Тензометрические измерения деформаций карданных передач на испытательном стенде Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.22

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ

НА ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ

Т. Т. Ереско, Е. В. Кукушкин*, А. А. Орлов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Была разработана методика тензометрических измерений деформаций карданных передач на испытательном стенде, получен график зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от длины карданной передачи, график зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от значений крутящего момента, график зависимости момента торможения от давления рабочей жидкости гидравлической системы.

Ключевые слова: испытательный стенд, карданная передача, погрешность измерений.

TENSOMETRIC MEASUREMENTS OF THE DEFORMATIONS OF UNIVERSAL JOINT TRANSMISSIONS AT THE TEST STAND

T. T. Eresko, E. V. Kukushkin*, A. A. Orlov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The method of tensometric measurements of deformations of universal joint gears on the test bench is developed. The article demonstrates a graph of the dependence of the values of the strain gage readings on the length of the universal joint gear, a graph of the values of the strain gage readings from the torque values, a plot of the deceleration time versus the hydraulic fluid pressure.

Keywords: test bench, universal joint, measurement error.

Использовался стенд [1-3] для испытаний карданных передач на игольчатых подшипниках. В качестве измерителей крутящего и тормозного моментов использовались тензорезисторы марки 2ФКРВ-5-100ГБ ГОСТ 21616-91 [4].

Закрепление тензорезисторов осуществлялось с помощью «суперклея», позволяющего приклеивать тен-зорезисторы без дополнительной температурной обработки. Тензорезисторы наклеивались на участки вала трубчатого и круглого сечения, так как при изменении длины карданной передачи, шлицевое соединение влияет на деформацию тензорезистора [5]. Правильно наклеенный тензорезистор обладает практически линейной характеристикой и обеспечивает достаточно высокую точность измерений, если деформация не превышает уровня ±0,3 %. Тем не менее, имеют место небольшие отклонения от линейности при циклическом деформировании, причем кривая разгрузки располагается ниже кривой нагружения, образуя петлю гистерезиса. Поэтому замер моментов выполнялся с учетом циклического деформирования тензорезисто-ров. При чистом сдвиге касательные напряжения численно равны главным напряжениям т = Cj = -с2.

Наибольшее значение относительной деформации используемых тензорезисторов ±3000 мкм/м, в отношении которой завод-изготовитель гарантирует надежную работу тензорезисторов и строгую линейность их характеристики преобразования.

Для тарирования тензорезисторов использовался динамометрический ключ, который для создания нагрузки был установлен на выходной вал раздаточной коробки. График зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от длины карданной передачи показан на рис. 1.

Величины деформаций карданного вала на длине от 490 мм до 530 мм изменяются по линейной зависимости, поэтому испытания карданных шарниров следует проводить в диапазоне длин карданной передачи от 490 мм до 530 мм.

Для построения графика зависимости средних величин показаний датчика измерения деформаций от значений крутящего момента (рис. 2), были использованы средние значения показаний деформаций.

Для настройка и тарирования манометра гидравлического устройства нагружения использовался график зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от значений крутящего момента, таким образом, для измерения момента торможения гидравлической системы использовался манометр, который градуировался следующим образом: известная величина крутящего момента фиксировалась датчиком измерения деформации карданного вала при измерении величины в единицах давления на манометре, в результате чего был получен график зависимости момента торможения от единиц давления рабочей жидкости гидравлической системы (рис. 3).

Решетневскуе чтения. 2017

VI 1 : Ни

5( I- М

Л Ю Нм

г- к

485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 ММ.

Рис. 1. График зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от длины карданной передачи

У, мВ

У

140 ■ 120

100

60 ■

40

■Л

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 М, Н(

Рис. 2. График зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от значений крутящего момента

Р, МПЕ

20 ►

15 ► ♦

9

►

10

■ £

В

1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 м

Рис. 3. График зависимости момента торможения от давления рабочей жидкости гидравлической системы

На графике зависимости момента торможения от давления рабочей жидкости гидравлической системы видно, что изменение нагрузки зависимости осуществляется по вычисленному уравнению:

У = 0,0074Р +1,8897.

В системе возникает небольшая погрешность, за счет погрешности измерений, зазоров соединений, люфтов и со временем за счет нагрева рабочей жидкости гидравлической системы торможения.

В результате проведенных исследований была разработана методика тензометрических измерений деформаций карданных передач на испытательном стенде, получен график зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от длины карданной передачи, график зависимости величин показаний датчика измерения деформаций от значений крутящего момента, график зависимости момента торможения от давления рабочей жидкости гидравлической системы. Достоверность и адекватность полученных результатов измерительной системы стенда для испытаний карданных передач подтверждается выполненным расчетом.

Библиографические ссылки

1. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско Т. Т. Конструкция стенда для проведения испытаний карданных шарниров на игольчатых подшипниках // Решетневские чтения: материалы XIX Междунар. науч. конф.: в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2015. С. 337-339.

2. Конструкция стенда для проведения испытаний карданных шарниров на игольчатых подшипниках в широком диапазоне размеров с изменением угла излома карданной передачи / Е. В. Кукушкин [и др.] // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2016. № 2. С. 58-73. Б01: 10.15593/24111678/2016.02.05.

3. Расчет гидравлической системы тормозного устройства стенда для испытания трансмиссий транс-портно-технологических машин / А. С. Ереско [и др.] // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2016. № 4. С. 60-79. Б01: 10.15593/24111678/2016.04.06.

4. Шушкевич В. А. Основы электротензометрии. Минск : Вышейш. школа, 1975. 352 с.

5. Адамович А. И., Кукушкин Е. В., Кукушкин C. В. Влияния шлицевого соединения карданной передачи на изгиб карданного вала // Интеграция науки, общества, производства и промышленности : материалы Междунар. науч.-практ. конф.; Уфа : Омега сайнс, 2017. C. 4-9.

References

1. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A., Eresko T. T. [Booth design for testing universal joints with needle bearings]. MaterialyXIXmezhdunarodnoy nauchnoy kon-ferentsii "Reshetnevskie chteniya" [Materials XV Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2015. Pp. 337-339. (In Russ.)

2. [Stand construction for testing the universal joint on needle bearings in wide range of sizes with the angle changing driveline] / E. V. Kukushkin [et al.]. Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. 2016. no. 2. Pp. 58-73. DOI: 10.15593/24111678/2016.02.05. (In Russ.)

3. [Calculation of the hydraulic system of brake device of stand for the test of transmissions of transport-technological machines] / A. S. Eresko [et al.]. Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. 2016, no. 4. Pp. 60-79. DOI: 10.15593/24111678/2016.04.06. (In Russ.)

4. Shushkevich V. A. Osnovi elektrotenzometrii [Bases electro-tensometry measuring]. Minsk : Vishaa skola Publ., 1975, 352 p.

5. Adamovich A. I., Kukushkin E. V., Kukushkin C. V. [Influence of splined joint of cardan transmission on the bending of cardan shaft]. Materialy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii "Integratsiya nauki, obshchestva, proizvodstva i promyshlennostf [Materials of the International Scientific and Practical Conference "Integration of science, society, production and industry"]. Krasnoyarsk, 2017, P. 4-9. (In Russ.)

© Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Орлов А. А., 2017