Способ испытания образца заклепочного соединения рамной конструкции на усталость Советский патент 1991 года по МПК F16B5/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу испытаний образца заклепочных соединений на усталость.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции.

На фиг. 1 изображена схема заклепочного соединения; на фиг. 2-4 - схемы вариантов нагружения образцов заклепочного соединения.

Детали 1 и 2 образца соединены заклепкой 3. Статическая нагрузка Р прикладывается к склепанным деталям 1 и 2 на плече I относительно оси заклепки 3. В результате действия статической нагрузки концы склепанных деталей 1 и 2 расходятся и образовавшийся между ними зазор жестко фиксируется прокладкой 4, выполненной, например, в виде набора отдельных элементов. После фиксации зазора статичеЁ

екая нагрузка снимается и заклепочное соединение подвергается рабочим изгибающим и растягивающим нагрузкам.

Статическая нагрузка равна нагрузке, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции.

Как известно,для цилиндрического стержня радиуса R, находящегося под действием приложенной силы Р на плече I

Омакс Ор + Оиэг

Л

4 Р I

7TR3

0

vj

О

Ю О

N3

0иэг Ор

4 Р I Л &

JIR

41

отсюда

(Тизг СТр

-т-,аР

СТмакс Л R

R -I-4 I

На основании указанных формул можно произвести расчет длины плеча, на котором необходимо прикладывать нагрузку, а также величину самой статической нагрузки, которые необходимы при проведении испытаний на усталость заклепочных соединений. Так для заклепочного соединения рамы автомобиля МАЗ с диаметром заклепок 0 17 мм, отношением остаточных напряжений изгиба (Лчзг к напряжению растяжения ар, равным 2, при максимальной величине остаточных напряжений Омакс, равной 100 МПа, статическая нагрузка Н должна быть приложена к склепанным деталям на плече ,25 мм.

Причиной возникновения остаточных напряжений в элементах рамы автомобиля, в том числе и в заклепках, при сборке является применяемый в авто- и авиастроении метод упругой (или силовой) сборки. Данный метод представляет собой один из методов технологической компенсации погрешностей деталей, обладающих малой жесткостью. Величина деформирования соединяемых элементов при сборке рамы обуславливается предельными отклонениями их размеров и формы. Соединительными элементами в данном случае являются лонжероны и поперечины, а не плоские листы.

При этом между плоскостями сопрягаемых элементов, в частности, между торцом поперечины и стенкой лонжерона (после соединения лонжеронов с остальными поперечинами) при длине поперечины меньше номинальной (допуск на изготовление) между стенкой лонжерона и торцом поперечины образуется зазор. В приспособлении для сборки рамы этот зазор устраняется (лонжероны упруго деформируются до выбора этого зазора), затем производят клепку. После освобождения рамы из приспособления (снятие нагрузки, прижимающей лонжерон к поперечине), вследствие упругой деформации в заклепочном соединении возникнут остаточные напряжения от такой упругой сборки. Здесь возможны три варианта.

Отклонение только длины поперечины (сопрягаемые плоскости параллельны). Отклонение только по углу торца поперечины (неперпендикулярность плоскости торца ее продольной оси). Отклонения по длине и по углу торца поперечины (см. фиг. 2-4).

Как следует из фиг. 2-4 толщины этих прокладок в первом варианте равны (усилия Р прикладываются одинаковые и на равном расстояний от заклепки). Во втором варианте устанавливается одна прокладка, а в третьем - две прокладки разной толщины (при равенстве расстояний их от оси заклепки).

Место приложения усилия относительно оси заклепки не имеет принципиального значения, т.е. при увеличении расстояния

приложения силы Р от оси заклепки просто требуется меньшее усилие, чтобы деформировать до появления заданного зазора между элементами 1, где устанавливаются

прокладки 4.

Как показали исследования, проведе- Hbfe на МАЗе, на заклепку могут действовать от неточностей изготовления стыков лонжерон-поперечина растягивающие силы до 15

кН и изгибающие моменты до 17 н.м.

Таким образом, перед усталостными испытаниями необходимо воспроизвести силы и моменты, возникающие от упругой сборки рамы, т.е. через соединяемые детали на заклепку необходимо воздействовать силой и изгибающим моментом, имитирующим силу и момент от упругой сборки рамной конструкции. Если приложим указанную силу и момент на испытательной машине статической нагрузкой, то детали, соединенные заклепкой, упруго сде- формируются, образовав между собой зазор. Жестко зафиксировав полученный зазор,исследователь сохранит данные силу

и момент, действующие на заклепку, за счет упругости склепанных пластин (они в данном случае ведут себя как пружины). После данной операции статическая нагрузка, , созданная испытательной машиной, снимается. Но сила и момент, имитирующие на- . груженность заклепки от сборки, сохраняется. Поэтому исследователь при проведении усталостных испытаний может учесть силу и изгибающий момент, действующие на заклепку, от упругой сборки рамы. Исследования, основанные на данном способе, позволяют научно-обоснованно регламентировать допустимую величину погрешностей изготовления элементов рамы:

лонжеронов и поперечин, а также прогнозировать циклическую долговечность заклепок с учетом технологических факторов.

Использование предлагаемого способа позволит повысить достоверность резу л ь5 татов испытаний заклепочных соединений на усталость благодаря воспроизведению остаточных напряжений, возникающих от сборки реальной конструкции, оценить влияние остаточных напряжений на уста0 лость заклепки, проводить сравнительные оценки конструктивно-технологических вариантов исследуемых конструкций, а также более обоснованно выбирать параметры реальной конструкции при расчете ее несущей

5 способности.

Формула изобретения Способ испытания образца заклепочного соединения рамной конструкции на усталость, включающий нагружение образца

рабочими изгибающими и растягивающими нагрузками, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции, перед нагружением рабочими нагрузками

образец нагружают статической нагрузкой, равной нагрузке, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения реальной рамной конструкции, образовавшиеся в образце заклепочного-соединения зазоры жестко фиксируют и затем статическую нагрузку снимают.

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем учета напряжений, возникающих от упругой сборки заклепочного соединения рамной конструкции. Способ включает нагружение образца заклепочного соединения статической нагрузкой, возникающей от упругой сборки заклепочного соединения, жесткое фиксирование образовавшихся зазоров в соединении и нагружение образца заклепочного соединения рабочими изгибающими и растягивающими напряжениями. 4 ил.

Фиг.1

Фиг, 2

Л/гЗ

Г: I

/

uil

таФиг Ц