Способ определения эксплуатационного момента конструкции

 

Сущность изобретения:конструкцию на опоре посредством двух элементов и опоры закрепляют основанием в узле машины. На заданном расстоянии от опоры конструкции нагружают статически поперечной сосредоточенной силой, а затем в условиях эксплуатации . Измеряют относительную деформацию опоры у первого элемента крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. Измеряют относительную деформацию опоры у второго элемента крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. Определяют коэффициент распределения нагрузки между элементами крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. При статическом нагружении конструкции вектор поперечной сосредоточенной силы перемещают параллельно опоре и измеряют его перемещение. За координату равнодействующей эксплуатационной нагрузки принимают положение вектора поперечной сосредоточенной силы, соответствующего равенству коэффициентов распределения нагрузки между элементами крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации . Измеряют относительную деформацию опоры у первого элемента крепления при статическом нзгружении конструкции поперечной сосредоточенной силой, приложенной в точке с координатой, совпадающей с координатой равнодействующей эксплуатационной нагрузки, и по зависимости определяют величину эксплуатационного момента конструкции. 3 ил. 00 кэ СП Ю ю (л)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ следующим образом, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4948669/10 . (22) 22.05.91 (46) 07.07.93. Бюл. hh 25 (71) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объедине-. ния Точность (72) В.А.Кадуков (56) Справочник машиностроения. т. 3 ГНТИ машиностроительной литературы, М.; 1962, с. 566-567.

Тензометрия в машиностроении, Справочное пособие/Под ред, P.À.Màêàðîaà, М.:

Машиностроение, 1975, с. 126. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО МОМЕНТА КОНСТРУКЦИИ (57) Сущность изобретения: конструкцию на опоре посредством двух элементов и опоры . закрепляют основанием в узле машины. На заданном расстоянии от опоры конструкции нагружают статически поперечной сосредоточенной силой, а затем в условиях эксплу. атации. Измеряют относительную деформацию опоры у первого элемента крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. Измеряют относиИзобретение относится к способам измерения сил путем измерения упругой деформации твердого тела, в частности с помощью резисторных тензометров.

Цель изобретения — повышение точности за счет возможности определения координаты равнодействующей эксплуатационной нагрузки.

На фиг.1 схематично изображена закрепленная в узле машины посредством элементов крепления и опоры испытываемая конструкция с наклеенными на опоре

„, БЦ„, 1825993 Al тельную деформацию опоры у второго элемента крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. Определяют коэффициент распределения нагрузки между элементами крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации. При статическом нагружении конструкции вектор поперечной сосредоточенной силы перемещают параллельно опоре и измеряют его перемещение. 3а координату равнодействующей эксплуатационной нагрузки принимают положение вектора поперечной сосредоточенной силы, соответствующего равенству коэффициентов распределения нагрузки между элементами крепления при статическом нагружении и в условиях экс. плуатации. Измеряют относительную деформацию опоры у первого элемента крепления при статическом нагружении конструкции поперечной сосредоточенной силой, приложенной в точке с координатой, совпадающей с координатой равнодействующей эксплуатационной нагрузки, и по зависимости определяют величину эксплуатационного момента конструкции, 3 ил..тензорезисторами, вид сверху; на фиг,2— схема нагружения испытываемой конструк. ции в условиях эксплуатации и при градуировке, вид спереди; на фиг.3 — зависимости относительной деформации опоры у более и менее деформируемого элемента крепления от перемещения вектора сосредоточенной силы при градуировке сосредоточенной силой одинаковой величины, приложенной на одном и том же расстоянии от опоры, Предлагаемый способ осуществляют

1825993

Для определения координаты эквивалентной инерционной нагрузки (равнодействующей эксплуатационной нагрузки) и повышения точности тензорезистором 2; который наклеивают до испытаний на опоре у второго элемента крепления (у задней ско бы)(см.фиг, 1), измеряют относительнуюдеформацию опоры у второго элемента крепления при статическом нагружении (ст) и в условиЯх эксплУатаЦии (Егвахс). По РезУльтатам измерения относительной деформации опоры у обоих элементов крепления определяют коэффициент распределения нагрузки между элементами крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуата- 3 ции. Учитывая, что относительная деформация опоры в любой точке связана с каждой из нагрузок, передаваемой от испытываемой конструкции на опору через соответствующий элемент крепления, линейной. зависимостью коэффициент распределения нагрузки определяют по формулам:

30

Е1ст,, F1max

К = — ;К=— гст. Q max.

