Повышение прочностной надежности транспортных дизелей (1025560), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Одновременно аналогичная проверка на стабильность показаний проводится и по отмеченным ранее каналам, где разность As'wl была больше допустимой величины 20-10"6. Если при повторном подключении контрольных тензорезисторов в такой канал разность «мнимых» значений деформацийАе"ми<20Л0' , то Ае'ми учитывается при обработке результатов измерений, каксистематическая погрешность. Если Ае'мн>20-Ш , результаты показаний в такомизмерительном канале исключаются, а относительные остаточные деформациив этой точке определяются по разнице сопротивлений активного тензорезистора до и после выделения элемента.Обработка результатов измерений (определение остаточных напряженийпо результатам тензометрирования).Величины остаточных напряжений подсчитываются по формуле линейного напряженного состояния при наклейке одиночных тензорезисторов:943.1a = -E-£t ,где: ei - остаточная деформация, замеренная тензорезистором.Для плоского напряженного состояния при наклейке тензорезисторов розеткой [23] и известных направлениях главных деформаций:(?,=--у(е,+/л-е2)а-2=—;3.2-(e2+fi-e,).T1-МПри неизвестных направлениях главных деформаций:Еа, =;:±±b+JLj{s,-s3Y+(2s,-{el+s3)Y3.32Еа, = — '21-JU1 + JUЕ - модуль1-йупругости1 + JU исследуемой детали;// - коэффициент Пуассона;shs2,e3 — остаточные деформации, замеренные одиночными тензорезисторами, входящими в состав розетки, с поправками, внесенными в соответствии сформулой 3.4.Для учета возможныхсистематических погрешностей аппаратуры,приобработке результатов испытаний вносится поправка на относительные остаточные деформации, как для одиночных, так и для входящих в состав розетоктензорезисторов.
Поправка подсчитывается по формуле:где: еср — среднеарифметическое значение по всем замерам остаточной деформации;Лею— величина изменений «мнимой» деформации с учетом знака;к — множитель, учитывающий изменение коэффициента усиления тензометрической аппаратуры за период испытаний.к = $-,3.595где: sK - деформация, на которую настроен применяемый калибратор;£ф - деформация, полученная при проверке тензометрической аппаратурыкалибратором после окончания испытаний.Относительные остаточные деформации определяются по формуле:ей =ф=—R3-S-,3.6R3-Sгде: R3 — сопротивление тензорезистора, замеренное до выделения элемента детали;R5 — сопротивление тензорезистора, замеренное после выделения элементадетали;S— коэффициент тензочувствительности тензорезистора.Определение величины суммарной относительной погрешности измеренияостаточных напряженийНа основании опубликованных материалов по тензометрии [79,80] и накопленного опыта выполнения этих работ на Коломенском заводе, реальная относительная погрешность измерения остаточных напряжений складывается изследующих основных составляющих.Температурная погрешность, т.
е. зависимость выходного сигнала тензорезистора от температуры. Эта погрешность, в частности, связана с возникновением «мнимых» относительных деформаций из-за разницы коэффициентов линейного расширения материалов чувствительного элемента тензорезистора иисследуемой детали. Эта погрешность компенсируется при помощи двух тензорезисторов, включенных в два плеча внешнего полумоста, путем помещения ихвблизи друг друга, как указано ранее. Этот способ называется «схемной компенсацией» и позволяет уменьшить температурную погрешность до пренебрежимо малой величины, и, в дальнейшем, не учитывать её в расчете суммарнойпогрешности.Погрешность тензометрической аппаратуры определяется её классомточности. В данном случае, для измерения остаточных напряжений в перемыч-96ках крышек цилиндров использовалась высокоточная тензометрическая аппаратура MGC+ фирмы Hottinger Германия с классом точности ±0,2% (рис.
3.4.).Рис. 3.4. Многоканальная тензометрическая станция MGC+ фирмыHottingerПогрешность за счет вариации модуля упругости материала ±5%.Погрешность в результате естественного разброса величины коэффициентатензочувствительности тензорезисторов не более ±5%.Погрешность из-за ползучести клеевого слоя за время (не более 6 часов) отисходной балансировки до измерения не более ±3%.Погрешности за счет ошибки углового расположениячувствительногоэлемента тензорезистора относительно направления действующих деформацийне более ±5%.Погрешности из-за измерения переходного сопротивления при перепайкепроводов, соединяющих тензорезистор с тензометрическим усилителем не более ±0,2%.В соответствии с ГОСТ 10448-80 по оценке погрешностей при испытанияхдизелей суммарная абсолютная погрешность определения остаточных напряжений методом тензометрирования равна:222222Ах = л!0,2 + 5 + 5 + З + 5 + 0,2 = 9,17%3.7973.2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЯ КРЫШЕКЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЯ ЧН26/26 ПОСЛЕ УСКОРЕННЫХИСПЫТАНИЙВ период 2002-2005 гг. на Коломенском заводе было начато производстводизелей с повышенным уровнем форсирования (315л.с. в цилиндре). В экспериментальном цехе в это же время проводились стендовые испытания данногокласса машин. Целью испытаний явилась оценка работоспособности (прочности и износостойкости) основных деталей дизеля в условиях повышенногоуровня форсирования.
Режимы температурного нагружения деталей камерысгорания дизеля представляют собой трапециидальный цикл в координатахтемпература - время (рис. 1.19. глава I). Режимы нагружения дизеля выбирались таким образом, чтобы основные узлы и детали двигателя накопили повреждения эквивалентные повреждениям в эксплуатации за период до первой переборки (~ 10000 часов). За весь период испытаний велся хронометраж режимовработы дизеля (таблица 3.).Таким образом, для деталей дизеля известно точное количество циклов ивид циклов температурного нагружения, накопленных в течении испытаний.Общая наработка за всё время проведения испытаний составила 1663 часа, количество циклов полных теплосмен - 1100 циклов, время выдержки при максимальной температуре цикла - 579 часов.Оценка располагаемого ресурса крышек цилиндров основана на полученииданных по уровню и темпу роста остаточной напряженности элементов огневого днища - межклапанных перемычек.
После проведения испытаний были замерены остаточные напряжения в 7 крышках цилиндров. Все крышки были установлены на одном дизеле, что дает основания предполагать идентичность условий их нагружения, поскольку во время испытаний жёстко регламентируетсяразница по максимальной температуре Tz и максимальному давлению Pz в отдельных цилиндрах.Остаточные напряжения в межклапанных перемычках крышек цилиндров98определялись в соответствии с описанной методикой. На рис. 3.1. приведен эскиз наклейки тензорезисторов.
Результаты измерений приведены в таблице 2.Полученные экспериментальные данные представляют особую ценность сточки зрения сравнения с расчетными данными по остаточной напряженности,поскольку в данном случае точно известно число циклов нагружения и времяпребывания конструкции при максимальной температуре цикла (время релаксации напряжений).
Данные по режимам нагружения крышек цилиндров в процессе ускоренных испытаний дизеля приведены в таблице 3. и в дальнейшемиспользуются в качестве исходных при математическом моделировании процесса появления и накопления остаточных напряжений.Таблица 2. Замеренные остаточные напряжения в межклапанных перемычках крышек цилиндров дизеля 16ЧН 26/26\ № крышки (4А)(7А)О~ост>О~0СТ50"ост?OOCTJ0~ост,О"ост5№ датчикахМПаМПаМПаМПаМПаМПаМПа12345678910111216,0108,342,140,014,944,8120,5205,399,246,951,716,065,6166,953,319,22,4055,5105,627,243,712,324,572,5137,659,749,135,220,811,2140,8056,045,380,0-4,369,321,356,519,784,333,689,616,098,144,822,9(ЗА)54,6177,072,520,527,8182,290,2199,01391058,2139,9(4В)122,1208,586,449,624,070,442,1156,850,1-39,576,0169,1(7В)67,695,413,0-5,02,234,984,7137,636,423,521,5-(2А)(5А)Результаты в таблице 2.
показывают, что полученные экспериментальныеданные нуждаются в систематизации, поскольку разброс их значителен.99Таблица 3. Режимы работы дизеля 16ЧН26/26 по программе ускоренных испытанийI этап испытанийНаименованиепараметраНаработкаПервоначальнаяобкатка и регулиРазмерностьровка после сборкидвигателячас61Отработка параметров рабочего процесса802II этапОбкатка ирегулировкаII этаппредварительныхиспытаний(проверкадизеля наресурс допервой переборки)5674416634855791024110014,55-Ю617,37-106Наработка нарежиме41070часРе=100%*Количество1052циклов полныхцикл4теплосменКоличествоциклов механи62,34-106ческих нагруцикл0,30-100,12-106жений на режиме Ре=100%** Параметры режима Ре=100%:- частота вращения коленчатого вала дизеля - 1000 об/мин- эффективная мощность дизеля 3630 кВт- максимальное давление сгорания 15,5 МПа- температура выхлопных газов на выходе из цилиндра 660 °С.Общаянаработка1003.3.
ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСТАТОЧНЫХНАПРЯЖЕНИЙ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХДля проверки адекватности выбранной математической модели был выполнен расчет остаточных напряжений в крышке цилиндра дизеля, работавшего по программе ускоренных и ресурсных испытаний.На начальном этапе были подготовлены твердотельная модель крышки цилиндра с наклонной форсункой (рис. 3.5.), а также её конечно-элементная модель (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
