Кругла вісесиметрична пластинка згинних коливань

Реферат: UA 94831 U UA 94831 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана як дискова пружина в конструкції турбінних дисків промислового призначення. Відомі пристрої подібного призначення [1], де як елемент ротора центрифуги використовується кільцева циліндрична двошарова пластинка змінної товщини. Недоліком запропонованої конструкції є мала частота змінного резонансу - 2175 Гц. Таке значення частоти може супроводжуватись технічними труднощами при точному настроюванні пластинки в складі акустичної системи. Крім цього пропонується як матеріал внутрішнього шару пластинки використовувати алюміній, який у порівнянні з більшістю конструкційних матеріалів має знижену міцність. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого технічного рішення є кругла вісесиметрична пластинка згинних коливань, яка виконана у вигляді пружного елемента дискового типу з постійною товщиною [2]. Недоліком найближчого аналога є кріплення пластинки по внутрішньому контуру на вібраційному устаткуванні шарнірним способом, яке є складною технологічною операцією при експлуатації, а при жорсткому закріпленні руйнування пластинки буде спостерігатись саме в зоні кріплення незалежно від форми коливань. Крім цього робоча частота пластинки складає 2,9 кГц, а це означає, що для третьої форми коливань така пластинка повинна мати значний діаметр, який приблизно у 2-2,5 рази є більшим за діаметр корисної моделі. Форма спеціального закону зміни товщини пластинки дискового типу пояснюється тим, що при руйнуванні відомої пластинки у забитті неможливо розрахунковим методом визначити значення амплітуд коливань, при яких з'явиться тріщина. Таким чином неможливо передбачити вплив побічних ефектів (фретінг-корозії, місцевих напружень від сили затискання, тощо), які обов'язково присутні в зоні закріплення пластинки. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пластинки змінної товщини, задля забезпечення переваг у значеннях радіального напруження у точці закріплення пластинки по відношенню до місця розташування руйнування при випробуваннях на втому. Поставлена задача вирішується шляхом того, що кругла вісесиметрична пластинка згинних коливань згідно з корисною моделлю, має спеціальний закон зміни товщини: h  8,635784571  1391272 , , де h  - товщина пластинки у точці  ;  - координата відносного радіусу пластинки. 35 40 45 50 55 Конструкція пластинки дозволяє збільшити технічний ресурс вібраційного устаткування, збільшити кількість циклів при випробуваннях на втому і має для третьої форми власних коливань невеликі габаритні параметри - діаметр зразка 113 мм, максимальна товщина у місці закріплення 6,4 мм. При такому законі зміни товщини пластинки для випадку жорсткого закріплення в центрі на вібраторі забезпечується перевага від значення напруги в місці закріплення. Тобто, при досягненні критичних прогинів руйнування пластинки проходить не в точці забиття, а у віддаленні від цієї точки - на відстані 49,2 мм від центра кріплення пластинки діаметром 113 мм, що забезпечує досягнення технічного результату. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 зображено профіль зразка круглої пластинки згинних коливань, яка працює на третій формі коливань у складі вібраційного устаткування з робочою частотою 20 кГц і виготовлена з конструкційного материалу ВТ4-1. На Фіг. 2 наведено розподіли прогинів 1, радіальних 2 та тангенціальних 3 напруг від довжини зразка. На Фіг. 3 показано фрагмент вібраційного стенда з жорстким закріпленням пластинки. Зразок пластинки змінної товщини випробовують наступним чином. На вібраційному стенді жорстко закріплюють зразок, як показано на Фіг. 3. Діаметр затиснення вибирається рівним 22,7 мм. Потім збуджують інтенсивні резонансні коливання на третій формі (Фіг. 2) і прогини пластинки на вільному краї вимірюють в процесі усталених коливань за допомогою вимірювального мікроскопу, а форми коливань - на основі "піщаного" методу. Встановлюють максимально можливу величину прогину, при якому впродовж нетривалого часу (10÷30 сек.) з'являється тріщина на відстані приблизно 49,24 мм від центра зразка діаметром 113 мм. На такому самому ж зразку, змінюючи рівень прогину, досягають моменту руйнування пластинки, фіксуючи при цьому число циклів до моменту руйнування: N  f  t ( f  2  104 1/сек; t - час випробувань у сек.) на основі гіпотези Генкі-Мізеса будують криву втоми. Проведені випробування показали, що за рахунок конструкторського удосконалення круглої тонкої вісесиметричпої пластинки досягнуто розширення діапазону зміни відношення тангенціального до радіального напружень до рівня 0,371, що підкреслює практичну цінність корисної моделі. Знайдено, що значення радіального напруження в точці закрепу пластинки на 1 UA 94831 U 5 21,3 % є меншим за значення напружень у місці руйнування при проведенні випробувань на втому. Введення жорсткого кріплення у закрепу пластинки вібраційної системи дозволяє 7 підвищити кількість циклів випробування до рівня 10 циклів. Джерела інформації 1. Коваленко Л.Д. Круглые пластинки переменной толщины / А.Д. Коваленко. - М.: Физматгиз, 1959. - 294 с. 2. Гонткевич В.С. Собственные колебания пластинок и оболочек: Справочное пособие / B.C. Гонткевич. - К.: Наукова думка, 1964. - 288 с. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Кругла вісесиметрична пластинка згинних коливань, що виконана у вигляді пружного елемента дискового типу, яка відрізняється тим, що її профіль має форму, яку визначають за співвідношенням: h  8,635784571  1391272 , , де h  - товщина пластинки у точці  ;  - координата відносного радіусу пластинки. 2 UA 94831 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3