Способ износоусталостных испытаний материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к износоустало- стным испытаниям материалов и может быть использовано для оценки работоспособности системы колесо-рельс.

Известен способ испытания на контактную усталость, заключающийся в том, что вращающийся цилиндрический образец находится в контактном взаимодействии с двумя роликами, расположенными на противоположных (по диаметру) ст оронах испытуемого образца в условиях трения качения без проскальзывания, или трения качения с проскальзыванием, или трения качения с внешней касательной нагрузкой.

Недостаток этого способа состоит в том, что образец испытывает только циклические контактные нагрузки, тогда как циклические напряжения от изгиба отсутствуют, это не позволяет имитировать, например, условия работы материала железнодорожных рельсов, в которых одновременно возбуждаются и изгибные, и контактные напряжения

Известен способ испытания материалов, заключающийся в том, что вращающийся цилиндрический образец нагружают изгибающей нагрузкой в одной плоскости, одновременно осуществляя его контактное взаимодействие в опасном сечении с двумя роликами, смонтированными в одной обойме, расположенными на противоположных сторонах опасного сечения и нагруженными одинаковыми по величине, но противоположно направленными контактными нагрузками.

Этот способ имеет тот недостаток, что в процессе контактного взаимодействия роликов и образца отсутствует проскальзывание; кроме того, не реализуется периодический процесс трения скольжения, характерный для торможения колес при движении вагонов (или локомотива).

Целью изобретения является повышение достоверности при испытании материалов пары колесо-рельс

С

Поставленная цель достигается тем, что к роликам вдоль оси, перпендикулярной направлению действия контактных нагрузок, периодически прижимают тормозные колодки, которые создают тормозной момент, приводящий к проскальзыванию ролика по рабочей поверхности образца; кроме того, на рабочей поверхности ролика реализуется трение скольжения подобно тому, как это имеет место в эксплуатации. Периодичность торможения и величина тормозного момента, как и величины контактной и изгибающей нагрузок, устанавливается программой испытания.

На чертеже представлена схема испытаний.

Способ осуществляется следующим образом.

Образец 1 вращается со скоростью v и одновременно изгибается в вертикальной плоскости нагрузкой Q. В контактном взаимодействии с ним находятся два ролика 2, нагруженных радиальными силами Р, равными по величине и противоположными по направлению. К рабочей поверхности одного из роликов 2 с диаметрально противоположных сторон относительно оси вращения этого ролика могут быть прижаты силами F две тормозные колодки 3 (например, при помощи рычажной системы). Прижатие производится периодически, в заданные программой испытания моменты времени, при этом длительность фрикционного воздействия может регулироваться в требуемых пределах. Если колодки 3 не прижать к ролику 2, реализуется процесс трения качения без проскальзывания. Если колодки 3 прижаты к ролику 2, реализуется процесс трения качения с проскальзыванием, при этом на рабочей поверхности ролика, как и при эксплуатации системы колесо- рельс, имеет место фрикционное воздействие.

При испытаниях изменяют режимы и условия нагружения (а именно: Q, Р, F, v) и изучают долговечность системы, а также износ ее элементов в связи со степенью и

периодичностью проскальзывания.

Пример. Испытания проводили на машине УКИ-6000-2, снабженной специальным приспособлением, В одном из опытов образец диаметром 10 мм приводили во

вращение со скоростью ,14 м/с и одновременно нагружали изгибающей нагрузкой ,3 кН. В плоскости опасного сечения образца в контактном взаимодействии с последним находились два ролика диаметром

40 мм, нагрух енных радиальными силами ,2 кЕ. К рабочей поверхности одного из роликов с диаметрально противоположных сторон относительно его оси-вращения периодически прижимали тормозные колодки

с силой ,6 кН. При исследованиях работоспособности системы колесо-рельс нагрузки Q, Р, F варьируют в таких пределах, чтобы уровни соответствующих напряжений (изгибных, контактных, фрикционных)

находились в диапазоне, который имеет место в данных условиях эксплуатации). Формула изобретения Способ износоусталостных испытаний материалов, заключающийся в том, что приводят цилиндрический образец во вращение, нагружают его изгибающей силой и воздействуют на боковую поверхность образца с помощью двух роликоь, расположенных диаметрально противоположно

относительно оси образца и нагруженных одинаковыми по величине силами, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при испытании материалов пары колесо-рельс, осуществляют периодическое фрикционное воздействие на рабочую поверхность одного из роликов и с диаметрально противоположных сторон относительно оси вращения этого ролика.

Изобретение относится к области изно- соусталостных испытаний материалов, Целью изобретения является повышение достоверности при испытании материалов пары колесо-рельс. К одному из роликов с диаметрально противоположных сторон относительно оси его вращения периодически прижимают тормозные колодки, которые создают тормозной момент, приводящий к проскальзыванию ролика по рабочей поверхности образца, при этом на рабочей поверхности ролика реализуется трение скольжения. 1 ил.