Для определения эксплуатационного момента конструкции на опоре, посредством которой и двух элементов крепления, например передней и задней скоб, испытуемую конструкцию основанием закрепляют в узле машины. У первого (более деформируемого) из элементов крепления (у передней скобы) наклеивают тензорезистор 1 (фиг.1), Испытываемую конструкцию статически нагружают поперечной сосредоточенной силой Рст на заданном расстоянии I от опоры (см. фиг.1). Затем конструкцию нагружают в условиях эксплуатации, При этом измеряют относительную деформацию опоры у первого из элементов крепления при

СтатИЧЕСКОМ НаГРУжЕНИИ Е1ст И В УСЛОВИЯХ эксплуатации е«а«, По результатам измерений определяют момент инерционных сил (эксплуатационной нагрузки) относительно опоры. где Кст и К вЂ” хоэффициенты распределения нагрузки между элементами крепления соответственно при статическом нагружении и в условиях эксплуатации;

Е1ст И Рвах — ОтНОСИтЕЛЬНаЯ ДЕфОРМация опоры у первого элемента крепления соответственно при статическом нагружении и в условиях эксплуатации;

Егст И Е 2max ОтНОСИТЕЛЬНдЯ.ДЕфОРМдция опоры у второго элемента крепления соответственно при статическом нагружении и в условиях эксплуатации, 5

15 ао

Затем при статическом нагружении конструкции вектор поперечной сосредоточенной силы Рст перемещают параллельно опоре и измеряют его перемещение, После этого строят зависимости Кст = fk(x) и я1ст =

-f1(x), где х — перемещение вектора сосредоточенной силы. Из зависимости К,т = 1 (х) определяют перемещение Хэ (положение) вектора сил ы Рст. при котором Кст = К (см, фиг.3). Указанное перемещение )4 вектора сосредоточенной силы Рст принимают за координату равнодействующей эксплуатационной (инерционной q H) нагрузки Раин (см.фиг,2); При этом относительную деформацию опоры у первого элемента крепления измеряют при статическом нагружении поперечной сосредоточенной силой, приложенной в точке с координатой, совпадающей с координатой равнодействующей эксплуатационной нагрузки.

Для определения величины эксплуатационного момента сначала получают формулы, по которым определяют составляющие (части) эксплуатационного момента и момента при статическом нагружении, передаваемые чеРез пеРвый (M» и М1ст) и втоРой (М2з и Мгст) элементы крепления. Поскольку относительная деформация опоры в любой точке связана с каждой составляющей момента, передаваемой от испытываемой конструкции на опору, линейной зависимостью, то. М1э = 61 с ga x = G3 E2max

М1э М1э;

М2з = 62 Рвах = 64 82max мгэ.

М1ст 6 М1ст. где М» и Мгэ - часть(составляющая) эксплуатационного момента

Мз, передаваемая соответственно через первый и второй элементы крепления, М1ст. И М2ст. — ЧаСтЬ (СОСтаВЛяЮщая) МОмента Мст = Рст t при статическом нагружении, передаваемая соответственно через первый и второй элементы крепления„

М1э М2э М1ст Мгст

E1max Рвах Е 1ст И 1ст относительная деформация опоры у первого элемента, вызванная соответственно моментами М» и Мгэ в условиях эксплуатации

И МОМЕНтаМИ М1ст И Мгст. ПРИ СтатИЧЕСКОМ. кгст ст — относительная деформация опоры у второго элемента, вызванная соответственно моментами М» и Mz> в условиях

ЭКСПЛУатаЦИИ И МОМЕНтаМИ М1с И Мгст пРи статическом нагружении, С1, Сг, Сз, и Са— коэффициенты, связывающие относитемльНЫЕ 1ДЕфОРМаЦИИ Еamax, Я1вах

1э 2э

М э М2э

Егвах и E2max С вызвавшими их момен1825993 таМИ М» И Мгэ В уСЛОВИяХ ЭКСПЛуатацИИ, ПрИ этом укаэанные коэффициенты справедли.вы и в случае статического нагружения, так как при статическом нагружении момент

Мст, передается на опору через те же элементы крепления, что и в условиях эксплуатации.

С учетом принципа суперпоэиции (наложения)

М1э М2э

Е1тах Е1таХ + Е1тах

1 1 -М1э + - Мгэ

М1э М2э . Егвах Егвах + Егвах

1 1 - МЬ+ « - М2э, Е1СТ Е1СТ + Е1СТ

М1СТ+ — М2СТ;

1 1

Е2 - e М1ст+ Ег Мгст

М1ст + - М2СТ

3 4

ГДЕ . Ртах и Е 2max СУММаРНаЯ ОтНОСИтЕЛЬная деформация опоры соответственно у первого и второго элементов крепления в условиях эксплуатации, Е1СТ И Египт — СуММарНая ОтНОСИтЕЛЬНая деформация опоры соответственно у первого и второго элементов крепления при статическом нагружении.

