Испытаниях конструкций

Количество величин, измеряемых при испытаниях двигателей внутреннего сгорания, может меняться в весьма широких пределах в зависимости от вида проводимого испытания.

При испытаниях двигателей применяются дисковые гидротормозы, значительно более совершенные по сравнению с тормозом Юнкерса; тормозной момент зависит от количества воды, находящейся в статоре.

Воздушные тормозы. Основным типом воздушных тормозов, применяемых при испытаниях двигателей авиационных, иногда и авто-тракторных, являются винты и мули-нетки (фиг. 11).

Нетарированные винт или мулинетка применяются при испытаниях двигателей на ба-лансирных станках. При снятии внешней характеристики необходимо иметь набор различных винтов или лопаток мулинетки.

Для измерения часового расхода топлива при испытаниях двигателей применяются три метода: 1) весового замера; 2) объёмного замера и 3) мгновенного отсчёта.

Двигателям внутреннего сгорания более, чем другим машинам, присуще взаимное влияние и связанность отдельных факторов. Например, скоростной режим двигателя не может однозначно определить скорости и характер перемещений даже деталей кривошипно-шатунного механизма, так как осевые перемещения и вращение поршневого пальца в расточках поршня и шатуна зависят от температуры поршня и гильзы. Не более четко определяет механические нагрузки на эти детали и совокупность главных показателей режимов работы двигателя: частота вращения коленчатого вала и загрузка. Неравномерность подачи топлива и воздуха, процесс сгорания топлива и масла в цилиндрах значительно изменяют механические нагрузки не только на детали кривошипно-шатунной и гильзо-поршневой групп, но и на детали клапанного механизма, блока цилиндров, распределительные шестерни и др. Износ деталей при испытаниях двигателей в эксплуатации приводит к изменению влияния практически всех перечисленных факторов на работу деталей, что наряду с нестабильностью

1. При испытаниях двигателей (паровых и газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания) и различного вида передач; в этом случае гидротормоз создает искусственную нагрузку на валу двигателя или передачи. Такие тормоза в большинстве случаев оборудованы устройствами, позволяющими замерять величину крутящего момента, и поэтому называются также гидравлическими тормозными динамометрами.

Маятниковые весовые устройства вследствие их прочное г и, неизменности в показаниях и простоты конструкции, не требующей квалифицированного обслуживания, нашли широкое применение на заводах при обкатке и испытаниях двигателей.

Гидротормоза очень удобны в обращении, поэтому они получили широкое распространение при испытаниях двигателей. Для определения эффективной мощности двигателя Ne необходимо замерить на гидротормозе величину крутящего момен-

Потребителями, например, при стендовых испытаниях двигателей, могут служить различные тормозные устройства, в зависимости от конструкции которых характеристики сопротивления различны. Простейший механический тормоз ..представляет собой чугунный шкив, жестко связанный с коленчатым валом двигателя и охваченный с двух сторон колодками, поверхность которых покрыта фрикционным материалом. Сила нажатия колодок на шкив определяется затяжкой пружин, расположенных под гайками болтов, стягивающих колодки на шкиве. При работе двигателя на поверхности шкива образуются силы трения Fmp. Усилие торможения замеряется на определенном расстоянии /J от оси вращения динамометром. Если показатель дина-

При испытаниях двигателей часто используют воздушные тормоза в виде воздушных винтов. Мощность, затрачиваемая на вращение

Широкое распространение силовых гидроцилиндров в качестве силовозбудителей повторно-статических нагрузок при испытаниях конструкций связано с тем, что они развивают большие усилия при больших перемещениях, имеют широкий диапазон плавного изменения скорости нагружения, большую мощность при малых габаритах и т. д.

Многоцилиндровая система возбуждения наилучшим образом обеспечивает граничные условия, близкие к условиям существования идеального шарнира. Если принять, что силы трения в притертых цилиндровых парах не превышают 1 %, и учесть их размещение от центра стола на расстоянии около 500 мм, то «радиус нечувствительности» имитируемого шарнира будет 5 мм, что вполне обеспечивает достаточную точность нагружения при испытаниях конструкций.

