doc_act

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Реклама

  Скачать документ



ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
АГРЕГАТОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ В ГИДРОСИСТЕМАХ

ОСТ 1 00228-77

Введен впервые

Распоряжением Министерства от 22 июня 1977 г. № 087-16 срок введения установлен с 1 января 1978 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону



Реклама

Настоящий стандарт распространяется на методику определения режимов ускоренных эквивалентных испытаний на ресурс агрегатов управления потоком жидкости (предохранительных, подпорных и редукционных клапанов, автоматов и гидромеханических реле давления; ограничителей и делителей потока, распределителей с гидромеханическим и электромагнитным управлением; дозаторов).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Стандарт содержит методику определения режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости в гидросистемах, основанную на теории физического моделирования и обеспечивающую воспроизведение конечного технического состояния агрегата за более короткое время, чем при нормальных испытаниях на режимах, заданных в технических условиях (ТУ) или технических заданиях (ТЗ), т.е. обеспечивает сокращение продолжительности испытаний на ресурс.

1.2. Ускоренным испытаниям подвергаются агрегаты, работающие на жидкостях АМГ-10 ГОСТ 6794-75 и 7-50С-3 ГОСТ 20734-75 при рабочих давлениях до 280 кгс/см2 и выполненных:

- с уплотнениями из резиновых колец круглого сечения;



Реклама

- с изоляцией электропроводов из полимерных материалов;

- с силовыми элементами из стали и алюминиевых сплавов;

- с неподвижными металлическими уплотнениями.

1.3. Ускоренным испытаниям подвергаются агрегаты, находящиеся на стадии опытного и серийного производства.

На стадии опытного производства - при выборе конструктивных и технологических решений; на стадии серийного производства - при контрольных испытаниях на ресурс (кроме установочной партии), при отработке агрегатов с целью увеличения ресурса, при внедрении усовершенствований (конструктивных и технологических).



Реклама

1.4. Методика расчета режимов предусматривает эквивалентность ускоренных и нормальных испытаний при отработке ресурсов. Основным критерием, принятым при выборе режимов нагружения и расчете времени ускоренных испытаний, является достижение идентичности конечного технического состояния основных функциональных групп (узлов), определяющих работоспособность агрегата при нормальных и ускоренных испытаниях.

1.5. Техническое состояние агрегата определяется функциональными параметрами: рабочими характеристиками и параметрами, заданными в ТУ (ТЗ), структурными параметрами: состоянием элементов агрегата (величинами зазоров и износа в трущихся парах, состоянием поверхностей деталей, изменением характеристик пружин, усталостной прочностью силовых элементов, степенью остаточной деформации уплотнений и т.п.).

1.6. Элементами, определяющими работоспособность агрегата, техническое состояние которых подвержено наибольшему изменению в процессе испытаний, являются:

- резиновые уплотнения (по старению материала);

- электроизоляция (по старению материала);



Реклама

- подвижные элементы (по износу поверхностей);

- силовые элементы и металлические уплотнения (по накоплению усталостных повреждений).

1.7. Методика предусматривает сокращение времени испытаний за счет сокращения времени перерывов между срабатываниями управляющих элементов; форсирования режимов и условий испытаний; увеличения температуры рабочей жидкости и окружающей среды; увеличения напряжения питания электромагнитов; увеличения давления рабочей жидкости.

1.8. Пределы ужесточения режимов при ускоренных испытаниях устанавливаются исходя из условия сохранения природы основных физических процессов при максимально допустимых нагрузках - идентичности наблюдаемых дефектов, законов распределения отказов по прототипам в эксплуатации, измерения величин рабочих параметров (характеристик).

1.9. Расчет режимов ускоренных испытаний проводится для гидравлических агрегатов, ресурс которых составляет не менее 500 ч.



Реклама

1.10. Исходными данными для расчета режимов ускоренных испытаний являются:

- основные технические данные агрегата, характеризующие режимы нормальных испытаний согласно ТУ (ТЗ);

- справочные материалы, характеризующие режимы работы элементов агрегата, старение уплотнений и электроизоляционных материалов, работу элементов в условиях циклического нагружения.

2. ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ

2.1. Старение резиновых уплотнений при температуре менее 50 °С не учитывается ввиду малой скорости процессов старения. Начальной температурой старения резиновых уплотнений при расчете принимается температура 50 °С.



Реклама

2.2. Влияние повышенной температуры (до 200 °С) на усталостную прочность стальных элементов конструкции агрегатов мало и в расчете не учитывается.

2.3. Влияние увеличения частоты нагружения в диапазоне от 0,2 до 3 Гц на усталостную прочность элементов агрегата мало и в расчете не учитывается.

2.4. Базовое число циклов Nо при расчете на усталостную прочность принимается:

1·107 циклов - для стали;

1·108 циклов - для легких сплавов.



Реклама

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ АГРЕГАТОВ НА РЕСУРС

3.1. Объем и порядок расчета

3.1.1. Расчет режимов ускоренных эквивалентных испытаний проводится для элементов и узлов, изменение технического состояния которых определяет работоспособность агрегата при испытаниях.

3.1.2. Расчету режимов должен предшествовать анализ конструкции агрегата, режимов и условий испытаний с целью определения расчетных схем и параметров нагрузок. На основании режимов, заданных в ТУ (ТЗ), составляется табл. 1 режимов нормальных испытаний.

Таблица 1



Реклама

Участок температурного цикла

Температура рабочей жидкости , °С

Температура окружающей среды, , °С

Число температурных циклов

Число циклов срабатываний

Число циклов повышения давления

Время испытаний , ч

Давление рабочей жидкости , кгс/см2

Напряжение питания электромагнита , в

Время выдержки под напряжением электромагнита , ч

1

-

2

j

-

3.1.3. При расчете режимов рассматриваются основные процессы, вызывающие изменение технического состояния элементов и узлов агрегата:

- старение резиновых уплотнений и электроизоляции под действием повышенных температур;

- износ пар трения;

- накопление усталостных повреждений под действием циклических нагрузок.

3.1.4. Если длительность теплового воздействия существенно превышает время срабатываний агрегата, сокращение общей длительности испытаний производится за счет ужесточения тепловых режимов, при этом расчеты на износ и усталость не производятся.

3.2. Расчет режимов из условия эквивалентности старения резиновых уплотнений

3.2.1. Исходными данными при выборе и расчете режимов ускоренных испытаний для элементов, изменяющих свое состояние от воздействия температурных циклов являются:

- заданный в ТУ (ТЗ) температурный цикл нагружения;

- время воздействия температурного нагружения.

3.2.2. Исходя из максимально допустимой температуры рабочей жидкости, материала уплотнений и электроизоляции или обеспечения необходимого коэффициента ускорения испытаний, задается температурный режим ускоренных испытаний.

3.2.3. Температура работы резиновых уплотнений определяется так же как и температура других элементов агрегата, то есть

tpy = tэл, (1)

где tpy - температура работы уплотнений агрегата, °С;

tэл - температура элементов агрегата, °С.

3.2.4. Температура резиновых неподвижных уплотнений при нормальных и ускоренных испытаниях определяется по формуле

tpy = tж + ?tдр + ?tэм + ?tос, (2)

где tж - температура рабочей жидкости на входе в агрегат, °С;

?tдр - температура нагрева элементов агрегата от дросселирования, °С;

?tэм - температура нагрева элементов агрегата от электромагнита, °С;

?tос - температура нагрева элементов агрегата от воздействия окружающей среды, °С.

