Файл: Кочергин, А. И. Основы надежности металлорежущих станков и измерительных приборов учебное пособие.pdf

(объектов). Стенды стараются делать многоместными, В каждом стенде имеется нагрузочное устройство, а так­ же устройства, создающие условия испытаний, близкие к эксплуатационным. Например, в стендах, предназна­ ченных для испытаний на износ, специальные устройства обеспечивают необходимую весовую концентрацию абра­ зивных частиц в смазке и ее температуру, а также удель­ ный расход смазки, подаваемой на поверхность трения.

Рис. 6. 10. Схема стенда для испытаний силовых головок на долго­ вечность

Чтобы условия испытаний на стендах были наиболее близкими к эксплуатационным, в стендах предусматри­ вают устройства, которые случайно пли по закону, полу­ ченному в эксплуатационных наблюдениях, изменяют нагрузки, величины ходов, рабочие участки, продолжи­ тельности циклов и другие факторы. Почти все стенды автоматизированы. Для управления движениями рабо­ чих органов применяют конечные переключатели и ку­ лачки.

Рассмотрим примеры стендов. На рис. 6 . 10 изобра­ жена схема стенда для испытаний на долговечность си­ ловых головок [3]. Силовая головка 2 во время рабочего хода нагружается крутящим моментом и осевым усили­ ем. Тормозной крутящий момент создается генерато­ ром постоянного тока 3. Вырабатываемый им ток посту­ пает в магазин сопротивлений. Крутящий момент регу­ лируется силой тока в цепи возбуждения. Осевое усилие создается давлением масла, поступающего в цилиндр 1.

104

На рис. 6.11, а приведена принципиальная схема стенда с программным нагружением для испытания ко­ робок скоростей универсальных станков. Асинхронный электродвигатель 1 приводит две одинаковые коробки скоростей 2 и 3. Тормозной крутящий момент создается

' 6

оа -

а2 '

О ОА 1,0 1,5 2,0 п

Рис. 6. 11. Схема стенда для испытаний коробок скоростей универсальных станков

105

генератором постоянного тока 4. При автоматическом ступенчатом изменении силы тока в цепи возбуждения регулируется величина тормозного момента по програм­ ме, изображенной на рис. 6 . 11, б. Время действия на­ грузки убывает по гиперболе с ростом ее величины. Режим нагружения соответствует распределению време­

номинальной мощности на шпинделе). Для сокращения

мом слабом звене испытываемого узла было в 2 —3 ра­ за больше расчетного, возникающего в эксплуатацион­ ных условиях [32].

Подготовка к стендовым испытаниям. При подго­ товке к испытаниям необходимо выполнить эксплуатаци­ онные наблюдения за объектами, предназначенными для испытания, а также проанализировать публикации и ра­ боты научно-исследовательских организаций. На осно­ вании предварительного изучения объекта устанавлива­ ется наиболее вероятная схема потери им работоспособ­ ности, а также определяются режимы предстоящих стен­ довых испытаний. В частности, решаются вопросы о ве­ личине, месте приложения и направлении сил, о спосо­ бе нагружения, методах ускорения испытаний и т. д.

Располагая всеми этими данными, можно приступать к проектированию новых стендов или к испытаниям на существующих.

Условия стендовых испытаний за исключением уже­ сточаемого параметра должны соответствовать эксплу­ атационным. В противном случае показатели надежности изделий, характеристики износостойкости поверхностей образцов и сопряжений, полученные при испытаниях на стендах, невозможно сопоставить с эксплуатационным режимом.

В большинстве случаев параметры условий, вы­ бранных для стендовых испытаний, равны средним зна­ чениям, полученным эксплуатационными наблюдениями.

106

зультате чего наблюдаются повышенная загрязненность рабочей жидкости и смазочных масел, использование станка не по назначению и др. Режим стендовых испыта­ ний необходимо разрабатывать на основании результа­ тов, полученных для нормальных условий эксплуатации станка с учетом эксплуатационных требований, установ­ ленных техническими документами.

Если невозможно получить статистические данные об эксплуатации, то условия и режимы стендовых испы­

на испытания и получения информации о надежности в самые короткие сроки.

