. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытания на выносливость шатунов двигателей.

Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения симметричного ка- чания шатуна.

На фиг. 1 изображен стенд, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кинематическая схема стенда.

Стенд для усталостных испытаний ша- тунов состоит из станины 1, на которой размещен эксцентриковый механизм, выполненный в виде вала 2 с эксцентрично размещенным на нем шипом 3, предназначенным для крепления на игольчатом под- шипнике 4 кривошипной головки испытуемого стенда 5, и охватывающей вал 2 втулки 6. Отверстие во втулке 6 под вал 2 выполнено с эксцентриситетом относительно оси симметрии ее наружной цилиндриче- ской поверхности, равным эксцентриситету шипа 3 относительно оси вала 2. Втулка 6 жестко закреплена на станине 1 с помощью кронштейна 7. Привод эксцентрикового механизма может быть выполнен, например, в виде червячного колеса 8 с червяком 9. На наружной поверхйости втулки 6 на подшипниках 10 установлено коромысло 11 с вторым шипом 12, предназначенным для крепления поршневой головки испытуемого шатуна 5. Коромысло снабжено противовесом 13, который выполнен с регулируемым положением центра масс, например, с по- . мощью по крайней мере двух болтов 14, размещенных в резьбовых отверстиях с воз- можностью радиального перемещения по резьбе и зафиксированных контргайками. Привод качания коромысла 11 выполнен в виде кривошипа 15. установленного на валу двигателя 16, и тяги 17, связанной шарнир- но одним концом с кривошипом 15, а другим - с коромыслом 11. Расстояние 1о OOi между осями вращения кривошипа 15 и коромысла 11 выбирают из соотношения

lo rVA2+A -1 .,(1)

где г ОА - радиус кривошипа;

3 - 1 л-J..

I OiB - расстояние от оси Oi качания коромысла 11 до юси В установки на нем тяги 17;

AI I Ав /г; I Ав АВ - длина тяги 17.

Величина Я определяется также зависимостью

Л 1/sin(a/2),(2)

где ее - угол качания кррмысла 11, равный реальному углу качания испытуемого шатуна 5.

Стенд работает следующим образом.

С помощью червячного колеса 8 и червяка 9 вал 2 поворачивают во втулке 6, пока ось шипа 3 не совпадет с осью симметрии наружной цилиндрической поверхности втулки 6, т.е. до нулевого суммарного эксцентриситета шипа 3 и втулки 6 (такое положение вала 2 показано на фиг. 1 и 2). Затем устанавливают испытуемый шатун 5 и проводят статическую балансировку, вывинчивая или ввинчивая болты 14 противовеса 13. Включают двигатель 16 и сообщают кривошипу 15 необходимую для испытаний частоту вращения. Коромысло 11 с испытуемым шатуном 5 приводится тягой 17 и кривошипом 15 в возвратно-вращательное движение.

Соотношение (1) между конструктивными размерами элементов стенда позволяет обеспечить симметричное качание шатуна в обе стороны относительно нормали OiN к прямой ВВ, соединяющей крайние положения В и В коромысла 11. При этом точки А и А крайних положений кривошипа 15, соответствующие положениям В и В коромысла 11, находятся на одной прямой с точками В, в и О. При симметричном качании шатуна законы его движения в каждую сторону одинаковы, за счет этого повышается точность испытаний. Проводят динамическую балансировку коромысла 11 с испытуемым шатуном 5, для этого ввинчивают на некоторую величину один из болтов 14 противовеса 13 и на столько же вывинчивают второй болт 14, после чего их фиксируют контргайками. Вращением червяка 9, который поворачивает червячное колесо 8, вал 2 с шипом 3, задают требуемый суммарный

эксцентриситет между шипом 3 и втулкой 6. этом в испытуемом шатуне 5 наряду с циклическими поперечными изгибными напряжениями от сил инерции, соответствую- эксплуатационным, возникают циклические напряжения растяжения - сжстия, которые могут контролироваться тен юрезисторами, наклеиваемыми на стер- же1- ь и головки испытуемого шатуна и также аде ватны эксплуатационным. Происходит также износ и фреттинг-коррозия головок испытуемого шатуна 5, соответствующие эксплуатационным по характеру и местоположению. Нагрузка на шатун 5 с помощью эксцентрикового механизма может регули- роврться в процессе испытаний. Формула изобретения 1. Стенд для усталостных испытаний, содержащий станину, размещенные на ней эксцентриковый механизм, выполненный в видэ вала с шипом, предназначенным для крё 1ления кривошипной головки испытуе- мог) шатуна, и охватывающей вал втулки, жесгко закрепленной на станине, привод эксцентрикового механизма, коромысло, в отверстии которого размещена втулка, с

0

приводом его качания, второй шип, размещенный на коромысле и предназначенный для крепления поршневой головки испытуемого шатуна, и противовес, закрепленный на коромысле, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения симметричного качания шатуна, привод качания коромысла выполнен в виде кривошипа и тяги, связанной шарнирно одним концом с кривошипом, а другим - с коромыслом, а расстояние 1о между осями вращения кривошипа и коромысла выбрано из соотношения

15

lo rVA2+A -1 , где г - радиус кривошипа:

А |;

I - расстояние от оси качания коромысла 20 до оси установки на нем тяги;

Ai I Ав /г; I Ав -длина тяги.

Фиг. 5