3.2.4.1. Температура нагрева неподвижных резиновых уплотнений от дросселирования жидкости, ?tдропределяется по формуле

(3)

где Кп - коэффициент, учитывающий перепад давления в процессе работы агрегата. При постоянном перепаде Кп = 1;

?Рдр - перепад давления на дросселирующей щели, кгс/см2;

?ж - плотность рабочей жидкости, кгс/м3;

Сж - удельная теплоемкость рабочей жидкости, ккал/(кг·°С);

I - механический эквивалент тепла, кгс·м/ккал.

Для рабочих жидкостей АМГ-10 и 7-50С-3 с достаточной для расчета точностью принимается (без учета теплоотдачи).

(4)

3.2.4.2. Температура нагрева элементов агрегата - от электромагнитов ?tэм при их длительном включении определяется экспериментально, путем записи температуры элементов в течение температурного цикла.

Для распределителей с электромагнитным управлением типа ГА и КЭ величины температуры нагрева элементов определяются по графику, приведенному на черт. 1.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

напряжение 30 В

напряжение 24 В.

1 - нагрев обмотки; 2 - нагрев корпуса агрегата

Черт. 1

3.2.4.3. Температура нагрева элементов агрегата от воздействия окружающей среды ?tос определяется:

- при непрерывном протоке жидкости по формуле

(5)

где ?tос - температура окружающей среды, °С;

А - коэффициент температурной нагрузки; определяется по графику, приведенному на черт. 2.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 2

- при кратковременном отсутствии протока жидкости ?tос определяется экспериментально, путем записи температуры элементов в течение температурного цикла;

- при отсутствии протока жидкости температура элементов агрегатов, не имеющих электромагнитов и агрегатов с обесточенными электромагнитами, равна температуре окружающей среды, т.е. tру = tос, а для агрегатов с длительно включенным электромагнитом определяется по формуле

tpy = tос + tэм.

3.2.5. Если заданный в ТУ (ТЗ) температурный цикл нагружения состоит из нескольких участков, то температура резиновых уплотнений определяется для каждого участка.

При непостоянном значении температуры на рассматриваемом участке расчет производится по среднему значению температуры tср, полученному с помощью метода графического интегрирования.

3.2.6. Время старения резиновых уплотнений при ускоренных испытаниях определяется по формуле

(6)

где - время старения уплотнений при ускоренных испытаниях, ч;

- время старения уплотнений при нормальных испытаниях, ч;

i - номер десятиградусного интервала в диапазоне температур;

П - число десятиградусных интервалов;

?i- коэффициент, характеризующий скорость старения резины при повышении температуры на каждые 10 °С в данном интервале температур.

3.2.6.1. Число десятиградусных интервалов n в диапазоне температур определяется по формуле

(7)

где а = 10 °С

- температура уплотнений при ускоренных испытаниях, °С;

- температура уплотнений при нормальных испытаниях, °С.

Если величина не является кратной 10, т.е. ?tру = 10п + ??, то соответствующий температурный коэффициент ?i подставляется в формулу (6) со степенью 0,1·??, т.е. .

3.2.6.2. Значения коэффициентов старения ?i для десятиградусных интервалов в диапазоне температур от до приведены в табл. 2.

Таблица 2

Интервал температур рабочей жидкости, °С

Значение коэффициента, характеризующего скорость старения резины (?i) для марок резины

В-14

В-14-1

ИРП-1078

ИРП-1054

ИРП-1353

ВР-7

ИРП-1287

ИРП-1316

От 50 до 60 вкл.

2,37

2,27

2,31

1,82

2,30

-

2,05

-

Св. 60 « 70 «

2,23

2,20

2,60

2,20

2,18

-

1,90

-

« 70 « 80 «

2,15

2,16

2,99

2,63

2,06

-

1,84

1,74

« 80 « 90 «

2,11

2,12

3,34

3,04

1,95

-

1,79

1,73

« 90 « 100 «

2,00

2,10

-

-

1,87

-

1,69

1,73

« 100 « 110 «

1,90

2,08

-

-

1,80

-

1,65

1,73

« 110 « 120 «

-

2,00

-

-

1,72

-

1,64

1,65

« 120 « 130 «

-

1,92

-

-

1,65

-

1,61

1,60

« 130 « 140 «

-

1,92

-

-

1,61

-

1,55

1,59

« 140 « 150 «

-

-

-

-

1,59

-

1,53

1,58

« 150 « 160 «

-

-

-

-

1,60

-

1,58

1,57

« 160 « 170 «

-

-

-

-

1,67

-

1,63

1,58

« 170 « 180 «

-

-

-

-

1,80

2,40

1,68

1,58

« 180 « 190 «

-

-

-

-

1,96

2,34

1,72

1,59

« 190 « 200 «

-

-

-

-

2,20

2,30

1,75

1,60

« 200 « 210 «

-

-

-

-

-

-

1,78

-

« 210 « 220 «

-

-

-

-

-

-

1,80

-

3.2.7. Если заданный в ТУ (ТЗ) температурный цикл нагружения состоит из нескольких участков, то время эквивалентного старения определяется как сумма времени эквивалентного старения на участках по формуле

(8)

где nт.ц - число температурных циклов;

nуч - число участков в температурном цикле;

j - номер участка температурного цикла.

3.2.8. Полученный в результате расчета режим испытаний должен удовлетворять следующим условиям:

(9)

(10)

где - температура рабочей жидкости при ускоренных испытаниях, °С;

tж.max - максимальная температура рабочей жидкости, °С;

- время испытаний рабочей жидкости при ускоренных испытаниях, ч;

- максимальное время испытаний рабочей жидкости при данной температуре, ч;

tру.max - максимальнаятемпература работоспособности материала уплотнений, °С;

- максимальное время испытаний материала уплотнений при данной температуре, ч.

Если не выполняется хотя бы одно из условий (9 - 10), производится уменьшение температуры рабочей жидкости до таких значений, при которых эти условия выполняются.

Если > , то условие (9) может быть выполнено периодической заменой жидкости, при этом ? , (S - необходимое число замен рабочей жидкости в течение времени испытаний).

3.2.9. В случае применения в изделии резиновых уплотнений из резин двух и более марок, обладающих различными скоростями процессов старения, расчет времени ведется для каждой марки резины. Время ускоренных испытаний из расчета принимается по уплотнению, оказывающему наибольшее влияние на работоспособность агрегата (с учетом дублирования и условий установки уплотнения).

3.3. Расчет режимов из условия эквивалентности старения электроизоляционного материала

3.3.1. Расчет режимов по старению обмотки электромагнитов производится исходя из режимов, заданных в ТУ (ТЗ) и установленных при расчете по п. 3.2.

3.3.2. Температура обмотки электромагнита при нормальных и ускоренных испытаниях определяется:

- при включенном электромагните по формулам:

(11)

(12)

где - температура обмотки электромагнита при нормальных испытаниях, °С;

- температура кожуха электромагнита при нормальных испытаниях, °С;

Кэ - коэффициент, учитывающий длительность включения электромагнита, при длительном включении электромагнита Кэ = 1;

- температура перегрева обмотки электромагнита при нормальных испытаниях, °С;

- температура обмотки электромагнита при ускоренных испытаниях, °С;

- температура кожуха электромагнита при ускоренных испытаниях, °С;

- температура перегрева обмотки электромагнита при ускоренных испытаниях, °С;

- при отсутствии расхода через агрегат tкож = tос;

- при наличии протока tкож определяется по формуле

tкож = tж + ?tдр + ?tэм + ?tос.

Величина перегрева обмотки электромагнита при нормальных и ускоренных испытаниях и находятся по графику (см. черт. 1) или экспериментально. При выключенном электромагните температура обмотки определяется по формуле

tобм = tж + ?tдр + ?tэм + ?tос.

Если заданный в ТУ (ТЗ) температурный цикл состоит из нескольких участков, то расчет температуры обмотки ведется для каждого участка.

При непостоянном значении температуры на рассматриваемом участке, расчет ведется по среднему значению температуры, полученному с помощью метода графического интегрирования.

3.3.3. Время старения изоляционного материала обмотки электромагнита определяется по формуле

(13)

гдe - время старения изоляционного материала обмотки электромагнита при ускоренных испытаниях, ч;

- время старения изоляционного материала обмотки электромагнита при нормальных испытаниях, ч;

е - основание натурального логарифма;

r - приведенный показатель термической стойкости изоляции.

Значение этого коэффициента приведено в табл. 3.

Таблица 3

Класс электроизоляционного материала

Температура окружающей среды, °С

Значение приведенного показателя термической стойкости r, °С

номин.

пред. откл.

А

20 - 220

20,4

± 1,7

Е

20 - 245

22,4

± 1,6

В

20 - 250

21,8

F

20 - 265

18,4

± 1,3

Н

20 - 270

15,6

± 0,4

С

20 - 335

20,2

± 0,7

3.3.4. Если заданный в ТУ (ТЗ) температурный цикл нагружения состоит из нескольких участков, то эквивалентное время старения определяется по формуле

(14)

3.3.5. Если в результате расчетов по п. 3.2 и 3.3 ? , то время достижения эквивалентного состояния электроизоляционными материалами приводится ко времени путем изменения напряжения питания электромагнитов, которое определяется по формуле

(15)

где Uу - напряжение питания электромагнита при ускоренных испытаниях, В;

Uн - напряжение питания электромагнита при нормальных испытаниях, В;

?0- температурный коэффициент электрического сопротивления обмоточного провода, °С-1.

3.4. Расчет режимов из условия эквивалентности накопления усталостных повреждений.

3.4.1. Расчет режимов из условия эквивалентности накопления усталостных повреждений производится для элементов, имеющих наименьший запас усталостной прочности.

3.4.2. Исходными данными для выбора и расчета режимов являются заданные в ТУ (ТЗ) нагрузки на элементы, число циклов нагружения и справочные данные для материалов элементов.

3.4.3. Число циклов нагружений при ускоренных испытаниях определяется по формулам:

3.4.3.1. В случае растяжения, сжатия и изгиба

(16)

где Nу - число циклов нагружения при ускоренных испытаниях;

Nн - число циклов нагружения при нормальных испытаниях;

Кf - коэффициент, характеризующий зависимость скорости накопления усталостных повреждений от изменения частоты циклов нагружения;

- коэффициент, характеризующий изменение предела выносливости с изменением температуры при ускоренных испытаниях;

- коэффициент, характеризующий изменение предела выносливости с изменением температуры при нормальных испытаниях;

- эквивалентное нормальное напряжение при нормальных испытаниях, кгс/мм2;

- эквивалентное нормальное напряжение при ускоренных испытаниях, кгс/мм2;

3.4.3.2. В случае кручения

(17)

где - эквивалентное касательное напряжение при нормальных испытаниях, кгс/мм2;

- эквивалентное касательное напряжение при ускоренных испытаниях, кгс/мм2;

m - показатель степени уравнения кривой усталости для материалов силовых элементов приведен в табл. 4.

Таблица 4

Материал

Число циклов

Значение показателя степени т

Сталь

До 108

6

Алюминиевые сплавы

До 106

4

Св. 106 до 107

6

Св. 107 до 108

8

Коэффициент Кt для стали при нагреве до 200 °С при расчетах принимается равным 1.

Для легких сплавов значение Кt приведено в табл. 5.

Таблица 5

Марка алюминиевого сплава

Значение коэффициента, характеризующего изменение предела выносливости (Кt) при температуре

-60 °С

+20 °С

+100 °С

+150 °С

+175 °С

+200 °С

АЛ5

-

1

0,96

0,960

-

0,850

АК4-1

-

1

0,98

0,925

0,900

0,725

АК6

1,07

1

0,93

0,785

-

0,690

Д16Т

1,15

1

0,91

-

0,820

0,730

Д1-Т

-

1

0,86

0,805

-

0,650

МЛ10

1,25

1

1,00

1,000

1,000

0,860

В95

1,05

1

0,92

0,690

0,650

0,390

АМГ

1,35

1

1,00

0,940

0,875

0,750

АМЦ

-

1

0,82

0,730

0,640

0,590

Коэффициент Кf при расчетах принимается равным 1.

3.4.4. Общее число циклов нагружений определяется по формуле

(18)

где - число циклов повышения давления при ускоренных испытаниях;

- число циклов срабатывания при ускоренных испытаниях.

3.4.5. Величины эквивалентных напряжений в опасном сечении элемента определяются по формулам:

(19)

(20)

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжения;

и - приведенные амплитуды напряжения циклов, кгс/мм2;

?? и ?? - коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла; значения ?? и ?? из материалов стали приведены в табл. 6.

Таблица 6

Нормальное напряжение ?в, кгс/мм2

Значение коэффициентов ?? и ??, характеризующих чувствительность материала к асимметрии цикла

Растяжение, сжатие, на изгиб, ??

Кручение, ??

От 32 до 50

0

0

Св. 50 « 75

0,05

-

« 75 « 105

0,10

0,05

« 105 « 125

0,20

0,10

« 125 « 145

0,25

0,10

Значения коэффициента ??, характеризующего чувствительность материала к асимметрии цикла для алюминиевых сплавов, приведены в табл. 7.

Таблица 7

Число циклов

??

104

0,65

105

0,55

106

0,45

107

0,35

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений определяются по формулам:

(21)

(22)

где К? и К? - коэффициенты концентрации напряжения в сечении при изгибе, растяжении и кручении;

?? и ?? - коэффициенты влияния абсолютных размеров;

? - коэффициент качества обработки поверхности.

Коэффициенты К?, К?, ??, ??, ? определяются по справочникам.

3.4.6. Приведенные амплитуды напряжений цикла определяются по формулам:

(23)

(24)

где ?а и ?а - амплитуды нормальных и касательных напряжений от наибольшей длительно действующей нагрузки, кгс/мм2;

Кдолг.? и Кдолг.? - коэффициенты долговечности по нормальным и касательным напряжениям (используются как коэффициенты приведения режимов нагрузки).

3.4.7. Коэффициенты долговечности определяются по формулам:

(25)

(26)

где N0 - базовое число циклов;

N - число циклов нагружения.

3.4.8. Величина среднего напряжения цикла нагружения определяется по табл. 8.

Таблица 8

Тип цикла нагружения

Величина среднего напряжения

?ср

?cp

Асимметричный

Симметричный

0

0

Пульсирующий

3.4.9. Величина амплитуды нормальных и касательных напряжений от воздействующей нагрузки определяется по табл. 9.

Таблица 9

Тип цикла нагружения

Величина амплитуды напряжений

?а

?a

Асимметричный

Симметричный

?max

?max

Пульсирующий

3.4.10. Время, необходимое для отработки циклов повышения давления, определяется по формуле:

(27)

где - время отработки циклов повышения давлений при ускоренных испытаниях, ч;

- число циклов повышения давлений при ускоренных испытаниях.

3.4.11. Время, необходимое для отработки циклов срабатывания, определяется по формуле

(28)

где - время отработки циклов срабатывания при ускоренных испытаниях, ч;

- число циклов срабатывания при ускоренных испытаниях;

fу - частота срабатывания при ускоренных испытаниях, Гц.

Частота срабатывания f должна приниматься исходя из условия

(29)

где ?доп - время, допускаемое для срабатывания, устанавливается в ТУ на агрегат, с.

3.4.12. Общее время ускоренных испытаний для отработки циклов нагружения определяется по формуле

(30)

где - время испытаний для отработки циклов нагружения, ч.

3.4.13. Полученные режимы циклов нагружения ускоренных испытаний должны удовлетворять следующим условиям:

(31)

(32)

(33)

(34)

где ?-1 и ?-1 - предел выносливости по нормальным и касательным напряжениям, кгс/мм2;

nп - коэффициент запаса прочности;

?в - предел прочности, кгс/мм2;

n? - коэффициент безопасности.

3.5. Расчет режимов из условия эквивалентности износа подвижных элементов агрегатов

3.5.1. Условием эквивалентности состояния подвижных элементов агрегатов является равенство величин накопленного износа при ускоренных и нормальных испытаниях.

3.5.2. Для элементов со скользящими поверхностями при ? 50000 циклов срабатываний ввиду незначительного износа (что обеспечивается соответствующим подбором материалов деталей и обработкой поверхностей и подтверждается многочисленными испытаниями) число циклов срабатываний принимается равным числу циклов, полученному из расчета усталостной прочности силовых элементов согласно п. 3.4.

3.5.3. Для элементов со скользящими поверхностями (цилиндрические и плоские золотники), а также с ударным контактированием (шариковые датчики, клапаны и т.д.) при ? 50000 число циклов срабатывания принимается

= ,

где - число циклов срабатывания при нормальных испытаниях.

3.5.4. Для подвижных элементов с уплотнениями из резины и фторопласта при > 20000 число циклов срабатываний определяется по формуле

(35)

где а1 - показатель степени кривой усталости уплотнений;

a1= 0 при tpу ? 65 °С;

при 65 °С < tру < 100 °С;

a1= а при tpу ? 100 °С,

где а - коэффициент усталости материала уплотнений, значения которого приведены в табл. 10.

Таблица 10

Материал уплотнения

Рабочая среда

Коэффициент усталости а

Резина марок

2,40

ИРП-1353

АМГ-10

7-50С-3

ИРП-1078

АМГ-10

Резина марок

3,85

ИРП-1316

ИРП-1287

ВР-7

7-50С-3

АМГ-10, 7-50С-3

7-50С-3

Резина марки ИРП-1375

воздух

4,90

Фторопласт-4

АМГ-10, 7-50С-3

2,40

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Режимы ускоренных испытаний, полученные в результате расчета по п. 3, подвергаются анализу по условию сохранения природы основных физических процессов, определяющих работоспособность агрегата с учетом максимально допустимых нагрузок.

4.2. Общее время ускоренных испытаний ?у определяется исходя из полученных результатов в пп. 3.2.7 и 3.4.11 по формуле

(36)

где - время ускоренных испытаний на тепловое воздействие.

4.3. Если время испытаний составляет небольшую часть времени (например, у распределителей с гидромеханическим и электромагнитным управлением), рекомендуется производить отработку циклов нагружений при максимальной частоте, удовлетворяющей условию (28), при сохранении температуры испытаний, напряжения питания электромагнита и других указанных в технических условиях параметров. В течение оставшегося времени выдерживать агрегат в термостате при температуре, полученной при расчете (см. подраздел 3.2.4) с периодической прокачкой рабочей жидкости.

4.4. На основании проведенных расчета и анализа устанавливаются режимы нагружения при ускоренных испытаниях:

- температурный режим по пп. 3.2.4, 3.3.2;

- напряжение питания электромагнитов по п. 3.3.5;

- режимы и количество циклов нагружения по пп. 3.4 и 3.5.

4.5. Полученные результаты режимов ускоренных испытаний сводятся в табл. 11.

Таблица 11

Участок температурного цикла

Температура рабочей жидкости и окружающей среды, °С

Число температурных циклов nт.ц

Число циклов срабатываний

Число циклов повышения давления Nп

Время испытаний ?н, ч

Давление рабочей жидкости Р, кгс/см2

Напряжение питания электромагнита Uн, В

Время выдержки электромагнита под напряжением , ч

1

-

2

j

-

4.6. На основании выбранных режимов разрабатывается программа ускоренных испытаний на ресурс. Программа ускоренных испытаний вводится в действующую техническую документацию по согласованию с представителем заказчика после подтверждения эквивалентности режимов нормальных и ускоренных испытаний по рекомендуемому приложению 1.

4.7. Примеры расчета режимов ускоренных эквивалентных испытаний электрогидравлического распределителя и регулятора расхода даны в справочном приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКЕ И ПОДТВЕРЖДЕНИЮ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РЕЖИМОВ НОРМАЛЬНЫХ И УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

1.1. Режимы ускоренных испытаний, полученные расчетным путем согласно Методики, экспериментально проверяются и подтверждаются в процессе проведения ускоренных испытаний, при этом:

- проверяется работоспособность агрегата на режимах ускоренных испытаний;

- используются полученные результаты для установления эквивалентности ускоренных и нормальных испытаний.

1.2. Для экспериментального подтверждения режима ускоренных испытаний проводятся ускоренные испытания в последовательности, установленной для нормальных испытаний, на оборудовании, обеспечивающем воспроизведение расчетных ужесточенных режимов по нагрузкам и температурам.

1.3. Отработка ресурса агрегата при ускоренных испытаниях проводится в соответствии с расчетными режимами (см. табл. 11 настоящего стандарта).

1.4. При проведении испытаний с целью проверки и подтверждения режимов ускоренных испытаний сохраняется объем контрольных проверок и испытаний на внешние воздействия в соответствии с ТУ (ТЗ).

При испытаниях с целью отработки программ и уточнения режимов ускоренных испытаний допускается, по согласованию с представителем заказчика, проводить только отработку ресурса и необходимые контрольные проверки агрегата.

1.5. Агрегаты с непрерывным потоком жидкости, режимы ускоренных испытаний которых предусматривают испытания при повышенных температурах окружающей среды, рекомендуется испытывать не в тепловой камере, а в теплоизолирующем кожухе. В этом случае агрегат обертывается двумя слоями теплоизолирующего материала.

1.6. Режимы ускоренных испытаний удовлетворяют условиям работоспособности агрегата, если:

- характеристики агрегата при контрольных проверках, проведенных в объеме и при условиях, указанных в ТУ (ТЗ), удовлетворяют требованиям ТУ (ТЗ);

- состояние деталей и узлов, а также результаты их микрообмера удовлетворяют требованиям технической документации.

2. ОЦЕНКА ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РЕЖИМОВ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Режимы ускоренных испытаний должны быть эквивалентными режимам нормальных испытаний по своему воздействию на техническое состояние агрегата.

2.2. Эквивалентность режимов испытаний может устанавливаться:

- методом расчета;

- методом сравнительных испытаний агрегата - прототипа;

- методом сравнения с результатами эксплуатации;

- методом сравнительных испытаний.

2.3. Для оценки эквивалентности режимов испытаний по техническому состоянию элементов и узлов агрегата производятся следующие работы:

- определение функциональных характеристик (параметров) и контрольные проверки в объеме и при условиях, установленных в ТУ (ТЗ);

- микрообмер поверхностей трения подвижных элементов (золотников, гильз, клапанов, седел и т.п.);

- обмер и определение характеристик пружин;

- микрообмер резиновых уплотнительных колец и мест их установки, расчет фактических натягов и величин растяжения резиновых колец по среднему диаметру;

- взвешивание резиновых и фторопластовых уплотнительных колец.

2.4. Оценка технического состояния комплектующих изделий по результатам ускоренных испытаний производится согласно ТУ (ТЗ).

2.5. При установлении эквивалентности ускоренных и нормальных испытаний по режимам испытаний рекомендуется проводить:

- сравнение и анализ величин изменения функциональных характеристик и контрольных параметров, установленных в ТУ (ТЗ) на агрегаты;

- расчет и сравнение величин и характера износа поверхностей подвижных элементов;

- сравнение величин изменения характеристик пружин;

- расчет величин относительной остаточной деформации резиновых колец и сравнение полученных величин;

- расчет и сравнение величин и характера износа, состояния поверхностей резиновых уплотнений.

2.6. Допускаемое отклонение сравниваемых величин друг от друга не должно превышать величины, определяемой вероятностными законами разброса параметров гидроагрегатов, обычно не более 10 ... 20 %; при больших отклонениях производится корректировка режимов ускоренных испытаний и ускоренные испытания повторяются.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

В настоящем приложении приводятся примеры расчета режимов ускоренных эквивалентных испытаний на гарантийный ресурс двухпозиционного электрогидравлического распределителя и регулятора расхода.

Пример 1. Электрогидравлический распределитель

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

1.1. Условия отработки гарантийного ресурса приведены в табл. 1.

Таблица 1

Температура рабочей жидкости °С

Температура окружающей среды °С

Число температурных циклов nт.ц

Число циклов срабатываний

Число циклов повышения давления у проходников *

Время испытаний ?н, ч

Давление рабочей жидкости Рн, кгс/см2

Напряжение питания электромагнита Uн, В

Время выдержки электромагнита под напряжением , ч

«Насос»

«Бак»

+20

+20

-

1000

1000

1000

не огов.

10

27

-

60 - 130

60 - 170

500

9000

9000

9000

2000

1000

130

170

130 - 100

170 - 100

100

100

100 - 60

100 - 60

______________

* Повышения давления агрегата производятся:

- у проходника «Насос» с 220 до 300 кгс/см2 при времени действия не более 0,1 с;

- у проходника «Бак» с 20 до 100 кгс/см2 при времени действия не более 5 с. При этом срабатывания агрегатом не производятся.

График температурного цикла приведен на черт. 1.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 1

1.2. Рабочая жидкость - 7-50С-3.

1.3. Окружающая среда - воздух.

1.4. Давление у проходника «Бак» - не более 20 кгс/см2.

1.5. Проток рабочей жидкости через агрегат - в течение всего времени работы.

1.6. Расход рабочей жидкости - до 60 л/мин.

1.7. Гидравлическое сопротивление агрегата при температуре рабочей жидкости 25 ± 10 °С и расходе 60 л/мин - не более 10 кгс/см2.

1.8. Режим работы электромагнита - длительный 50 % гарантийного ресурса электромагнит находится под напряжением.

1.9. Время срабатывания при минимальном давлении у проходника «Насос» при положительных температурах - не более 0,15 с.

2. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕЖИМОВ ИСПЫТАНИЙ НА ЭЛЕМЕНТЫ

2.1. Элементами, изменяющими свое состояние в результате воздействия заданного количества температурных циклов, являются резиновые уплотнения (черт. 2, поз. 2 и 3) и электроизоляция обмотки электромагнита и выводных концов (черт. 2, поз. 9). Для этих элементов преобладающим является процесс старения материала.

Материалы резиновых уплотнений - ИРП-1287 и ИРП-1353.

Материал обмоточного провода электромагнита - ПНЭТ-имид, класс «С».

2.2. Элементами, изменяющими свое состояние в результате воздействия заданного количества срабатываний, являются (см. черт. 2):

- шариковый датчик - поз. 8 (клапан-седло), плоский золотник с опорными втулками - поз. 5, поршни - поз. 4 и подвижные резиновые уплотнения. Для этих элементов преобладающим является процесс изнашивания контактирующих поверхностей;

- корпус - поз. 10, пробки - поз. 1, проходники - поз. 7, пружины - поз. 11, для которых преобладающим является процесс накопления усталостных повреждений.

Накопление усталостных повреждений в корпусе, пробках и проходниках происходит также в результате повышения давления в полостях агрегата.

3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИЗ УСЛОВИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ СТАРЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ

3.1. Определение температуры неподвижных резиновых уплотнений при нормальных испытаниях.

3.1.1. Эквивалентная температура окружающей среды и рабочей жидкости определяется по температурному циклу (см. черт. 1). На участках 1, 3 и 5 температура определяется графическим интегрированием. Так как температуры на этих участках изменяются линейно, то эквивалентное (расчетное) значение температуры будет равно ее среднему значению на участке. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2

Участок

Температура, °С

Коэффициент температурной нагрузки А

1

60 - 170

60 - 130

115

95

6

20

3

0,15

2

170

130

170

130

4

40

4

0,10

3

170 - 100

130 - 100

135

115

5

20

3

0,15

4

100

100

100

100

7

0

0

-

5

100 - 60

100 - 60

80

80

8

0

0

-

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

1 - пробка; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - поршень; 5 - плоский золотник; 6 - опорные втулки;
7 - проходник; 8 - шариковый датчик; 9 - обмотка электромагнита; 10 - корпус; 11 - пружина

Черт. 2

3.1.2. Температурой нагрева уплотнений от дросселирования ?tдр пренебрегаем ввиду небольшого сопротивления внутренних каналов агрегата.

3.1.3. Температуру нагрева уплотнений при длительном включении электромагнита определяем по графику (черт. 1 настоящего стандарта). Результаты приведены в табл. 2.

3.1.4. Температуру нагрева уплотнений от воздействия окружающей среды определяем по формуле 5 настоящего стандарта с применением зависимостей графика (черт. 2 настоящего стандарта). Результаты приведены в табл. 2.

3.1.5. Температуру неподвижных резиновых уплотнений определяем по формуле 2 настоящего стандарта. Результаты расчета приведены в табл. 3.

Таблица 3

Участок

Температура, °С

при включенном электромагните

при выключенном электромагните

1

95

6

3

104

0

3

98

2

130

4

4

138

0

4

134

3

115

5

3

123

0

3

118

4

100

7

0

107

0

0

100

5

80

8

0

88

0

0

80

3.2. Определение температуры неподвижных резиновых уплотнений при ускоренных испытаниях

3.2.1. На основе рекомендаций пп. 3.2.2 и 3.2.8 настоящего стандарта принимаем

3.2.2. Температуры нагрева уплотнений от дросселирования, от электромагнита и от воздействия окружающей среды рассчитываем так же, как указано в пп. 3.1.2 - 3.1.4 и получаем:

?tдр = 0;

?tэм = 4 °С при U= 27 В;

?tос = 0.

3.2.3. Температуру уплотнений определяем по формуле (2) настоящего стандарта, при этом температура будет равна:

- при включенном электромагните

- при выключенном электромагните

3.3. Расчет времени эквивалентного старения неподвижных резиновых уплотнений.

3.3.1. Расчет времени проводится по формулам (6) и (8) настоящего стандарта. Значения коэффициентов ?i находятся в табл. 2 настоящего стандарта.

3.3.2. Результаты расчета времени эквивалентного старения уплотнений из резины ИРП-1287 и порядок расчета для одного температурного цикла приведены в табл. 4.

Общее время эквивалентного старения уплотнений из резины ИРП-1287 в течение гарантийного ресурса составляет:

3.3.3. Время эквивалентного старения уплотнений из резины ИРП-1353 подсчитываем аналогично п. 3.3.2.

Общее время эквивалентного старения уплотнений из резины ИРП-1353 в течение гарантийного ресурса составляет:

3.3.4. В связи с тем, что время эквивалентного старения из резины ИРП-1287 превышает время эквивалентного старения уплотнений из резины ИРП-1353, то, согласно п. 3.2.9 настоящего стандарта, принимаем время испытаний на тепловое воздействие:

Таблица 4

Участок

Время, , мин

Температура, °С

- произведение коэффициентов, характеризующих старение резины

Время, , мин

1

20

104

174

70

1,650,6·1,64·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63·1,680,4 = 26,78

0,747

2

160

138

36

1,550,2·1,53·1,58·1,63·1,680,4 = 5,28

30,300

3

10

123

51

1,610,7·1,55·1,53·1,58·1,63·1,680,4 = 9,55

1,047

4

30

107

67

1,650,3·1,64·l,61·1,55·1,53·1,58·1,63·1,680,4 = 23,03

1,303

5

20

88

86

1,790,2·1,69·1,65·1,64·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63·1,680,4 = 63,16

0,317

240

33,714

1

20

98

170

72

1,690,2·1,65·1,64·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63 = 29,51

0,678

2

160

134

36

1,550,6·1,53·1,58·1,63 = 6,104

26,212

3

10

118

52

1,640,2·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63 = 10,86

0,921

4

30

100

70

1,65·1,64·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63 = 26,61

1,274

5

20

80

90

1,79·1,69·1,65·1,64·1,61·1,55·1,53·1,58·1,63 = 80,98

0,247

240

29,332

4. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИЗ УСЛОВИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ СТАРЕНИЯ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

4.1. Расчет температуры обмотки электромагнита при нормальных испытаниях.

4.1.1. Расчет температуры обмотки производится по формуле (11) настоящего стандарта. Значения перегревов ?tоб определяем по графику черт. 1 настоящего стандарта, исходя из того, что tкож = tос.

У агрегата с непрерывным протоком рабочей жидкости температура кожуха электромагнита будет близка к температуре корпуса. Это обеспечивается наличием теплового моста. Поэтому принимаем tкож = tэл ? tру.

Так как режим работы электромагнита длительный, принимаем Кэ = 1.

Результаты расчета tоб приведены в табл. 5.

Таблица 5

Участок

Температура, °С

при включенном электромагните

при выключенном электромагните

tкож

?tоб

tоб

tоб

1

104

52

156

98

2

138

46

184

134

3

123

49

172

118

4

107

51

158

100

5

88

55

143

80

Ускоренные испытания

174

43

217

170

4.2. Расчет температуры обмотки электромагнита при ускоренных испытаниях.

4.2.1. Расчет температуры обмотки при ускоренных испытаниях ведется аналогично п. 4.1.1.

Результаты расчета приведены в табл. 5.

4.3. Расчет времени эквивалентного старения обмотки электромагнита.

4.3.1. Расчет времени эквивалентного старения обмотки электромагнита производится по формуле (14) настоящего стандарта.

Значение коэффициента r определяется по табл. 3настоящего стандарта r = 20,9 °С.

4.3.2. Порядок расчета и полученные результаты для одного температурного цикла нагружения с включенным и выключенным электромагнитом приведены в табл. 6.

Таблица 6

Участок

Время, , мин

Температура, °С

Основание натурального логарифма ez

Время, , мин

Электромагнит включен

1

20

156

217

-61

-2,919

0,054

1,08

2

160

184

-33

-1,579

0,206

32,96

3

10

172

-45

-2,153

0,116

1,16

4

30

158

-59

-2,823

0,060

1,80

5

20

143

-74

-3,541

0,029

0,58

240

-

-

-

-

37,58

Электромагнит выключен

1

20

98

170

-72

-3,445

0,032

0,64

2

160

134

-36

-1,722

0,179

28,64

3

10

118

-52

-2,488

0,083

0,83

4

30

100

-70

-3,349

0,035

1,05

5

20

80

-90

-4,306

0,013

0,26

240

-

-

-

-

31,42

Время эквивалентного старения обмотки за один температурный цикл составляет:

- при включенном электромагните = 37,58 мин;

- при выключенном электромагните = 31,42 мин.

Эквивалентное время старения обмотки в течение гарантийного ресурса составляет:

4.3.4. Так как , то рассчитываем необходимое напряжение питания электромагнита, при котором будет достигнуто эквивалентное старение электроизоляционного материала обмотки в течение времени .

Используя формулу (15) настоящего стандарта и учитывая, что в п. 3.2.2 получено время испытания агрегата с включенным электромагнитом = 140,5 ч находим Uу.

Uу = 27 (1 + 0,004·20,9 · ln · 190/140,5) = 27,8 В.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ЦИКЛОВ НАГРУЖЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Рассматриваемый электрогидравлический распределитель имеет шариковый датчик. Учитывая рекомендации п. 3.5.3 настоящего стандарта принимаем

5.2. Определим допустимую частоту срабатывания по формуле (29) настоящего стандарта с учетом п. 1.9. Цикл срабатывания распределителя - включение и выключение электромагнита. Тогда ?доп = 0,3 с;

5.3. Время, необходимое для отработки циклов срабатывания, определяем по формулам (28) настоящего стандарта

- при нормальной температуре:

- при температурных циклах:

5.4. Время, необходимое для отработки повышения давления, определяем по формуле (27) настоящего стандарта

у проходника «Насос»:

- при нормальной температуре

- при температурных циклах

у проходника «Бак»:

- при нормальной температуре

- при температурных циклах

Так как отработку повышения давления у проходников «Насос» и «Бак» можно производить одновременно, принимаем большее значение полученного времени.

5.5. Расчеты показали, что время испытаний на механическое воздействие составляет небольшую часть времени испытаний на тепловое воздействие. Поэтому в соответствии с рекомендациями настоящего стандарта предусматриваем отработку испытаний на механическое воздействие при частоте fу = 3 Гц и сохранении остальных требований технических условий.

6. УСТАНОВЛЕНИЕ РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

6.1. Общее время ускоренных испытаний определяем по формуле (36) настоящего стандарта

6.2. Режимы ускоренных испытаний приведены в табл. 7.

Таблица 7

Температура окружающей среды и рабочей жидкости, °С .

Число циклов срабатываний

Число циклов повышения давлений у проходников

Время испытаний ?у, ч

Давление рабочей жидкости, ру, кгс/см2

Напряжение питания электромагнита U, В

Время выдержки электромагнита под напряжением , ч

«Насос»

«Бак»

+20

1000

1000

1000

Не оговорено

210

27,0

-

+170

9000

9000

9000

278

27,8

141*

_____________

* Выдержка в термостате.

6.3. Коэффициент ускорения испытаний определяется по формуле

Пример № 2. Регулятор расхода

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

1.1. Гарантийный срок службы - 100000 изменений давления на входе в агрегат в течение 3000 летных ч.

Циклы нагружения по давлению (см. черт. 1 и 2).

Условия отработки приведены в табл. 1.

Таблица 1

Температура, °С

Число температурных циклов nт.ц

Число циклов нагружения по давлению

Время испытаний ?н, ч

рабочей жидкости

окружающей среды

20

20

-

17500

-

60 - 125

60 - 140

1000

-

3000

125

140

7500

125 - 90

140 - 70

-

90

70

22500

90 - 60

70 - 60

-

-60

-60

-

2500

-

1.2. Рабочая жидкость - АМГ-10 ГОСТ 6794-75.

1.3. Окружающая среда - воздух.

1.4. Рабочее давление номинальное - 210 кгс/см2.

1.5. Расход жидкости, поддерживаемый регулятором расхода при положительных температурах и перепаде давления на регуляторе расхода не менее 10 кгс/см2, минус л/мин.

1.6. Материалами деталей регулятора расхода, изменяющими свое состояние и определяющими работоспособность агрегата, являются:

- корпус - алюминиевый сплав марки АК6;

- колпак - алюминиевый сплав марки АК6;

- пружины - проволока углеродистая по ГОСТ 9389-75, кл. ПА;

- резиновые уплотнительные кольца - резина ИРП-1353.

1.7. Циклы нагружения по давлению при нормальных испытаниях приведены на черт. 1 и черт. 2.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 1

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 2

1.8. График температурного цикла приведен на черт. 3.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 3

2. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕЖИМОВ ИСПЫТАНИЙ НА ЭЛЕМЕНТЫ

2.1. Элементами, изменяющими свое состояние в результате воздействия заданного числа температурных циклов, являются резиновые уплотнительные кольца черт. 4, поз. 4. Для этих элементов преобладающим является процесс старения материала.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

1 - колпак; 2 - пружина; 3 - корпус; 4 - уплотнительное кольцо; 5 - золотник; 6 - гильза; 7 - гильза; 8 - поршень

Черт. 4

2.2. Элементами, изменяющими свое состояние в результате воздействия заданного числа циклов срабатываний, являются (см. черт. 4):

- золотник - поз. 5, гильзы - поз. 6 и 7, поршень - поз. 8. Для этих элементов преобладающим является процесс износа трущихся поверхностей;

- колпак - поз. 1, пружина - поз. 2, корпус - поз. 3. Для этих элементов преобладающим является процесс накопления усталостных повреждений.

3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИЗ УСЛОВИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ СТАРЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ

3.1. Определение температуры неподвижных резиновых уплотнений при нормальных испытаниях.

3.1.1. Эквивалентную температуру окружающей среды и рабочей жидкости определяем по температурному циклу (черт. 3). На участках 1, 3 и 5 температуру определяем графическим интегрированием. Так как температура на этих участках изменяется линейно, то эквивалентное (расчетное) значение температуры будет равно ее среднему значению на участке.

3.1.2. Температуру нагрева элементов агрегата при дросселировании рабочей жидкости определяем по формуле (4) настоящего стандарта. Расчет производится для режима ?Р = 150 кгс/см2, так как в течение температурного цикла агрегат работает при Р = 180 кгс/см2. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2

Участок

Температура, °С

Коэффициент температурной нагрузки А

-

1

60 - 140

60 - 125

100

92,5

9,9

-2,4

-0,8

102

0,25

2

140

125

140

125,0

9,9

5,1

1,7

137

0,25

3

140 - 70

125 - 90

105

107,5

9,9

-12,4

-2,9

115

0,19

4

70

90

70

90,0

9,9

-29,9

-4,3

96

0,125

5

70 - 60

90 - 60

65

75,0

9,9

-19,9

-3,8

81

0,16

3.1.3. Температуру нагрева элементов от воздействия окружающей среды определяем по формуле (5) настоящего стандарта с применением зависимостей графика (черт. 2) настоящего стандарта. Результаты приведены в табл. 2.

3.1.4. Температуру неподвижных, резиновых уплотнений определяем по формуле (2) настоящего стандарта. Результаты приведены в табл. 2.

3.2. Определение температуры неподвижных резиновых уплотнений при ускоренных испытаниях.

3.2.1. На основании рекомендаций настоящего стандарта пп. 3.2.2. и 3.2.8 принимаем

3.2.2. На основании анализа работы агрегата принимаем цикл нагружения ускоренных испытаний по давлению в соответствии с черт. 5.

ОСТ 1.00228-77 Определение режимов ускоренных эквивалентных испытаний агрегатов управления потоком жидкости

Черт. 5

3.2.3. Температура нагрева элементов агрегата от дросселирования рабочей жидкости в режиме нагружения согласно черт. 5 рассчитывается по формуле (4) настоящего стандарта и принимается среднее значение за цикл:

- для режима ?Рдр = 200 кгс/см2

?Рдр = 0,055 · 200 = 11 °С;

- для режима ?Рдр = 10 кгс/см2

?Рдр = 0,055 · 10 = 0,55 °С;

- среднее значение нагрева за цикл при Кп = 0,5 составляет

= (11 + 0,55) · 0,5 ? 6 °С.

3.2.4. Температура нагрева элементов агрегата от воздействия окружающей среды = 0, так как .

3.2.5. Температура резиновых уплотнений и элементов агрегата при ускоренных испытаниях будет равна:

- при отработке циклов нагружения в термокамере

= 140 + 6 = 146 °С;

- при выдержке в термостате

= 140 °С.

3.3. Расчет времени эквивалентного старения неподвижных резиновых уплотнений.

3.3.1. Расчет времени проводится по формуле (8) настоящего стандарта.

Значения коэффициентов ?i находятся в табл. 2 настоящего стандарта. Результаты расчета для одного температурного цикла при = 146 °С приведены в табл. 3.

3.3.2. Общее время эквивалентного старения резиновых уплотнений за 1000 температурных циклов составит:

Таблица 3

Участок

Время, , мин

Температура, °С

, °С

- произведение коэффициентов, характеризующих старение резины ИРП-1353

Время, , мин

1

20

102

146

44

1,80,8·1,72·1,65·1,61·1,590,6 = 9,656

2,071

2

30

137

9

1,610,3·1,590,6 = 1,515

19,800

3

10

115

31

1,720,5·1,65·1,61·1,590,6 = 4,596

2,175

4

80

96

50

1,870,4·1,8·1,72·1,65·1,61·1,590,6 = 13,94

5,739

5

40

81

65

1,950,9·1,87·1,8·1,72·1,65·1,61·1,590,6 = 37,05

1,080

?

180

30,865

4. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ЦИКЛОВ НАГРУЖЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. По данным расчета на прочность в режимах, указанных в ТУ, определены элементы агрегата, имеющие наименьший запас усталостной прочности (см. черт. 4):

- колпак - поз. 1, сечение I - I;

- корпус - поз. 3, сечение II - II;

- пружина - поз. 2.

4.2. Расчет эквивалентного числа циклов нагружения колпака.

4.2.1. Исходные данные для расчета - материал колпака - алюминиевый сплав АК6.

По справочным материалам находим:

?в = 39 кгс/мм2; ?-1 = 14,5 кгс/мм2; Na = 2 · 107;

- при расчете на прочность в сечении I - I получена зависимость ? = 9Р · 10-2;

- по справочным данным коэффициенты для расчета имеют следующие значения:

K? = 1,45; ?? = 0,92; ? = 0,9; ?? = 0,55.

4.2.2. Определение эквивалентного числа циклов нагружения производим согласно п. 3.4 настоящего стандарта:

- амплитуды напряжений ?а от наибольшей длительно действующей нагрузки определяются по табл. 9 настоящего стандарта.

- коэффициент долговечности Кдолг.? (в данном расчете использован как коэффициент приведения к амплитуде напряжений от наибольшей длительно действующей нагрузки) определяется по формуле (25) настоящего стандарта

- приведенные амплитуды цикла (?а)пр определяются по формуле (23) настоящего стандарта

(?а)пр = ? · Кдолг.?;

- средние напряжения цикла ?ср определяются по формуле табл. (8) настоящего стандарта

- эквивалентные напряжения и определяются по формуле (19) настоящего стандарта

где

- значения коэффициентов Кtj для расчета нормальных и ускоренных испытаний находятся в табл. (5) настоящего стандарта. Для температур, не указанных в табл. (5) настоящего стандарта, значения Кtj определяются методом линейной интерполяции.

Например, для = 146 °С:

- эквивалентное число циклов нагружения определяется по формуле

Результаты расчета нормальных напряжений в зависимости от циклов нагружения, давления рабочей жидкости приведены в табл. 4.

Таблица 4

Режимы

Время выдержки под давлением ?, мин

Давление рабочей жидкости Р, кгс/см2

Напряжение, кгс/мм2

Кдолг.?

?max

?min

?a

?ср

Нормальный

0,03

180

16,20

-

6,75

9,45

1,75

8,26

0,26

0,03

30

-

2,70

0,05

150

13,50

-

6,30

7,20

0,05

10

-

0,90

Ускоренный

-

200

18,00

-

8,85

9,45

2,23

9,10

0,23

10

-

0,90

Результаты расчета коэффициента, характеризующего изменение предела выносливости Кt и эквивалентное число циклов нагружения в зависимости от температуры, приведены в табл. 5.

Таблица 5

Температура, °С

Число циклов нагружения

+20

+20

1

1

1

35000

23800

+137

+146

0,819

0,796

0,974

15000

9200

+96

+146

0,936

0,796

0,850

45000

16000

-60

-60

1,070

1,070

1,000

5000

3400

?

100000

52400

4.2.4. Проверка выполнения условий определяется по формуле

52400 < 2,6 · 107 - выполняется;

- выполняется.

4.3. Расчет эквивалентного числа циклов нагружения корпуса

4.3.1. Исходные данные для расчета: материал корпуса - алюминиевый сплав АК6, ?в = 39 кгс/мм2; ?-1 = 14,5 кгс/мм2; N0 = 2 · 107 циклов; при расчете на прочность в сечении II-II получена зависимость для расчета напряжений от действия давления Р:

? = 9,7P · 10-2

по справочным данным коэффициенты для расчета имеют следующие значения K? = 1,45; ?? = 0,92; ? = 0,9; ?? = 0,55.

4.3.2. Эквивалентное число циклов нагружений определяется аналогично расчету числа циклов нагружения колпака по п. 4.2.

Результаты расчета нормальных напряжений в зависимости от циклов нагружения, давления рабочей жидкости приведены в табл. 6.

Таблица 6

Режимы

Время выдержки под давлением ?, мин

Давление рабочей жидкости Р, кгс/см2

Напряжение, кгс/мм2

Кдолг.?

?max

?min

?a

?ср

Нормальный

0,03

180

17,50

-

7,29

10,20

1,90

8,95

0,26

0,03

30

-

2,91

0,05

150

14,60

-

6,81

7,78

0,05

10

-

0,97

Ускоренный

-

200

19,40

-

9,21

10,18

2,40

9,80

0,23

10

-

0,97

Результаты расчета Кt и в зависимости от температуры приведены в табл. 7.

Таблица 7

Температура, °С

Число циклов нагружения

+20

+20

1,000

1,000

1,000

35000

24300

+137

+146

0,819

0,796

0,974

15000

9380

+96

+146

0,936

0,796

0,850

45000

16200

-60

-60

1,070

1,070

1,000

5000

3500

?

100000

53380

4.3.3. Проверка выполнения условий (31 и 33) определяется по формуле

53380 ? 2 · 107 · 1 · (0,794 )m = 1,93 · 107 - выполняется;

- выполняется.

4.4. Расчет эквивалентного числа циклов нагружения пружины.

4.4.1. Исходные данные для расчета: материал пружины - проволока углеродистая.

По справочным материалам находим ?в = 165 кгс/мм2; ?-1 = 33 кгс/мм2; N0 = 106 циклов; [?] = 56 кгс/мм2;

- из расчета на прочность величина напряжения кручения в сечении витка пружины выражается: ? = 359R · 10-2;

- по справочным данным для пружин, работающих на растяжение-сжатие коэффициенты имеют следующие значения:

K? = 1; ?? = 1; ? = 1,2; ?? = 0,2; m = 11;

- значение коэффициента Kt принимаем Kt = 1, а по формуле (21) находим

4.4.2. Определение эквивалентного числа циклов нагружения производится аналогично расчету числа циклов нагружения колпака.

4.4.3. Результаты расчета касательных напряжений , Nп и Кдолг.? коэффициента долговечности в зависимости от давления рабочей жидкости и усилия пружины приведены в табл. 8.

Таблица 8

Режимы

Время выдержки под давлением ?, мин

Давление рабочей жидкости Р, кгс/мм2

Усилие пружины R, кгс

Напряжение, кгс/мм2

Число циклов Nп

Кдолг.?

?max

?min

?a

?ср

Нормальный

0,03

180

15,39

55,30

-

3,60

51,70

2,80

12,60

50000

0,78

0,03

30

13,39

-

48,10

0,05

150

14,99

53,80

-

3,40

50,40

50000

0,05

10

13,139

-

47,00

Ускоренный

-

200

15,66

56,00

-

4,50

51,60

3,50

13,30

53600

0,76

10

13,139

-

47,00

4.4.4. Проверка выполнения условий (32, 34) определяется по формуле

53600 < 106 · 1()11 = 2,5 · 1010 - выполняется;

- выполняется;

для пружин 56 = 56 - выполняется.

4.4.5. Расчеты показали, что эквивалентные числа циклов нагружения рассчитываемых элементов при принятом режиме нагружений отличаются друг от друга незначительно. Поэтому окончательно принимаем наибольшее число нагружений из полученных = 53600 циклов.

Принятое число циклов удовлетворяет условию п. 3.5.2 настоящего стандарта относительно износа подвижных поверхностей.

4.5. Определение времени отработки циклов нагружения при ускоренных испытаниях.

4.5.1. Время отработки циклов нагружения при ускоренных испытаниях определяется по формуле

где ?ср = 6 с - время одного цикла нагружения.

Расчет времени отработки циклов нагружения при ускоренных испытаниях приведен в табл. 9.

Таблица 9

Температура, °С

Количество циклов

Время , ч

+20

+20

35000

18760

31,3

+137

+146

15000

8040

53,6

+96

45000

24120

-60

-60

5000

2680

1,5

?

100000

53600

89,4

4.5.2. В соответствии с рекомендациями п. 4.3настоящего стандарта отработка циклов нагружения проводится при температуре +140 °С.

5. УСТАНОВЛЕНИЕ РЕЖИМОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Определяем время выдержки в термостате в соответствии с режимами, установленными в пп. 3 и 4. Время выдержки в термостате при = 146 °С составит = 514,4 - 53,6 = 460,8 ч.

Время эквивалентного старения резиновых уплотнений в термостате при температуре +140 °С будет равно

= 460,8 · 1,590,6 = 608,2 ч.

5.2. Общее время ускоренных испытаний при повышенных температурах находится по формуле

= 53,6 + 608,2 = 661,8 ч.

5.3. Коэффициент ускорения испытаний при повышенных температурах равен

5.4. Режимы ускоренных испытаний регулятора расхода приведены в табл. 10.

Таблица 10

Температура окружающей среды и рабочей жидкости , °С

Число циклов нагружений

Время отработки циклов , ч

Время выдержки в термостате , ч

+20

18760

31,3

-

+140

32160

53,6

608,2

-60

2680

4,5

-

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1

2. Принятые допущения. 2

3. Методика расчета режимов ускоренных испытаний агрегатов на ресурс. 2

4. Анализ результатов расчета и определения режимов ускоренных испытаний. 13

Приложение 1. Рекомендации по экспериментальной проверке и подтверждению эквивалентности режимов нормальных и ускоренных испытаний. 14

Приложение 2. Примеры расчета режимов ускоренных эквивалентных испытаний. 16




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика