ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Устройства для обработки записей эксплуатационных нагрузок из "Машины и приборы для программных испытаний на усталость " Исследования и анализ случайных нагрузок, характерных для большинства деталей машин и элементов конструкций, проводятся на основе статистических методов. Для получения представительных и устойчивых распределений параметров изменения нагрузок необходимо располагать значительным объемом экспериментальных данных. Обработка и схематизация информации о нагруженности очень трудоемки, поэтому разрабатываются и применяются приборы, исключающие участие исследователей на промежуточных этапах анализа нагрузок. К таким приборам относятся различные счетные устройства, фиксирующие повторяемость амплитудных или экстремальных значений напряжений (деформаций) непосредственно при измерениях [7, 13, 20, 38, 20], аппаратура с магнитным сигналоносителем и анализаторами [13] и т. п. [c.44] Прибор, фиксирующий повторяемость заданных уровней ординат кривой процесса [8], состоит из механизма, передающего движение от обводного штифта на поворотный рычаг с под-В1ШНЫМ контактом, блока неподвижных контактов и счетчиков ардинат. При обводе штифтом кривой на осциллограмме подвижный контакт последовательно замыкает цепи счетчиков, производящих отсчеты. Для предотвращения одновременного замыкания нескольких контактов в систему передачи движения от обводного штифта к подвижному контакту вводят электромагнит с зубчатым якорем, фиксирующим положение ползунка коммутатора на неподвижных контактах. Необходимость точного копирования (обвода) штифтом записанной кривой существенно ограничивает скорость обработки. [c.45] Для обработки осциллограмм методом размахов с учетом среднего значения применяется также статистический анализатор переменных нагрузок [43], причем размахи фиксируются только на восходящих участках кривой.,Прибор состоит из лентопротяжного механизма, каретки со скользящим контактом, перемещающимся по блоку неподвижных контактных пластин, блока реле и счетчиков. С кареткой связано также визирное стекло с перекрестием и имеется качающийся рычаг, который в зависимости от направления движения каретки замыкает один из двух контактов, посылающих сигнал в блок реле и счетчиков. Обработка записей сводится к обводу кривой процесса по перекрестию на визирном стекле. В, мертвых точках (соответствующих экстремумам кривой) качающийся рычаг переключает контакты, и сигнал через соответствующую пластину блока неподвижных контактов поступает сначала в релейный, а затем в счетный блок и фиксируется счетчиком. [c.45] К недостаткам прибора следует отнести то, что фиксируются только односторонние размахи кроме того, неизбежные малые колебания каретки, особенно при обводе экстремумов кривой, могут быть зафиксированы на счетчиках как изменения нагрузки. [c.45] Для пояснения работы счетного блока рассмотрим счетчики, фиксирующие повторяемость исследуемых параметров кривой,, расположенные в квадратах корреляционной таблицы (рис. [c.47] Прибор ПСО-1 предназначен для статистической обработки. записей эксплуатационных нагрузок типа стационарных случайных процессов. Счет амплитуд производится по методу пересечений. В результате обработки некоторого участка получается ряд числовых значений, соответствующих различным сечениям кривой параллельно оси времени. Сечения располагаются равномерно через малый интервал Лет. Направление пересечения вверх и вниз в данном случае безразлично, и суммарное число отсчетов на каждом уровне является общим количеством этих пересечений. Полученные числовые значения Пь пг,, Hi составляют вариационный ряд, по которому на основании теорем о стационарных случайных процессах можно дать статистическую оценку среднего значения нагрузки, дисперсии и т. д., а также проверить соответствие тому или иному теоретическому типу плотности вероятностей. [c.48] При изучении вопросов усталости представляет интерес -определение среднего за установленное время числа циклов. При данном способе обработки — это половина числа отсчетов на том уровне, где данное число имеет максимальное значение (чаще всего это средняя величина нагрузки). Спектр амплитуд по пересечениям получается либо дифференцированием одной из ветвей установленной уже кривой плотности вероятностей, либо подбором аналитического выражения к вариационному ряду, составленному из разностей отсчетов на смежных уровнях, что с точки зрения статистики более предпочтительно. [c.48] Участок записи, подлежащий обработке (обычно до 5 м кинопленки), отмечается ограничителями, вставленными в перфорации. Счет пересечений происходит при перемотке ленты до упора последовательно на каждом уровне после соответствующей установки каретки. Направление перемотки не имеет зна--чения. С помощью переменного резистора устанавливается чувствительность прибора, необходимая для четкого разделения импульсов и электрического шума, возникающего при протяжке ленты на участках, свободных от записи. Эта регулировка очень проста и стабильна. Надежный счет импульсов обеспечивается в достаточно широком диапазоне скоростей безостановочной протяжки ленты (от 30 до 1500 мм1сек.). Так как числа отсчетов обычно релики и вероятная ошибка второго отсчета незначительна, триггерные ячейки не имеют индикаторов состояния. Прибор обеспечивает высокую производительность и автоматизацию обработки, а также точность счета при удовлетворительном качестве осциллограммы (отсутствуют двойные линии записи и нет затемнений фона). [c.49] Гольд Б. В. и др. Основы прочности и долговечности автомобиля. Машиностроение , М., 1967. [c.51] Последние три требования имеют особенно большое значение в связи с развитием вероятностных методов расчета на усталость. В таких расчетах характеристики рассеяния механических свойств материала, для исследования которых необходимо проведение массовых испытаний, используются как самостоятельные расчетные параметры, поэтому они должйы быть обусловлены только природой самого материала, а не условиями проведения испытаний. При этом весьма важно динамическое исследование машин для испытания на усталость, рассматриваемое как один из ответственных