Винахід відноситься до галузі двигунобудування і може бути використано при випробуваннях клапанних пружин як елементів двигунів внутрішнього згоряння. Спосіб випробування пружин стиснення полягає в тому, що відчуваємо пружину попередньо контролюють на правильність геометрії, докладають силу для осьового переміщення, визначають напругу в витках при осьовому переміщенні. На рухомому торці збуджують коливання із заданою амплітудою і частотою. При цьому перед порушенням коливань пружину стиснення розтягують на величину осьового переміщення, велику максимально допустимої величини осьового переміщення стиснення, яка визначається змиканням витків. Технічний результат - скорочення тривалості випробувань пружин стиснення. 1 мул.
Винахід відноситься до галузі двигунобудування і може бути використано при випробуваннях клапанних пружин як елементів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).
Відомий спосіб випробування пружин [Остроумов В.П. та ін. Підвищення динамічної міцності пружин, Москва-Свердловськ, Машгиз, 1961, с. 72], за яким пружини для випробування беруть певної довжини і нагвинчують на втулки до рисок, нанесених на втулках, що дає стабільність результатів випробувань. Напруга в пружині при випробуванні на пристосуванні підраховують виходячи з таких міркувань екв = M / 0,1d 3 де M - згинальний момент, прикладений до торця пружини; d - діаметр дроту, з якої нанесена пружина; екв - еквівалентний напруга.
Недоліком цього способу випробування пружин на вигин є зіткнення витків, що призводить до спотворення картини випробувань і невисока продуктивність через малу навантаження, обмеженою змиканням витків при односторонньому Згинальна стисненні, що збільшує тривалість випробувань пружини.
Відомий також спосіб випробування пружин на багатоциклову втома [Остроумов В. П. та ін. Підвищення динамічної міцності пружин, Москва-Свердловськ, Машгиз - 1961, с. 65], сутність якого полягає в тому, що відчуваємо пружину надягають на циліндричний стрижень, попередньо стискають на величину прогину від статичного навантаження, встановлюють величину амплітуди коливань, рухомого уздовж поздовжньої від циліндричного стержня кінця пружини, якому кинематически задають певну частоту коливань, наприклад, за рахунок зміни частоти обертання кривошипа кровошіпно-кулісні механізму для випробувань пружин.
Недоліком цього способу є невисока продуктивність через малу навантаження на пружину, що обмежується змиканням витків при стисненні, що збільшує тривалість випробувань пружини.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результату до заявляється є спосіб випробування пружин [А.С. СРСР N 1762026, МПК 6 F 16 F 1/00, опубл. 15.09.92 р], що полягає в тому, що відчуваємо пружину попередньо перевіряють на вірність геометрії, визначають пружну характеристику, напруги в витках і статичний прогин, стискають на величину останнього і на рухомому торці збуджують коливання із заданою амплітудою, а перед порушенням коливань визначають мінімально допустимий зазор між витками по формулі Hзаз = (H0 - H3 - F1 - Fa) / (n + 1) де H0 - висота пружини у вільному стані; H3 - висота пружини, стиснутої до зіткнення витків; F1 - статичний прогин пружини; Fа - максимально розрахункова амплітуда прогину;
n + 1 - число проміжків між витками пружини з урахуванням опорних витків, після чого регулюють частоту коливань на рухомому торці пружини для установки між витками зазору Hзаз.
Недоліком цього способу є невисока продуктивність через малу навантаження на пружину, що обмежується змиканням витків пружини, що збільшує тривалість випробування пружини.
Завдання, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід - скорочення тривалості випробувань пружин стиснення.
Поставлена задача досягається тим, що випробовується пружину попередньо контролюють на правильність геометрії, докладають силу для осьового переміщення і визначають напругу в витках при осьовому переміщенні, і на рухомому торці збуджують коливання із заданою амплітудою і частотою, на відміну від прототипу, перед порушенням коливань пружину розтягують на величину осьового переміщення, велику максимально допустимої величини осьового переміщення стиснення, яка визначається змиканням витків.
Суть методу пояснюється кресленням (фіг. 1). Пристрій, що реалізовує спосіб, містить: нерухому частину вібростола 1, на ній встановлена рухома частина вібростола 2, на яку монтується плита 3, а на ній кріпильна деталь 4, яка фіксує випробовувану пружину 5, верхній кінець якої закріплений деталлю 6, а кріпильна деталь 6 кріпиться в пристосування 7, яке монтується на нерухомої частини вібростола.
Приклад конкретної реалізації способу.
Спосіб прискорених випробувань клапанної пружини ДВС або пружин стиснення полягає в наступному. Випробовувану пружину виготовляють з матеріалу - сталь марки 70ХГФА, з розмірами:
висота пружини у вільному стані H0 = 38,19 мм;
внутрішній діаметр пружини 18,6 0,2 мм;
діаметр дроту d = 3,6 мм;
кут підйому пружини <12 ;
число витків n = 5,885,
потім перевіряють на вірність геометрії форми, зачищають місця під тензорезистори, виробляють їх наклейку і комутацію проводів (в разі коли потрібно вимірювати напруги в витках пружини). Після цього торці випробовуваної пружини встановлюють між нерухомою і рухомою опорами електродинамічного стенду ВЕДС-400А, щоб вона була розтягнута на величину осьового переміщення см. Фіг. 1.
= П F
де п - коефіцієнт осьової піддатливості пружини;
F - зовнішня розтягуються навантаження, що визначається з умови міцності.
Причому величина розтягування більше максимально допустимої величини стиснення, яка визначається змиканням витків. В результаті розтягування дотичні напруження max. що виникають в витках пружини, більше значень дотичних напружень, що виникають при стисненні, і визначаються за формулою
max = 8kDo F / d 3 = 8kFc / d 2 [к]
де max - максимальне дотичне напруження в перерізі витка пружини;
k - коефіцієнт, що враховує кривизну витків і форму перетину;
D0 - середній діаметр пружини;
d - діаметр дроту;
c = D0 / d;
[К] - допустиме дотичне напруження при крученні.
Великі значення дотичних напружень, що виникають в витках пружини при розтягуванні зменшують кількість циклів коливань пружини до руйнування, що скорочує тривалість випробувань. На рухомому торці пружини збуджуються коливання з частотою не менш 25 Гц і амплітудою коливань 1,6 мм (до 5 мм).
Так, наприклад, при попередньому розтягуванні пружин до 20 мм тривалість випробувань скорочується до 6,25 разів у порівнянні з нормальними випробуваннями. Даний спосіб випробування пружин стиснення, в тому числі клапанних пружин ДВС, дозволяє скоротити тривалість випробувань.
Спосіб випробування пружин стиснення, що полягає в тому, що відчуваємо пружину попередньо контролюють на правильність геометрії, докладають силу для осьового переміщення, визначають напругу в витках при осьовому переміщенні і на рухомому торці збуджують коливання із заданою амплітудою і частотою, що відрізняється тим, що перед порушенням коливань пружину стиснення розтягують на величину осьового переміщення, велику максимально допустимої величини осьового переміщення стиснення, яка визначається змиканням витків.