4.2.2. Экспериментальное исследование

Цель данного исследования вытекает из теоретического анализа способа расклинивания силой, прикладываемой к КШМ, и заключается в определении влияния на величину расклинивающей силы неравномерности распределения зазоров в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет выявить приемлемость полученных выше формул для расчета величин расклинивающих сил.

4.2.2.1. Описание экспериментальной установки

Экспериментальное исследование проводилось на специально созданной установке (рис. 4.13), состоящей из следующих элементов: модель пресса (КГШП) 5, экспериментальное устройство для расклинивания 4 и «заклинивающий» (используемый для заклинивания модели) нагружатель 6.

Подача жидкости высокого давления в заклинивающий нагружатель и нагружатель расклинивающего устройства осуществлялась ручным насосом 7 (типа ГОО3) через распределительную коробку 10 раздельно для каждого из цилиндров. Давление в сети заклинивающего нагружателя фиксировалось по манометру 8, в сети нагружателя расклинивающего устройства – по манометру 9. В процессе экспериментов использовались образцовые манометры класса 0,5 со шкалой 16 и 60 МПа (160 и 600кГ/см²).

Рис. 4.13. Установка для экспериментальных исследований

способа расклинивания расклинивающей силой,

прикладываемой к кривошипно-шатунному механизму

Для удобства пользования модель КГШП 5 и коробка 10 были установлены и закреплены на специальной металлической раме 1. На раме устанавливалась и индикаторная стойка 2, в стержень которой упирался своим измерительным стержнем предназначенный для фиксации момента (времени) начала вращения этого вала при расклинивании индикатор 3, жестко связанный с помощью двух планок и болтов с эксцентриковым валом модели и рамы 1.

Основным элементом экспериментальной установки является модель КГШП, копирующая в масштабе геометрического подобия равном 5 (таблица 4.1) основные элементы горячештамповочного пресса К862С силой 6,3 МН (630 тс).

Таблица 4.1

Основные линейные параметры пресса К862С и модели

Параметр	Размерность	Пресс К862С	Модель
Радиус кривошипа	мм	100	20
Радиус коренных подшипников эксцентрикового вала	мм	145	29
Радиус шатунного подшипника эксцентрикового вала	мм	250	50
Радиус подшипника нижней опоры шатуна	мм	140	28
Длина шатуна	мм	660	132

Конструкция модели КГШП показана на рис. 4.14.

Основными составными элементами её являются: цельносварная станина 1, эксцентриковый вал 4, расположенный в буксах 5 с бронзовыми вкладышами 6 и бронзовыми кольцами 7 на торцах, шатун 3 и ползун 2. Буксы крепятся к станине 1 болтами, клинья 8 служат для поджатия этих букс к станине в их посадочных отверстиях.

Шатун модели КГШП с одной стороны имеет увеличенную боковую поверхность, а с другой стороны – сквозной вертикальный паз (отверстие), обеспечивающий доступ непосредственно к эксцентриковому валу (через тело шатуна). Такая форма шатуна была обусловлена спецификой проводимых экспериментов.

Для определения положения эксцентрикового вала на одном его конце жестко закреплена стрелка 9, которая совместно со шкалой 10 на станине образуют механический указатель угла поворота. Другой конец вала выполнен в виде квадрата, на который насаживается рычаг, передающий необходимый для проводимого эксперимента крутящий момент.

Конструкция экспериментального устройства для расклинивания показана на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Конструкция экспериментального устройства

для расклинивания

Устройство состоит из гидравлического нагружателя 2 с диаметром плунжера, равным 60 мм, и двух массивных плит 8, связанных между собой четырьмя шпильками 3. Устройство удерживается шпильками 4 и планкой 7, которая опирается на имитационную модель, а при помощи переходного штуцера 6 удерживается нагружатель 2. С помощью гайки 5 нагружатель можно устанавливать в различные положения, что обеспечивает приложение расклинивающей силы в различных местах шатуна, эксцентрикового вала и рычага, соблюдая при этом перпендикулярность этой силы плоскости, проходя щей через ось коренных подшипников эксцентрикового вала и ось нижней опоры шатуна.

Чтобы обеспечить концентрацию приложения расклинивающей силы, были изготовлены две специальные пяты 1, устанавливаемые на плунжере нагружателя. Одна из них оканчивалась призмой, обеспечивающей приложение сил по линии, другая – заостренным стержнем, обеспечивающим приложение силы в точке.

Наличие указанных пят в совокупности с рассмотренной выше формой шатуна обеспечивало возможность осуществления способов расклинивания силой, прикладываемой к шатуну и кривошипу (в последнем случае шатун требовалось повернуть на 180°). При этом места приложения силы Р_рш на шатуне были обозначены восемью профрезерованными канавками, а на валу – четырьмя конусными цековками (рис. 4.14).

Для расклинивания силой, прикладываемой к рычагу, была изготовлена установка (рис. 4.16), состоящая из рамы и стоек 1 и 3, приваренных к ней, и оснащенная нагружателем, который, опираясь на стойку 1 через динамометр 2, создавал необходимое усилие для расклинивания. Стойка 3 использовалась при измерении в кривошипно-шатунном механизме модели коэффициента трения покоя с помощью того же рычага.

Величина силы Р_рр фиксировалась по образцовым динамометрам ДС-1, ДС-3 и ДС-5.

Необходимая сила заклинивания на ползуне модели создавалась гидравлическим нагружателем. Конструкция его аналогична нагружателю экспериментального устройства для расклинивания.

Перед началом экспериментов была проведена тарировка изготовленных нагружателей с целью получения сведений о развиваемых ими фактических сил.

Рис. 4.16. Установка для проведения экспериментов исследования

способа расклинивания силой, приложенной к рычагу

Оба нагружателя тарировались на универсальной испытательной машине ГМC-50 в сборе со всеми устройствами и приборами (насос, распределительная коробка, трубопроводы), предназначенными для проведения экспериментов.