книги / Статическая выносливость элементов авиационных конструкций

верстие, в которое закладывается цилиндрический вкладыш 4, имеющий продольную плоскую лыску, наклоненную к его оси.

В соответствии с уклоном и размерами поперечного вкла­ дыша внутренний торец губок имеет такой же уклон. Попереч-

Рис. 46. Зажимная головка пульсатора для пло­ ских образцов

иый вкладыш, передвигаемый в ту или другую сторону винтами 6 и 7, проходящими через нарезку в планках 5, затягивает губ­ ки на образце 2, помещенном между ними, как это показано на рис. 46. Поперечный клин с наклонной лыской ограничивает диа­ пазон толщин, которые можно зажать данной парой губок. Клин при нажиме на него винтом 7 испытывает сильное давление гу-

51

бок 3 и в свою очередь прижимается с такой же силой к поверх­ ности цилиндрического отверстия зажимной головки, в которое он заложен. Необходимо следить за тем, чтобы опорная поверх­ ность клина в стыке его с телом головки (на длине АС и BD) не сминалась при установке клина в крайние положения при действии винтами 6 и 7. Таким образом, ход поперечного клина, как и связанный с ним ход зажимных губок, очень ограничен, а потому ограничен и диапазон толщин, зажимаемых данной па рой губок. Поэтому для испытания на данном пульсаторе образ

цов разных толщин необходимо иметь набор губок для всего тре­ буемого диапазона толщин.

Иногда для зажима более тонкого образца, чем это установ­ лено, для данной пары губок употребляют гладкие шлифован­ ные пластины, закладывая их в зажимную головку под гладкую поверхность губок. Длина этих пластин должна быть немного меньше длины губок.

Использовать дополнительные пластины следует только в случае крайней необходимости, так как при этом значительно повышается вероятность нарушения условий, обеспечивающих правильный зажим. Зажимным устройством образец захваты­ вается очень надежно, если оно изготовлено достаточно тщатель­ но и привальные поверхности находятся в безукоризненном со­ стоянии. При пользовании этим зажимом необходимо следить за состоянием насеченных поверхностей губок. Часто в результате испытания узких образцов шириной Ь, в широких губках шири­ ной В изнашивается насечка губок только в средней их части. При этом образуется неплоская форма поверхности разъема гу­ бок (рис. 47).

Испытание более широких образцов в таких губках приво­ дит к неправильному зажиму и искажению результатов испы­ тания. Указанного недостатка легко избежать, имея набор губок с разной шириной насеченной части, рассчитанной на разную ширину образцов (рис. 48).

52

Из тех же соображений полезно немного укоротить насечен­ ную поверхность хвостовой части губки (рис. 49), сошлифовав насечку на величину а. Всегда следует стремиться к тому, что­ бы размеры (длина и ширина) насеченной части губок были не­ много меньше соответствующих размеров зажимаемой части головки плоского образца. Это обеспечит равномерный износ всей насеченной части зажимных губок и увеличит срок службы даже при некотором затуплении зубчиков насечки.

На рис. 50 показано, что в результате использования губок со смятой насечкой на сред­ ней части ширины и на большей части длины образец был захвачен за самый кон­ чик и главным образом по кромкам. На рис. 51 в каче­ стве примера показан ре­ зультат использования изно­ шенных губок с засоренной насечкой у края губки. В обоих случаях, несмотря на высокую концентрацию на­

пряжений средней части образца, разрушение все-таки произош­ ло по сплошному сечению в зажимах. Результаты. обоих испы­ таний следует считать неудовлетворительными.

В правильно изготовленных и надлежащим образом сохра­ няемых губках плоскость стыка губок по насеченным плоскостям должна быть строго средней для пары губок, закладываемых в зажимную головку. Это требование может быть выполнено только при одинаковой толщине обеих губок. Но непосредствен­ но измерить толщину каждой губки в отдельности трудно ввиду сложности ее формы и наличия фасок по всем ее ребрам. Если толщины губок, скомплектованных в пару, не будут равны друг другу, то средняя плоскость этой пары не будет совпадать со средней плоскостью образца, и образец при испытании будет нагружаться не только осевой нагрузкой, но одновременно под­ вергаться изгибу вследствие появления эксцентриситета.

Этот дополнительный изгиб, не учитываемый при испытании, но вносящий искажение в картину напряженного состояния об­ разца, может существенно снизить число циклов нагрузки по сравнению с тем числом, которое получилось бы при зажимных губках, имеющих одинаковую толщину, при которых, может быть и была установлена соосность зажимных головок. Следует иметь в виду, что правильно изготовленные губки в процессе эксплуатации могут оказаться или неправильно скомплектован­ ными в пары (из разных пар, хотя бы и одного размера по но­ миналу), или разной толщины из-за неравномерного износа на­

сечки.

Правильность комплектования губок в пары по их толщине

53

чину а= ° tg- , что следует из рассмотрения треугольников

2 cos ji

FF2F3 и F2FF4 (рис. 55). Измеряя величину б (например, щупом) на приборе и зная углы а и р , легко вычислить искомую величи-

Рнс. 54. Схема расположении губок разной толщины в контрольном приборе

ну а, по которой и решается вопрос о допустимости к работе данных губок при принятой схеме испытания образцов.

Решающим параметром при этом является длина образца

саторов удобно хранить в специальных шкафах с отдельными гнездами для каждой губки.

Для испытания на осевые нагрузки прутковых полуфабрика­ тов на цилиндрических образцах применяются зажимные уст­

56

ройства, изображенные схематически на рис. 56 и 57. В цен­ тральной части зажимной головки 1, устанавливаемой на пуль­ саторе взамен головки, изображенной на рис. 46, имеется тща­ тельно обработанная внутри цилиндрическая полость с точно заторцованным донышком. На наружной поверхности стенки

цилиндрической полости имеется винтовая нарезка для накидной гайки 5. Головка образца 2 точно обработана под размеры ци­ линдрической полости по рис. 56 или при меньших размерах об­ разца— под размеры промежуточного разрезного кольца 3 с использованием дополнительной прокладки 7 по рис. 57. Раз­ резное кольцо 3 удерживается от вращения шпильками 6. Об­ разец в осевом направлении затягивается гайкой 5 через про­ кладку 4 и разрезное кольцо 3. В таком зажимном устройстве можно вести испытание как на растяжение, так и на сжатие, а также и при разнозначных циклах нагружения.

6. ПОДГОТОВКА ПУЛЬСАТОРА И ОБРАЗЦОВ К ИСПЫТАНИЮ

ИПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИИ

Подготовка пульсатора

Подготовка пульсатора к испытанию сводится прежде всего к проверке соосности его зажимных устройств. Так как зажим­ ные устройства, особенно для испытания плоских образцов, пред­ назначены для’защемления головки образца, то нарушение их соосности сопровождается возникновением в них еще до прило­ жения основной осевой нагрузки моментов защемления, кото­ рые изменяют напряженное состояние образца, установленного на пульсаторе.

На рис. 58 приведена схема установки образца в зажимах пульсатора при нарушении их соосности на величину с. Образец деформируется как стержень, защемленный обоими концами, при смещении одного из них в поперечном направлении на ве­

личину с. В зажимах возникают моменты защемления М= ^

57

где Q — нагрузка в поперечном направлении. Эпюра изгибаю щих моментов по длине образца показана линией АВ, проходя­ щей через нуль в середине длины балки.

Таким образом, по эксцентриситету с определяется изгибаю­ щий момент образца при нарушении соосности зажимных уст­ ройств пульсатора. Изгибающий момент быстро нарастает с

уменьшением длины образца (об­ ратно пропорционально квадрату длины образца) и с увеличением эксцентриситета.

Чтобы оценить влияние эксцентриситета с и на действие основной осевой нагрузки Р, рассмотрим схему а на рис. 59. Правая опора для упрощения чертежа показана условной схе­ мой, допускающей приложение к уже изогнутому вследствие эксцентриситета с образцу осевой нагрузки Р (она может быть как растягивающей, так и сжимающей). На схеме б показан слу­ чай осевого сжатия силой Р. Как видно из схемы, изгибающий момент от силы Р возрастает от нуля на правой опоре до Рс на левой опоре. В середине длины образца (схема в) момент

М = — . Так как при коротких образцах нагрузка Р может до­

стигать значительных величин, то и изгибающий момент даже при малых эксцентриситетах может вызывать существенные ис­ кажения в напряженном состоянии образца.

58

Эксцентриситет с может возникать вследствие неточности установки зажимных головок или неточности формы и размеров самих губок. Поэтому прежде всего следует проверять размеры губок, а затем соосность зажимных головок. Для этого исполь­ зуются контрольные стальные термически обработанные шли­ фованные линейки, толщина которых соответствует толщине за­ жимных губок. Правильное положение в пространстве зажимных головок достигается применением тонких прокладок на при­ вальных поверхностях стыка головок с основанием пульсатора. Проверять соосность зажимных устройств следует после каж­ дого демонтажа зажимных головок.

После достижения соосности зажимных устройств необходи­ ма тарировка силоизмерительного устройства пульсатора для получения тарировочного графика (см. рис. 40). Тарировка си­ лоизмерительного устройства должна производиться и после каждого демонтажа зажимных головок. После проверки чистоты рабочих поверхностей зажимных деталей и соответствия толщи­ ны губок толщине зажимаемых образцов проводят испытания пульсатора.

Подготовка образцов

Документация по образцам, подготавливаемым к испыта­ ниям, должна содержать данные по химическому составу мате­ риала, технологии изготовления полуфабриката и сведения о способах отбора и вырезки заготовок для образцов. На резуль­ таты испытаний, на выносливость вообще и, в частности, на статическую выносливость существенное влияние могут оказы­ вать вариации технологических факторов, определяющих техно­ логический процесс изготовления образцов. Основой этого влия­ ния в большинстве случаев является пластическая деформация, возникающая в результате механической обработки при изготов­ лении образцов. Поэтому при разработке метода изготовления образцов следует учитывать возможные последствия выбора не­ рационального технологического процесса.

Таким образом, когда говорят о прочностных свойствах спла­ ва как такового, то на самом деле имеют в виду его свойства с наложением влияния технологического процесса изготовления как самого полуфабриката (лист, пруток, труба, штамповка, от­ ливка), так и образца из него.

Образцы для усталостных испытаний могут быть разнооб­ разными как по форме, размерам и материалам, так и по усло­ виям испытания. Однако все же можно указать ряд следующих общих требований, которые следует соблюдать во избежание ис­ кажения результатов испытания.

1. Для новой партии образцов должен быть указан весь тех­ нологический процесс изготовления заготовок из полуфабри­ катов и образцов' из них с учетом влияния отдельных техноло­ гических операций на результаты предстоящих испытаний.

59

2. Вновь изготовленная партия образцов принимается по за ­ ранее разработанным техническим условиям. Особо тщательно проверяются форма, размеры и состояние поверхности в рас­ четных сечениях и в местах захватов образца в испытательной машине. Все отступления от технических условий необходимо за­ носить в журнал приемки и использовать их при анализе резуль­ татов испытания образцов.

3. Перед испытанием все образцы данной партии маркируют­ ся методом, исключающим возможность влияния маркировки на результаты испытания (например несмываемой краской).

4. После маркировки все образцы партии измеряются в рас­ четных сечениях и результаты измерений записываются в жур­ нал наблюдений.

5. По измерениям, проведенным по п. 4, вычисляются все величины, необходимые для определения крайних значений на­ грузки для настройки пульсатора на заданный режим испытания.

Проведение испытаний

При проведении испытаний необходимо соблюдать ряд сле­ дующих требований.

1. Произвести тщательную настройку контактора (см. рис. 41 или 42 и 43) на максимальную и минимальную нагрузки, пользуясь шкалой микроскопа динамометра или манометра.

2.Установить защитные контакты от перегрузки образца по нагрузке и по ходу, а также защитные устройства против пере­ грузки электродвигателя.

3.Проверить функционирование масляной помпы и всех де­ талей после пуска пульсатора.

4.При замеченных дефектах в работе пульсатора немедлен­

но остановить его для устранения дефектов.

5. В случае неожиданной остановки пульсатора в пределах установленного размаха нагрузки (если образец при этом не поврежден) испытание можно продолжить после выяснения и устранения причин остановки.

6. Проверить хвостовики образца, входившие в зажимы, для контроля правильности работы зажимов после окончания испы­ тания образца и выемки его из зажимов пульсатора.

7. При доведении образца до разрушения необходимо осмот­ реть поверхность разрушения и, если на ней замечены какие-то особенности, отметить их в журнале.

8. Вынимать образец из зажимов после разрушения удобно пневматическим молотком 1 (рис. 60) с бойком 2 специальной формы по типу, изображенному на рис. 61, или легкими ударами ручного молотка по оправке специальной формы, сделанной из сравнительно мягкого металла (рис. 62). В тех случаях, когда пульсатор имеет и вибрационный привод, удобно использовать осевые распорки, опирая их на торцы зажимных губок и вклю­

60