Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (76) 2017 36 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Рис. 1. Эскиз тяги Fig. 1. Rough drawing of the rod Рис. 2. Схема нагружения тяги и график изменения нагрузки от времени t при повторно-статических испытаниях: 1 – датчик; 2 – ползун; 3 – тяга Fig. 2. The load configuration of the rod and the load-time curve at repeated- static tests: 1 – sensor; 2 – slider; 3 – rod Испытания проводятся до базового числа N б = = 5 ∙ 10 4 циклов (испытания изделий, выдержав- ших 5 ∙ 10 4 циклов, прекращаются). Частота на- гружения составляет 10…20 циклов в минуту. Заводской метод контроля прочности тяг имеет ряд недостатков: 1) большая длительность контроля одной партии изделий (состоит из пяти одновременно контролируемых тяг) – 80 ч; 2) при контроле разрушаются годные тяги, так как это – разрушающий метод контроля; 3) отсутствует надлежащая гарантия в пра- вильной оценке генеральной совокупности, так как это – выборочный контроль. Анализ технической литературы по нераз- рушающим методам контроля и эксперимен- тальным установкам [1–3] показывает, что альтернативу заводским испытаниям может со- ставить неразрушающий метод испытаний с ре- гистрацией логарифмического декремента при свободных колебаниях на установке, позволяю- щей осуществлять свободные и вынужденные колебания тяги. Расчетная схема такой экспе- риментальной установки показана на рис. 3, а . Прямолинейный стержень (тяга) 3 постоянно- го поперечного сечения с двумя одинаковыми концевыми грузами 2 подвешен вертикально на тонкой стальной струне 1 и испытывает воз- действие продольной силы P ( t ) = P cos Ω t , где Ω – частота вынужденных колебаний. Мас- са концевого груза M >> ml , где m – погонная масса стержня; l – длина стержня. Реализуют- ся резонансные продольные колебания тяги с грузами. Эксперименты показали, что при ис- пытании имеет место динамическая потеря устойчивости тяги в форме параметрического резонанса [4, 5]. Цель работы заключается в изучении усло- вий возникновения параметрического резонанса и в анализе способов его устранения при техно- логических испытаниях тяги рулевого устрой- ства самолета. Теория В стержне (тяге) возбуждаются вынужден- ные резонансные продольные колебания по второй собственной форме, первая собствен- ная форма колебаний соответствует движению стержня с грузами как жесткого целого и не представляет практического интереса. При рас- чете необходим учет влияния продольных сил инерции. Силы инерции, связанные с поворо- тами поперечных сечений относительно глав- ных осей, не учитываются, так как их влияние ощутимо только для элементов, поперечные размеры которых соизмеримы с их длиной. При продольных колебаниях по второй собственной форме вследствие симметрии системы посере- дине стержня образуется узел колебаний, по- этому в дальнейшем при анализе продольных колебаний рассматривается половина стержня (рис. 3, б ). При анализе поперечных колебаний рассматривается шарнирно-опертый по концам стержень (рис. 3, в ). Принятые расчетные схе- мы колебаний стержня подтверждаются экспе- риментально. Дифференциальные уравнения, учитываю- щие взаимное влияние продольных и попереч- ных колебаний, имеют следующий вид [4]: