Железняк В.Н. Стенд для испытания материалов на усталостную прочность [Электронный ресурс] / В.Н. Железняк, Л.Б. Цвик, О.Л. Маломыжев, Л.В. Мартыненко // Молодая наука Сибири: электрон. науч. журн. – 2020. – №4(10). – Режим доступа: http://mnv.irgups.ru/toma/410-20, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус., англ.
Эксплуатация подвижного состава железнодорожного транспорта, сопровождается воздействием не его детали динамических нагрузок, значения которых достигает значительных величин, что вызывает возможность возникновения их усталостного разрушения.
Обеспечение усталостной прочности деталей достигается путём оптимизации их форм и выбора соответствующих материалов. Такой процесс, как правило, связан с ресурсными испытаниями готовых изделий, и соответственно, увеличивает сроки и стоимость внедрения новых конструкций.
В статье предлагается стенд, который позволит заменить ресурсные испытания готовых изделий лабораторными испытаниями образцов материалов деталей.
Возможность замены ресурсных испытаний лабораторными обеспечивается путем применения образцов материалов особой формы, позволяющей получить в последнем получить напряжённо-деформированное состояние, соответствующее тому, которое возникает в деталях подвижного состава имеющих сложные геометрические формы.
Образец для оценки прочности материала при сложном напряженном состоянии выполнен в виде круглой пластины, на противоположных сторонах которой выполнены канавки соответственно, расположенные диаметрально и направленные под прямым углом одна к другой. Между поверхностями канавок, служащих концентраторами механических напряжений, образована перемычка материала образца, расположенная в центральной зоне пластины. Пластина опирается на основание. Испытания образца проводятся при воздействии испытательного усилия, приложенного перпендикулярно к его центральной зоне
Для испытания образца применён стенд, позволяющий создать нагрузку силой от сжатой до заданного значения пружины через рычаг и пуансон сферического профиля, а циклическое изменение нагрузки осуществляют путем уменьшения реакции пружины с помощью системы вращающихся эксцентриков. Вращение эксцентриков осуществляется с помощью мотор редуктора с частотой 1 Гц.
На основе анализа существующих конструкций машин для испытания материалов, а также выбора рациональной формы образца испытуемого материала разработан и изготовлен стенд испытания материалов на усталостную прочность, позволяющий проводить оценку ресурса готовых изделий в лабораторных условиях.
1. Шадур Л.А. Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л. А. Шадур, И. И. Челноков, Л. Н. Никольский, и др.; под ред. Л. А. Шадура. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1980. – 439 с.
2. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты конструкций на прочность и долговечность. Справочник. - М.: Машиностроение. - 1981. - 272 с.
3. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В двух частях. Часть 1. Критерии прочности и ресурса. – Новосибирск. «Наука». 2005г. 494 с.
4. Пат. № 2360227 Рос. Федерация. Образец для оценки прочности материала при сложном напряженном состоянии / Л.Б. Цвик, А.П. Черепанов, А.А. Пыхалов, М.А. Храменок, К.А. Кузнецов, М.В. Шапова. Бюл. №18
5. Вансович, К.А. Экспериментальное изучение скорости роста поверхностных трещин в алюминиевом сплаве АК-6 и в стали 20 при двухосном нагружении / К.А. Вансович, В.И. Ядров // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2013. – Том 15, № 4(2). – С. 436-438.
6. Пат. № 176972 Рос. Федерация. Устройство для двухосных испытаний крестообразных образцов / К.А. Вансович, В.И. Ядров. Бюл. №4.
7. Цвик Л.Б., Пимштейн П.Г., Борсук Е.Г. Экспериментальное исследование напряженного состояния многослойного цилиндра с монолитным вводом. – Проблемы прочности.- 1978. С.74-77.
8. Пат. № 2717571 Рос. Федерация. Устройство для испытания пластинчатого образца на усталостную прочность / Г.И. Федюкович, Л.Б. Цвик, В.Н. Железняк, В.К. Еремеев, И.С. Бочаров. Бюл. №9.
9. Пат. № 2418284 Рос. Федерация. Способ испытания пластинчатого образца на усталостную прочность и устройство для его осуществления / Л.Б. Цвик, А.П. Черепанов, М.А. Храменок, М.В. Шапова. Бюл. №13.
10. Н.А. Махутов, К.В. Фролов, Ю.Г. Драгунов и др. Модельные исследования и натурная тензометрия энергетических реакторов. // Н.А. Махутов, К.В. Фролов, Ю.Г. Драгунов и др. М.: Наука, 2001. - 293 с.- (Серия «Исследование напряжений и прочности ядерных реакторов»).
11. Зеньков Е.В., Цвик Л.Б., Кулешов А.В. Моделирование мягкого вида напряженного состояния конструктивных узлов на цилиндрических лабораторных образцах с концентраторами напряжений. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2011. - Вып. №4(32). - С.45-50.
12. Зеньков Е.В., Цвик Л.Б., Пыхалов А.А. Дискретное моделирование напряженно-деформированного состояния плоскоцилиндрических образцов с концентраторами напряжений в виде канавок. – Вестник ИрГТУ. – 2011 г., №7. С. 64 – 69.
13. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. Инженерные методы расчета. - Л.: Машиностроение - 1968 - 272 с.
14. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты конструкций на прочность и долговечность. Справочник. - М.: Машиностроение. - 1981. - 272 с.
15. Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов. – М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. – 1957г. 534 с.
16. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. Инженерные методы расчета. – Л.: Машиностроение. – 1968. – 272 с.
17. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. – М. «Машиностроение». - 1993. - 640 с.