Число изделий, выбираемых для испытаний, зависит от множества факторов: поставленной задачи, масштаба выпуска изделий, стоимости одного изделия, рассеивания измеряемой величины, закона ее распределения, нали­ чия времени на проведение испытаний, стоимости испы­ тания одного изделия и др.

При ускоренных испытаниях можно ограничиться ис­

107

стенда Тпр по организационным причинам и в нерабочие смены.

Следует искать возможности для сокращения этих затрат. Время Гизм можно сэкономить путем оснаще­ ния стендов' автоматическими устройствами для измере­ ния в процессе работы температуры в зоне трения, из­ носа сопряженных деталей, температуры смазочного мас­ ла и др. Если такие устройства отсутствуют, для выпол­ нения измерений приходится останавливать стенд или частично разбирать его. Сокращение составляющей Т обс

называются ускоренными.

Ускоренные испытания можно разделить на три груп­ пы [30]:

1 ) испытания, при которых режим работы испытыва­ емого объекта или характеристики среды ужесточены по сравнению с нормальными условиями, так что- в ходе

в. в. Ускорение испытаний ужесточением характеристик среды или режима работы

Ужесточение характеристик среды. Характеристика­ ми среды являются концентрация, гранулометрический и химический составы загрязнений, температура, внешние вибрации и др. Характеристики среды допускается уже­

108

сточать только тогда, когда ускорение процессов изна­ шивания, старения и других не приводит к изменению характера физических явлений но сравнению с эксплу­ атационным режимом.

■Разработаны методики ускоренных испытаний гид­ равлических аппаратов, насосов и гидродвигателей, основанные на введении в рабочую жидкость искусст­ венных абразивных загрязнителей. Ускорение испытаний электрических аппаратов и машин достигается повыше^ нием температуры, способствующим старению изоляции.

Ужесточение режима работы. Основными способами ужесточения режима работы по сравнению с нормаль­ ным являются увеличение частоты рабочего цикла, уве­ личение нагрузки, воспроизведение тех элементов цикла,

[15]и всех тех узлов, для которых имеют место простои

вцикле машины. Например, работа подводного стола занимает 25% от времени цикла вертикально-протяж­ ного станка, а работа под нагрузкой ~ только 17%. Поэт.ому с увеличением частоты цикла стола время, зат­ рачиваемое на его испытание, значительно сокпашается.

При чрезмерном увеличении частоты рабочего цикла изменяется температурный режим исследуемого объекта,

иэто является основным ограничением применения это­ го способа испытаний.

шины в различные моменты цикла теряют работоспособ­ ность в разной степени. Например, гидродинамические подшипники изнашиваются в основном в моменты пуска. Поэтому частые пуски и остановки вала дают возмож­ ность относительно быстро испытывать эти подшипники на износостойкость.

ших узлов станков. Для таких объектов разработаны' ме­ тоды пересчета па нормальный режим показателей на­ дежности, полученных при ужесточенном режиме. В на­ стоящее время не существует аналогичных методов1/ от-

109

носящихся к станкам в целом или к их сложным узлам, и испытания с увеличенной нагрузкой позволяют вы­ явить только самые слабые места в таких объектах. Име­ ется несколько схем изменения нагрузки на испытывае­ мое изделие (рис. 6 . 1 2 ). К изделию может приклады­ ваться за время испытаний постоянная нагрузка, боль­

Рис. 6. 12. Изменение нагрузки при эксплуатации (а) и испытаниях изделий (б, в, г):

вечность при увеличенной силе нагружения, а шарико­ вые винтовые пары — при повышенных скорости враще­ ния винта и тяговом усилии.

Для того чтобы не изменить характера физических процессов в изделии, нагрузка должна быть выбрана меньше допустимой, зависящей от множества факторов. Для направляющих станков и других сложных сопряже­ ний и узлов предельно допустимая нагрузка определяет­ ся жесткостью сопрягаемых деталей, условиями выделе­

которые специфические требования. Например, нагрузку на направляющие станка можно увеличивать до такого предела, чтобы форма изношенных направляющих (эпю­ ра износа), полученная при ужесточенном режиме ис­ пытаний, существенно не отличалась от формы, харак­ терной для нормальных условий.

Это требование к исследованию направляющих обу­

110