Экспериментальная проверка результатов расчетных исследований свойств демпферов
Вначале были проведены экспериментальные исследования в режиме одноосного деформирования.
Конструкция стенда для экспериментальных исследований демпфирующих устройств в режиме одноосного деформирования и методика экспериментального исследования изложены в работе [106].
При этом были использованы штатные демпферы производства предприятия п/я А-3556 и п/я Р-6639, а также изготовленный в ОНИЛ-1 КуАИ (СГАУ) многослойный гофрированный упругогистерезисный элемент с малым числом пролетов ( 3). Указанный
упругогистерезисный элемент был изготовлен по специально разработанной для этой цели методике изготовления гофрированных лент с заданными параметрами (см. п. 4.2). Трудность изготовления кольцевых пакетов гофрированных лент с малым числом пролетов состоит в том, что каждая лента в пакете должна быть изготовлена с разным шагом гофров.
Если обозначить расстояние от геометрического центра демпфера до нейтральной оси 1-й ленты через R г, то отличие в шаге гофров составит:
где фу — угловой шаг гофров.
Указанная методика позволила, зная выходные геометрические
параметры каждой ленты и с учетом остаточного пружинения в ленте, подобрать потребные для изготовления пуансоны и матрицы. Таким образом, в эксперименте использовано три упругогистерезисных элемента с числами пролетов т=3, лг®8, то==16. Нагружение каждого исследуемого образца производилось в двух угловых направлениях: в направлении впадины и в направлении выступа гофров со стороны
вала. Для каждого направления нагружения снималась серия экспериментов для различных амплитудных значений перемещения а (рис. 4.8). Затем, в результате обработки результатов эксперимента определялись среднециклическая жесткость и относительный коэффициент поглощения энергии для каждой пары серий экспериментов одного образца.
Найденные экспериментально величины:
— впад — т гэвпад
сэ=————- ; уэ=—————-
^ЭВЫСТ Т1ЭВЫСТ
для фиксированных значений т сравнивались с расчетными. Результаты экспериментальных исследований нанесены на полученные расчетным путем зависимости на рис. 2.11 и 2.12 в виде значков А.
Сравнение полученных экспериментально значений с и V с расчетными показало хорошее совпадение результатов оценки анизотропии УФХ МКГД по модели [107] и в эксперименте.
Затем были проведены экспериментальные исследования УФХ штатного демпфера производства предприятия п/я А-3556 с ■* 8 в условиях имитации прецессионного движения вала в опоре.
На рис. 4.9—4.12 приведены жесткостные и диссипативные характеристики указанного демпфера, полученные расчетным путем (зависимости 1) и экспериментально (зависимости 2). Исходные данные этих зависимостей приведены в табл. 2.2. Сопоставление результатов расчетных исследований с экспериментом выявило незначительные расхождения уровней жесткостных и диссипативных характеристик в том и в другом случаях. Характер расчетных зависимостей полностью идентичен экспериментальным. Незначительное отклонение расчетных величин от экспериментальных по некоторым угловым направлениям можно объяснить следующими причинами:
а) разбросом геометрических и физических параметров демпфера (неодинаковость шагов и высот гофров, разнотолщинность лент пакета и т. п.);
б) неточностью изготовления наружного и внутреннего колец демпфера (овальность, конусность и т. п.);
в) погрешностью измерений.
Для оценки расхождения результатов расчетных исследований с экспериментальными данными по жесткостным характеристикам це-
Рис. 4.9. Жесткостные характеристики штатного демпфера: 1 — расчетная зависимость; 2 —
эксперимент
Рис. 4.12. Диссипативные характеристики штатного демпфера: 1 — расчетная зависимость; 2 —
эксперимент
лесообразно сравнивать средние уровни жесткости за цикл нагружения:
где бс — расхождение расчетных значений с экспериментальными данными по величине С в %; Сртах и Cpminf Qmax и Qmin — максимальные и минимальные значения жесткости демпфера за цикл нагружения, выявленные расчетным путем и экспериментально.
Для оценки расхождения по диссипативным характеристикам целесообразно сравнивать площади фигур, описанных концом радиус — вектора Мсп за цикл нагружения:
где — расхождение по величине Мсп в %;
Sр и 5Э — площади фигур, ограниченных траекториями концов радиус-векторов значений момента сопротивления прецессии, подсчитанных расчетным путем и экспериментально.
Величины 5С и не превышали 10—12 %.
Таким образом, расчетные модели, предложенные в настоящей работе, достаточно достоверны. Время же, затрачиваемое на расчетные исследования для получения одинакового объема информации, несравнимо меньше.
Ниже приведены некоторые результаты экспериментальных исследований штатных демпферов, которые не могли быть получены расчетным путем, а именно: исследования влияния на УФХ МКГД смазки и ширины разреза в демпфере.
Оказалось, что жесткостные характеристики у демпфера со смазкой (ИГСп-18, ТУ 38101-238-74) на 10—20 % ниже, а демпфирование на 5—15 % выше, чем у демпфера с обезжиренными упругогистерезисными элементами.
Изменение же ширины разреза в пределах от 4 до 14 мм также оказывает незначительное влияние на упругофрикционные характеристики МКГД. Амплитудные значения жесткостей демпфера по различным радиальным направлениям при этом уменьшаются в среднем на 10—15 %, а демпфирующие свойства изменяются слабо.
Экспериментальные исследования на данном стенде показали, что при различных условиях нагружения демпфера реализуются кру-
Рис. 4.13. Траектории движения вала в опоре штатного демпфера под нагрузкой 3 кН для различных зазоров: 1 — 6=1,525 мм; 2 — 6= 1,125мм; 3 — 6=0,725мм; 4 — 6=1,505мм
говые, эллиптические, овальные или близкие к ним траектории движения вала в опоре (рис. 4.13).
Этот факт подтверждается также натурными испытаниями роторов изделий 11Д122 на динамической установке «Шенк» предприятия п/я А-3556. Полученные результаты подтверждают достоверность постановки задач, решенных в данной работе.