Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

 

Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить достоверность информации о вероятностной оценке долговечности демпфера и сократить сроки испытания. Способ заключается в том, что демпфер устанавливают на испытательный стенд и сообщают ему колебания в заданном частотном диапазоне при заданном числе циклов динамического нагружения. Перед установкой демпфера определяют предельный угол закрутки, а также относительное рассеяние энергии в резиновом слое при различных углах закрутки. После установки демпфера на стенде определяют амплитуду крутильных колебаний демпфера, аналитически или экспериментально определяют энергию, рассеиваемую в резиновом слое за один цикл и за период, равный полному ресурсу двигателя. Число циклов динамического нагружения до разрушения демпфера устанавливают как отношение величины энергии, рассеиваемой в резиновом слое за период, равный полному ресурсу двигателя, к величине рассеиваемой энергии за цикл динамического нагружения. Амплитуду крутильных колебаний демпфера поддерживают во время испытания постоянной, равной допустимому углу закрутки. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) ® (И> (51)5 С 01 М 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 ил.

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, (21) 4319202/25-06 (22) 19. 10. 87 (46) 30.04.90. Бюл. - 16 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей (72) А.Н.Гоц и А.Н.Красулин (53) 621.436 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1364946, кл. С 01 М 19(00, 1986. (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ РЕЗИНОВОГО ДЕМПФЕРА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Способ ускоренных испытаний ре зинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить достоверность информации о вероятностной оценке долговечности демпфера н сократить сроки испытания. Способ заключается в том, что демпфер устанавливают на испытательный стенд

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении ускоренных испытаний резиновых демпферов крутильных колебаний коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение продолжительности испытаний.

На фиг.1 показана схема испытательного стенда для реализации способа; на фиг.2 — резиновый демпфер с внеп2 и сообщают ему колебания в заданном частотном диапазоне при заданном числе циклов динамического нагружения. Перед установкой демпфера определяют предельный угол закрутки, а также относительное рассеяние энергии в резиновом слое при различных углах закрутки. После установки демпфера на стенде определяют амплитуду крутильных колебаний демпфера, аналитически или экспериментально определяют энергию, рассеиваемую в резиновом слое за один цикл и за период, равный полному ресурсу двигателя. Число циклов динамического нагружения до разрушения демпфера устанавливают как отношение величины энергии, рессеиваемой в резиновом слое за период, равный полному ресурсу двигателя, к величине рессеиваемой энергии эа цикл дина" мического нагружения. Амплитуду крутильных колебаний демпфера поддерживают во время испытаний постоянной, равной допустимому углу закрутки. ним расположением маховика, разрез; на фиг.3 — то же с боковым расположением маховика; на фиг.4 — графики амплитудно-частотных характеристик крутильной системы коленчатого вала двигателя СМД-31 без демпфера (кривая А), с демпфером (кривая Б) и торсионного вала испытательного стенда (кривая В).

Испытательный стенд состоит из станины 1, на которую устанавливается вибратор 2 крутильных колебаний, воз15610

; (г2-г ) 1р Д< г л

"П 1Я вЂ” г

«р " r. (2) 2

30 "А5; Т 99 (6) где

7 Т;.

Т

P (3) Vp

ТИС9< иск 3600 с у буждающий крутильные колебания в торсионном валу 3. Электродвигатель 4 приводит в движение вибратор 2, смазка которого осуществляется системой

5 смазки. Через торсиограф б, токосъемник 7 и блок 8 приборов осуществляется запись крутильных колебаний демпфера 99 состоящего (фиг.2,3) из маховика 10, соединенного слоем рези- 10 цы 11 с корпусом 129 который устанавливается на коленчатый вал (не показан) о

Способ осуществляется следующим образом. 15 !

Экспериментально определяют предельный угол закрутки маховика. К маховику 10 прикладывают переменный стати-<ес-.<ий крутящий момент до разрушения резинового слоя. Этот угол опре- 90 деллют и аналитически — по уравнению (для демпфера, фиг.2): или по уравнению (для демпфера, фиг, 3) — предельное касательное напр пряжение, при котором происходит разрушение резинового слоя;

r — наружный и внутренний ра2 диусы резинового слоя;

G — модуль сдвига резины;

1 — толщина резинового слоя.

Затем определяют предельный угол закрутки из условия, что где

9

Относительное рассеяние энергии в резиновом слое определяют по вырах<ению где d " -логарифмический декремент за55 тухания, а рассеивание энергии за один цикл колебаний в резиновом демпфере — по уравнению

10 4

k. ä (!-1)2. А2 (5) где k <1р„= (d — частота гармоники k-ro порядка, равная при резонансе одной из частот собственных колебаний системы коленчатого вала; а — относительная ампли3 туда колебаний маховика (берется из формы колебаний);

А — действительная ампли7 туда угловых колебаний массы коленчатого вала, к которой присоединен демпфер.

