ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние двухчастотного нагружения на усталостную прочность сталей из "Усталостная прочность деталей гидротурбин " Анализ напряженности деталей в эксплуатации показывает что некоторые энергетические и машиностроительные конструкции работают в условиях одновременного воздействия на них циклических нагрузок, отличающихся по величине и частоте нагружения. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что усталостная прочность сталей при одновременном действии двух нагрузок значительна отличается от предела выносливости, определенного при действии одной нагрузки. [c.48] Действие наложенного высокочастотного напряжения на низкочастотную усталостную прочность. На установке, позволяющей одновременно создавать нагрузки с частотой 180—500 и 2500— 3000 циклов в минуту, было проведено два вида испытаний гладких стальных дюралюминиевых образцов при симметричном цикле нагружения [61] с переменной амплитудой суммарных нагрузок при постоянном полном размахе нагрузки, но при различном соотношении амплитуд низкочастотной и высокочастотной нагрузок. Наложение низкочастотной нагрузки уменьшает долговечность тем больше, чем выше амплитуда низкочастотной нагрузки. [c.48] При постоянном полном размахе нагружения наложение высо- Кочастотной нагрузки не снижает долговечности образцов, пока амплитуда этой нагрузки не превысит 40% амплитуды суммарной нагрузки. При амплитудах высокочастотной нагрузки, превышающих 40% амплитуды полной нагрузки, влияние наложения высокочастотной нагрузки становится значительным, поэтому в первую очередь необходимо учитывать число циклов высокочастотного нагружения. [c.48] Для дюралюминиевых образцов наложение высокочастотной нагрузки с амплитудой 1—40% амплитуды полной нагрузки, которая постоянна, существенно уменьшает долговечность, характеризуемую числом циклов низкочастотного нагружения. Это уменьшение соответствует снижению долговечности материала до 80% по сравнению с его начальным значением. [c.48] При исследовании усталостной прочности образцрв из стали 20 на кручение при одновременном действии двух высокочастотных нагрузок, отличающихся одна от другой по частоте в 2—3 раза, установлено, что наибольшую долговечность имеют образцы при Ттщ/Тшах =0.5, 3 НЭИМеНЬШуЮ при Т 0,8т, ах. Таким образом, при = 0,5 долговечность образцов больше при действии двух высокочастотных нагрузок, чем при действии одной нагрузки, а при 0,8тп,ах наоборот [13]. [c.50] Испытания образцов на кручение из стали и сплавов алюминия при одновременном действий двух нагрузок с частотой 1500 и 2900 цикл/мин, при соотношении Отщ/атах, рзвном 1/10 1/4 2/3 4/3, показали, что максимальное снижение долговечности наблюдается для случая а щ/ст ах =2/3 [7]. [c.50] Испытания имеют целью выяснить влияние наложения высокочастотных нагружений на низкочастотный предел выносливости, а также зависимость между пределами выносливости при одночастотном и двухчастотном нагружениях. [c.50] Так как стандартного оборудования для испытаний при одновременном действии двух нагрузок различных частот нет, то применительно к лопастям рабочих колес мощных гидротурбин был модернизирован гидравлический пульсатор. [c.51] В схеме пульсатора на коммуникациях к цилиндру устанавливается аппаратура, позволяющая кроме пульсирующего высокочастотного нагружения от дифференциального цилиндра давать рабочему поршню повторную малоцикловую нагрузку. Для получения малоциклового нагружения предусмотрены магнитно-гидравлический переключатель максимального нагружения и регулирующие клапаны минимального давления. [c.51] Режимы нагружения (скорости нагружения, выдержки нагрузки) регулируются реле времени, циклично включающим подачу масла в гидросистему от насоса. Одновременно поршень рабочего цилиндра совершает высокочастотные колебания от пульсаторного цилиндра со стабилизатором. Таким образом, от поршня рабочего цилиндра испытуемый образец получает одновременно нагрузки разной величины, амплитуды и частоты. [c.51] Малоцикловое нагружение создает распределительный магнитно-гидравлический клапан, который при помощи магнитного сердечника, установленного в клапане, периодически подает масло в рабочий цилиндр. [c.51] Усталостная прочность сталей исследовалась при сочетании циклических нагрузок с частотой 2—б и 400 цикл/мин. [c.51] Испытания при одновременном действии двух нагрузок проводились при частотах 4 и 400 цикл/мин, т. е. при соотношении частот высокочастотного нагружения к низкочастотному, равном 100. [c.51] Образцы испытывались при резко асимметричном цикле нагружения, где Стт = 20 кгс/мм , т. е. близком к пульсирующему минимальное напряжение низкочастотного нагружения составляло 8 кгс/мм . Напряжения замерялись проволочными тензо-датчиками. [c.51] Влияние двух высокочастотных нагрузок, отличающихся частотой нагружения в 3—5 раз, на усталостную прочность гладких и надрезанных образцов исследовалось на бигармонической машине. [c.51] Методика исследований учитывала и моделировала эксплуатационную нагруженность лопастей рабочих колес мощных гидротурбин. Анализ осциллограммы нагруженности лопастей гидротурбины в натурных условиях выявил, что при работе лопасти возникают асимметрия цикла и спектр нагрузок, действующих одновременно (рис. 25). [c.52] Статическая нагрузка в зависимости от единичных мощностей агрегата достигает 10—20 кгс/мм , циклическая нагрузка при установившемся режиме—10—15% от статических составляющих, а при переходных режимах иногда доходит до 100%. Во время эксплуатации статическая нагрузка изменяется с малой частотой и определенной амплитудой. Частоту изменения циклической нагрузки можно разделить на две группы одна из них действует при асимметричном цикле с соотношением частот, равным 1/100 (1 и 100 Гц), а вторая — при симметричном цикле нагружения с соотношением частот 1/2,5 (50 и 125 Гц). [c.52] Дополнительная схема пульсатора дала возможность нагружать образцы при одновременном действии двух нагрузок, отличающихся одна от другой частотой нагружения в 100 раз и испытывать образцы при периодически изменяющихся средних напряжениях цикла. [c.52] Бигармоническая установка позволила испытывать образцы при одновременном действии двух высокочастотных нагрузок, отличающихся частотой нагружения в 2—5 раз. [c.52] Вернуться к основной статье