Прямую механическую передачу используют при непосредственном гравитационном нагружении в натурных испытаниях конструкций, в машинах для длительных испытаний на ползучесть, в стендовых установках длительного воздействия. При применении коромысловых и маятниковых элементов прямую передачу используют в машинах, развиваемые нагрузки которых находятся в пределах номинальных значений сил, уравновешиваемых этими элементами. Аналогичное условие применения прямой меха-

Рис. 16. Опорная мессдоза для измерения пульсирующих реакций при усталостных испытаниях конструкций на стендах:

6. Голованов И. П., Методы измерения напряжений при статических испытаниях конструкций самолётов, Труды ЦАГИ, вып. 398, М. 1938.

Основными при расчетах и испытаниях конструкций на стадии развития трещин следует считать данные о скорости роста трещин I по числу циклов N. Скорость трещин в значительной степени определяется указанными выше характеристиками механических свойств металлов, конструктивными формами и условиями эксплуатации:

Конкретными критериями живучести, характеризуемыми числовыми значениями, являются: регламентированные повреждения, требуемые длительности роста усталостных трещин от начальных до регламентированных размеров, начальные размеры производственных дефектов, начальные размеры надежно обнаруживаемых трещин при различных видах контроля, остаточная прочность. Эти критерии применительно к конструкциям летательных аппаратов разработаны на основе обобщения и анализа повреждений конструкций различных типов самолетов за многолетний период эксплуатации. Такой подход к установлению критериев живучести представляется наиболее эффективным, так как разрушение силовых элементов конструкций в эксплуатации происходит не только из-за усталостных повреждений, которые определяются путем расчетов и лабораторных испытаний конструкций, но и вследствие производственных, случайных, коррозионных повреждений, которые не поддаются расчетам и не воспроизводятся при лабораторных испытаниях конструкций. Кроме того, вследствие недостаточной имитации

Часто исходной информацией для статистического анализа нагруженное™ являются записи (осциллограммы) напряжений, полученные при испытаниях конструкций на эксплуатационных режимах. В этом случае все необходимые для расчета надежности и усталостной долговечности конструкций характеристики случайных процессов (стандарт процессов а, средняя частота процесса по нулям п0, средняя частота по экстремумам пэ, среднее значение абсолютного максимума х+ и параметр сложности структуры процесса k) могут быть непосредственно определены по этим осциллограммам без предварительного вычисления корреляционных функций и энергетических спектров.

Разнообразие режимов эксплуатации предопределяет многообразие математических моделей случайных процессов, которые могут быть использованы для описания их нагруженное™. Эти модели могут быть сформированы на основе экспериментальных данных о нагруженности, полученных при относительно кратковременных испытаниях конструкций на эксплуатационных режимах нагружения и дополнительной информации об особенностях их функционирования и накоплении в них различных изменений в течение всего срока службы в результате старения и изнащивания. Так приходят к моделям процессов, представленных в виде сумм и (или) произведений детерминированных и случайных функций, а также к моделям в виде процессов, сформированных с помощью безынерционных или инерционных линейных или нелинейных преобразователей, и т.п. [12].

Если величина Vp задана на основе теоретических расчетов и в нее не входят погрешности нагружения, то очевидно, что при испытаниях конструкций ее значения будут изменяться. С возрастанием Vu будет изменяться и коэффициент безопасности. На рис. 8.57 показано приращение коэффициента безопасности Д/ в зависимости от величины Vu. За начальные значения приняты / = 2,2, Vp = 0,15. Как следует из этого рисунка, приращение коэффициента безопасности является нелинейной функцией коэффициента вариации системы нагружения. Например, при Vu — 0,05 коэффициент безопасности изменит свою величину на 5,5%. Это означает, что расчетная нагрузка также возрастет на 5,5%. Следовательно, при испытаниях надо стараться уменьшить погрешности системы нагружения. Однако предел, к которому нужно стремиться, должен быть задан нормами прочности, поскольку погрешности системы нагружения оказывают влияние не только на величину коэффициента безопасности, но и на величину вероятности разрушения конструкции.

Многоцилиндровая система возбуждения наилучшим образом обеспечивает граничные условия, близкие к условиям существования идеального шарниру. Если принять, что силы трения в притертых цилиндровых парах не превышают 1 %, и учесть их размещение от центра стола на расстоянии около 500 мм, то «радиус нечувстви-тельйости» имитируемого шарнира будет 5 мм, что вполне обеспечивает достаточную точность нагружения при испытаниях конструкций. ' По данным фирмы Amsler, сервоги-дравлическая система слежения в '«жестком» режиме испытания обеспечивает точность задания положений