Работу сил сопротивления или рассеиваемую в резиновом слое энергию за период, равный полному ресурсу двигателя, определяют как

Ч = fj y. <9.9, (a . -1) A >. .,f c;""

1 1

2 2 3600.Т, = 7200. 11 Е f . (а -1)

ci с где f. = вЂ, — — собственная частота

2 (( колебаний;

Т вЂ” время работы двигателя на данной частоте.

Время работы двигателя на ресурс

При допустимом угле закрутки за один цикл колебаний на установке в резиновом демпфере рассеивается согласно (5) энергия:

11 =-2ri yçfñý(a ý 1) A э

Продолжительность динамического нагружения в часах на испытательном стенде определяют как отношение величины энергии, рессеиваемой в резино вом .слое за период, равный полному ресурсу двигателя, к величине энергии за цикл динамического нагружения, т.е.

1561010 (8) 4 э fñ (а э 1) Aчв

Поддерживая амплитуду колебаний

А 9 массы торсионного вала, к которой присоединен демпфер, в заданных пределах постоянной, равной допустимому углу закрутки (4) в течение времени Töc„, обеспечивает рассеяние в резиновом слое за этот период такого количества энергии, которую он рассеивает за весь ресурс двигателя.

Пример. Резиновый демпфер двигателя СМД-31.

Методом расчета было определено, что демпфер с маховиком имеют момент инерции Л =0,097 кгм, а частоту соб.—

7 с гвенных колебаний (IIQ одноузловой форме) f c=148 Гц. При торсиографировании коленчатого вала на работающем двигателе СМД-31 без демпфера найдено, что амплитуда угловых колебаний массы коленчатого вала, где установлен демпфер, при оборотах коленчатого вала n=1750 мин равна =19,123 «

-9

»10 рад, причем резонирующая гармоника k=4,5 (фиг.4, кривая 1). После установки демпфера при оборотах коленчатого вала n=i896 мин- резонирующая гармоника k=4,5 (фиг.4, кривая Б).

На рабочих числах оборотов от 1650 до 1800 мин амплитуда крутильных колебаний меняется незначительно и при и=-1750 мин - равна q=2,273 10 З рад.

Экспериментальными исследованиями найдено, что при этом угле поворота относительное рассеяние энергии

=0,505. При установке демпфера на испытательную машину и нагружении маховика статическим крутящим моментом установлено, что при t lf= 9,123 ».

«10 рад происходит разрушение резинового слоя. При записи свободных колебаний маховика демпфера найдено, что при амплитудах равных g=2 10, 2,3 ° 10, 3,5.10 4,5 10, 5 -10

5,5 10 и 6,2 10, соответствующих энергии рассеивания, + =0,495; 0,505;

0,541; 0,576; 0,596; 0,601 и 0,621

Полагая, что в диапазоне рабочих чисел оборотов g =2,273 -10 з рад, а

gО,505, формула (б) значительно упрощается и может быть записана в виде !

И =7200» Тр у f c(a 1) . А, По форме колебаний а =1,73. Если двигатель СМД-3 1 устанавливается на трактор с ресурсом 8000 м.ч., то за полный ресурс в резиновом слое рассеивается энергия Н =17,3 1О КДж.

При установке на торсионный вал испытательного стенда fc =152 Гц и согласно уравнению (4) с = 6,082 "

»10 рад.

-э ?

При испытании с частотой и

15, — 1800 мин -, А з= ср=б 10 рад, а у =0611, а э=1,62.

В одном резиновом слое за цикл рассеивается энергиии И„ р0,025 Дж.

Продолжительность испытаний опре- деляют по формуле (8), Т.„ „=1260 ч.

В течении 1260 ч необходимо поддерживать амплитуду А - (= 6,0»

-3

Яу 9

»10 рад в заданных пределах (на испытательном стенде нагрузка может меняться в пределах + 5Ж).

Формула изобретения

Способ ускоренных испытаний резинового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что устанавливают демпфер на испытательный стенд, создают ему колебания

35 в заданном частотном диапазоне при заданном. числе циклов динамического нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения продолжительности испы40 такий, определяют допустимый угол закрутки, относительное рассеивание энергии в резиновом слое при различных углах закрутки и энергию, рассеиваемую в резиновом слое за один цикл нагружения и за период, равный полному ресурсу двигателя, а число циклов динамического нагружения демпфера после его установки на стенд определяют как отношение энергии, рессеива50 емой в резиновом слое, за период, равный полному ресурсу двигателя, к энергии, рассеиваемой за цикл динамического нагружения, причем амплитуду крутильных колебаний демпфера поддерживают постоянной, равной допустимому углу закрутки.

1563010

1561010

600 Яд 1бд0 950 РМ 1Щ 000 Щд 1УОд 1Óß О00 л,жм

ФагА

Составитель В.Горбунов

ТехредJI.Серд1окова КоРРектоР :Т.Палий

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 974 Тираж 435 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101