этапов их доводки. Цель таких исследований состоит в, опытном определении динамических свойств соответствующих колебательных систем, отличающихся от расчетных моделей в связи с обычно принимаемыми в последних упрощениями, а также в накоплении данных, позволяющих достаточно томно судить о том, в какой мере результаты исследования закономерностей сопротивления усталости, получаемые с (ПОМОЩЬЮ этих машин, могут считаться достоверными. [c.54] При обосновании специальных требований, которым должны удовлетворять только машины для программных испытаний на усталость, следует, очевидно, исходить из того, какие цели преследуют такие испытания. В г,л. I показано, что основной задачей программных испытаний на усталость в конечном счете является изучение закономерностей сопротивления усталости при нестационарных режимах нагружения. В большинстве случаев взаимное распределение экстремальных значений эксплуатационных нагрузок деталей носит случайный характер, поэтому, естественно, возникает вопрос о необходимости воспроизведения при программных испытаниях случайного чередования нагрузок и заменил его более простым, но эквивалентным (по степени вызываемого усталостного повреждения) случайному. [c.54] Осреднение 1влияния последовательности приложения нагрузок наступает при сравнительно больших емкостях блока, поэтому естественно предположить, что уменьшение числа циклов в пределах каждого уровня напряжений и переход в конечном счете к однократному нагружению в любой последовательности (при случайном чередовании нагрузок) не изменят результатов испытаний. Так, основываясь на экспериментальных данных, можно показать, что при исследовании закономерностей накопления усталостного повреждения воспроизведение случайного процесса нагружения может быть заменено регулярной схематизированной программой дискретного типа. [c.55] Следует иметь в виду, что рассмотренный вариант симметричного нестационарного нагружения не является единственным. В гл. II показано, что, многие конструкции имеют более сложную структуру эксплуатационной нагруженности. В этих случаях чередование экстремальных значений нагрузок также подчиняется вероятностным 21акономерностям, однако в схематизированном виде процесс нагружения с достаточной степенью точности может быть представлен как регулярный процесс с постоянной или варьируемой асимметрией цикла или бигармони-ческий процесс с различными соотношениями параметров частотных составляющих или с их варьированием. [c.55] Экспериментального подтверждения эквивалентности замены случайного двухкомпонентного нагружения регулярным пока нет, нет также оснований ожидать в этих случаях существенного различия в закономерностях накопления усталостного повреждения. Поэтому можно полагать, что для основных типов испытательных программ варьирование задаваемых напряжений должно осуществляться либо дискретно (симметричное и асимметричное нагружение), либо сложением двух или нескольких гармоничеоких разночастотных процессов нагружения. [c.55] При составлении испытательных программ обычно приходится сталкиваться с рядом трудностей, обусловленных недостаточной изученностью некоторых исходных характеристик сопротивления усталости при нестационарных режимах нагружения. Поэтому подлежит более глубокому и всестороннему изучению. [c.55] Следует отметить актуальность исследования влияния формы кривой цикла изменения напряжений. Эксплуатационная нагруженность деталей многих типов машин характеризуется режимом, при котором после достижения максимальных напряжений наступает незначительное их снижение, после чего напряжения снова увеличиваются до следующего максимума и т. д. Однако количественная оценка усталостного повреждения, вызванного такими сравнительно небольшими изменениями кривой нагружения, пока получена лишь в очень ограниченном объеме. [c.56] При нестационарных режимах нагружения возникают актуальные вопросы исследования закономерностей подобия усталостного разрушения натурных деталей и моделей. Поэтому для программных машин обеспечение возможности испытаний натурных деталей или их моделей с воспроизведением эксплуатационных факторов (например, среды, температуры и т. д.) имеет большое значение. [c.57] В тех случаях, когда эквивалентный упорядоченный режим испытаний обеспечивается сложением двух разночастотных гармонических процессов нагружения, величина блока практически определяется периодом низкочастотной компоненты. flapaivleTpbi обеих составляющих (частота, амплитуда и фаза) зависят от характера эксплуатационного нагружения и могут быть существенно различными, но должны либо оставаться неизменными на протяжении всего испытания, либо изменяться по соответствующей программе в пределах каждого блока или после повторения нескольких одинаковых блоков. [c.58] Таким образом, двухчастотные машины должны удовлетворять дополнительному требованию, которое заключается в обеспечении возможности в широком диапазоне варьировать все параметры одной или обеих гармонических составляющих процесса нагружения. Этим достигается возможность варьирования и формы цикла нагружения, та к как если отношение частот составляющих равно двум или трем, то результирующая кривая может характеризоваться в пределах каждого цикла дополнительными экстремумами, величина которых выбирается в соответствии с требованиями опыта. В этом случае форма кривой цикла нагружения существенно зависит от сдвига фаз гармонических составляющих, который должен быть зафиксирован. При увеличении отношения частот гармонических составляющих фазовые соотношения постепенно перестают влиять на результаты испытаний, и, если это отношение становится больше десяти, то сдвиг фаз практически можно не учитывать. В этом нетрудно убедиться аналитически исследовав результирующую амплитуду в зависимости от фазовых соотношений. Более подробно этот вопрос рассмотрен в гл. VI. [c.58] При выбранной динамической схеме возможность испытательных машин удовлетворять перечисленным требованиям зависит главным образом от способов силовйзбуждения. Поэтому целесообразно охарактеризовать эти способы с позиций применимости их для программирования напряжений. [c.59] Вернуться к основной статье