Разрешая приведенные уравнения от- носительно М1э, Мгэ, М1ст и M2cT., получают

1 1 1

М1э — (. с- Е1тах -л- гтах )=

<1 max 1 1 1

0 (C4 К Сг)

1 1 1

М2э у (к- Егтах г- Е1тах )= (- — — — )

Е1тах 1 1 1

О К С1 Сз ,1 1 1

М1 Ю(Г4Е1 Гг Е2 )

Е1ст 1 1 1 (— — — — )

0 С4 Кст Сг 1 1 1

M2cr. -.» (Егст - Е1ст )= Е1ст 1 1 1

0 Ксу С1 СЗ где 0

С1 С4 Сг Сз

С учетом условий равновесия

Мэ М1э +

Е1вах 1 1 1 1

0 Сз С4 К С1 CZ

МСТ- Рст i - М1СТ+ Мг .Е1ст. 1 + 1 1 1

0 СЭ С4 Кст С1 С2

5Р лича ющийс я тем,что, с целью повышения точности за счет возможности определения координаты равнодействующей эксплуатационной нагрузки, измеряют относительную деформацию опоры у второго элемента крепления при статическом нагружении и в условиях эксплуатации определяют коэффициент распределения нагрузки между элементами крепления по формулам

Е1ст, Е1тах ст = сгст Егтах

При положении силы Р „, в котором Кст- К и которое соответствует положению равнодействующей R H и эксплуатационной нагрузки, последнее выражение принимает вид

Е1ст. 1 1 1 1

0 Сз С4 К(С1 Сг) где еа1ст — относительная деформация опоры у первого элемента, соответствующая

1Р положению силы Рст с кооРдинатой, Равной координате равнодействующей R «.

Разделив левые и правые части выражений для Мэ и Мс>, получают выражение Мэ =

-РСТ I.

Е1 тах, используя которое опреде15 Е1ст ляют величину эксплуатационного момента конструкции.

Таким образом, заявленный способ позволяет определить координату равнодей2р ствующей эксплуатационной нагрузки, приложить поперечную сосредоточенную силу при статическом нагружении в точке с координатой, равной координате равнодействующей эксплуатационной нагрузки, тем самым создать в опоре при статическом нагружении напряженно-деформированное состояние, идентичное эусплуатационному.

Это позволяет исключить погрешность определения эксплуатационного момента кон-. струкции, обусловленную несоответствием напряженно-деформированных состояний опоры в условиях эксплуатации и при статическом нагружении, что повышает точность определения эксплуатационного момента конструкции.

35 Формула изобретения

Способ определения эксплуатационного момента конструкции, заключающийся в том, что закрепленную основанием посредством опоры и двух элементов конструкцию

4р на заданном расстоянии от опоры нагружаютстатически поперечной сосредоточенной силой, а затем нагружают в условиях эксплуатации, измеряют при статическом нагружении и е условиях эксплуатации

45 относительную деформацию опоры у первого из элементов крепления и определяют эксплуатационный момент конструкции, о т

1825993 где Кс, и К вЂ” коэффициенты распределения нагрузки между элементами крепления соогв тственно при статическом магружении и в условиях эксплуатации;

Р1ст И 62 макс ОТНОСИТЕЛЬмая двформация опоры у первого элемента крепления соответственно при статическом нагружении и в условиях эксплуатации; е 2ст и е 2 макс — относительная деформация опоры у второго элемента креплемия ® соответственно при статическом нагружении и в условиях эксплуатации, затем при статическом нагружении вектор поперечной сосредоточенной силы перемещают параллельно опоре и измеряют его перемещение, при этом за координату равнодействующей эксплуатационной нагрузки принимают положение вектора поперечной сосредоточенной силы, при котором Кст - K, измеряют относительную де. формацию опоры у первого элемента 20 крепления при статическом нагружении конструкции поперечной сосредоточенной силой, приложенной в точке с координатой, совпадающей с координатой равнодействующей эксплуатационной нагрузки, а величиHó эксплуатационного момента Определяют по формуле

Mý-Р i

СТ где М» — величина эксплуатационного мо-, мента конструкции;

Ра> И! — ВЕЛИЧИНа ПОПЕРЕЧМОй СОСРЕДОточенной силы и координата точки ее приложенил от опоры при статическом нагружемии:

Г1ст — отмосительная деформация опоры у первого элемента при статическом нагружении конструкции поперечной сосредоточенной силой, приложенной в точке с координатой. совпадающей с координа-. той равнодействующей эксплуатационной магрузки.

1825993

Ecnumsi8 канструкцою у д

Составитель В. Кадуков

Техред М. Моргентал Корректор М,Ткач

Редактор С.Кулакова

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

Заказ 2315 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5