close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10326

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10326
(13) C1
(19)
G 01N 3/56
СПОСОБ ИЗНОСОУСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
МАТЕРИАЛА РЕЛЬСА СИСТЕМЫ КОЛЕСО-РЕЛЬС
(21) Номер заявки: a 20050296
(22) 2005.03.28
(43) 2006.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(72) Авторы: Сенько Вениамин Иванович; Сосновский Леонид Адамович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(56) SU 1656400 A1, 1991.
SU 1778620 A1, 1992.
RU 2082149 C1, 1997.
US 4103548, 1978.
BY 10326 C1 2008.02.28
(57)
Способ износоусталостных испытаний материала рельса системы колесо-рельс, заключающийся в том, что образец, изготовленный из материала рельса в виде кольца с радиусами кривизны в двух взаимно перпендикулярных направлениях, приводят во
вращение и одновременно воздействуют на него вращающимся контробразцом, выполненным в виде усеченного конуса с ребордой у большего основания, ось вращения которого параллельна оси вращения образца, при этом воздействуют контробразцом на образец
путем передачи ему одновременно контактной и осевой нагрузки, обеспечивая одновременное возбуждение как контактных и изгибных напряжений в зоне взаимодействия
BY 10326 C1 2008.02.28
поверхностей катания образца и контробразца, так и фрикционных и изгибных напряжений в зоне взаимодействия реборды контробразца с боковой поверхностью образца до
достижения предельной величины износа в зоне контактного взаимодействия, по которой
определяют износоусталостные характеристики испытуемого материала, причем величину изгибных и контактных напряжений в образце варьируют путем изменения угла между
образующей конусной поверхности и осью контробразца.
Изобретение относится к области определения механических свойств материалов, а
именно к износоусталостным испытаниям материалов и силовых систем, и может найти
широкое применение при проведении испытаний, приближенных к условиям эксплуатации системы колесо-рельс.
Известен способ испытания материалов на контактно-механическую усталость, сущность которого состоит в том, что цилиндрический образец приводят во вращение, воздействуют на его боковую поверхность вращающимся роликом, ось которого параллельна
оси образца, и сообщают ролику дополнительное возвратно-поступательное движение
вдоль оси образца, а в плоскости действия ролика к образцу прикладывают изгибающую
нагрузку, что приближает условия испытаний к условиям эксплуатации, например, системы колесо-рельс [1].
Недостаток такого способа испытаний состоит в том, что контактные и изгибные напряжения возбуждаются при воздействии соответствующих двух независимых нагрузок,
тогда как в процессе эксплуатации, например, системы колесо-рельс они возникают при
действии единой нагрузки. Другой недостаток указанного способа состоит в том, что в
результате испытаний определяют лишь сопротивление контактно-механической усталости, тогда как для испытаний на фрикционно-механическую усталость, реализуемую при
трении реборды колеса по боковой поверхности рельса, требуется другое оборудование и
другие образцы.
Известен способ износоусталостных испытаний материалов, при котором цилиндрический образец приводят во вращение, нагружают его изгибающей силой, прижимают к
его цилиндрической поверхности с противоположных сторон два вкладыша, создают нагрузку на вкладыши с помощью присоединенных к ним инерционных масс и сообщают
вкладышам дополнительное вращение относительно образца [2].
Недостаток такого способа испытаний состоит в том, что фрикционные и механические напряжения возбуждаются при воздействии соответствующих двух независимых нагрузок, тогда как в процессе эксплуатации системы колесо-рельс они возникают при
действии единой нагрузки. Другой недостаток указанного способа состоит в том, что в
результате определяют лишь сопротивление фрикционно-механической усталости, тогда
как для испытаний на контактно-механическую усталость требуется другое оборудование
и другие образцы.
Задача изобретения заключается в обеспечении возможности проведения испытаний,
приближенных к условиям эксплуатации силовой системы колесо-рельс за счет более
полного воспроизводства реального напряженного состояния в испытуемой паре трения и
ее геометрического подобия.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе износоусталостных
испытаний образец, изготовленный из материала рельса в виде кольца с радиусами кривизны в двух взаимно перпендикулярных направлениях, приводят во вращение и одновременно воздействуют на него вращающимся контробразцом, выполненным в виде
усеченного конуса с ребордой у большего основания, ось вращения которого параллельна
оси вращения образца, при этом воздействуют контробразцом на образец путем передачи
ему одновременно контактной и осевой нагрузки, обеспечивая одновременное возбуждение как контактных и изгибных напряжений в зоне взаимодействия поверхностей катания
2
BY 10326 C1 2008.02.28
образца и контробразца, так и фрикционных и изгибных напряжений в зоне взаимодействия реборды контробразца с боковой поверхностью образца до достижения предельной
величины износа в зоне контактного взаимодействия, по которой определяют износоусталостные характеристики испытуемого материала, причем величину изгибных и контактных напряжений в образце варьируют путем изменения угла между образующей конусной
поверхности и осью контробразца.
Новыми признаками заявляемого способа испытания материалов на контактномеханическую усталость являются:
обеспечение одновременной передачи через контробразец к образцу контактной и осевой нагрузки, что обеспечивает одновременное возбуждение в зонах взаимодействия соответственно как контактно-механических, так и фрикционно-механических напряжений;
конструктивное выполнение образца в виде кольца с радиусами кривизны в двух взаимно перпендикулярных направлениях и контробразца в виде усеченного конуса с ребордой у большего основания, что позволяет при изменении угла между образующей
конусной поверхности и осью контробразца варьировать величину изгибных и контактных напряжений в системе вследствие соответствующего изменения эксцентриситета.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема проведения
испытаний.
На фигуре показана модель силовой системы колесо-рельс, представляющая собой
цилиндрический образец 1, выполненный в виде кольца с радиусами кривизны R11 и R12 в
двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и контробразец 2, представляющий собой
усеченный конус 3 с ребордой 4 у большего основания. Взаимодействие образца с контробразцом осуществляется в зонах контактного 5 и фрикционного 6 взаимодействия.
Способ осуществляется следующим образом.
Испытуемый образец 1, выполненный в виде кольца с радиусами кривизны в двух взаимно перпендикулярных направлениях R11 > 0 и R12 > 0, приводят во вращение с угловой
скоростью ω1, затем вращающийся с угловой скоростью ω2 контробразец 2 в виде конусной поверхности 3 с ребордой 4 у большего основания, ось вращения которого параллельна оси вращения образца, прижимают к образцу контактной нагрузкой FN и осевой
нагрузкой FX. Контактная нагрузка FN одновременно возбуждает в зоне взаимодействия 5
поверхностей образца и контробразца изгибающие и контактные напряжения, а осевая нагрузка FX - фрикционные и изгибные напряжения в зоне взаимодействия реборды контробразца с боковой поверхностью образца. При этом зона контактного взаимодействия 5
отстоит от вертикальной оси симметрии образца (плоскости действия силы FN) на расстоянии эксцентриситета е, что позволяет, изменяя угол α между образующей конусной
поверхности и осью контробразца, дополнительно варьировать величину изгибных и контактных напряжений в системе.
Испытания проводили на испытательной машине СИ-03М, техническая характеристика которой соответствует ГОСТ 30755-2001. Машину оборудовали приспособлением для
изучения повреждений (увеличение до ×50), а также приспособлением для измерения размеров повреждений на дорожке катания. Испытания проводили по схеме, показанной на
фигуре. Частота вращения образца - 3000 мин-1. Диапазон изменения контактной нагрузки
FN составлял 30-2000 Н, осевой нагрузки FX составлял 30-200 Н. Образец изготавливали из
стали М74, а контробразец - из стали 25ХГТ. Образец имел радиусы R11 = 16 мм и
R12 = 50 мм, а контробразец имел диаметр d2 = 50 мм и угол α = 10°.
В ходе испытаний измеряли сближение осей образца и контробразца (суммарный износ) и крутящий момент. Испытания вели до наступления предельного состояния, за которое принимали достижение предельной величины износа (сближение осей) [i] = 100 мкм
в зоне контактного взаимодействия. Усталостные характеристики определяли по количеству циклов до достижения предельного состояния. В результате экспериментов установ-
3
BY 10326 C1 2008.02.28
лено, например, что при FN = 1000 Н и FX = 40 Н предельное состояние достигается за
3,2⋅106 циклов.
Предлагаемое изобретение дает возможность проведения испытаний, приближенных к
условиям эксплуатации силовой системы колесо-рельс за счет более полного воспроизводства реального напряженного состояния, при минимальных затратах на их проведение.
Источники информации:
1. А.с. СССР 1656400, МПК G 01N 3/56, 1991.
2. А.с. СССР 1341538, МПК G 01N 3/56, 1987.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
114 Кб
Теги
патент, by10326
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа