DB35T1150-2011土方机械驱动桥桥壳扭转疲劳试验方法.pdf 16页

'ICS53.100P97DB35福建省地方标准DB35/T1150—2011土方机械驱动桥桥壳扭转疲劳试验方法Earth-movingmachinery—Testmethodsfordriveaxlecasetorsionalfatigue2011-07-01发布2011-10-01实施福建省质量技术监督局发布 DB35/T1150—2011目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14试验原理..........................................................................25试验仪器及设备....................................................................26试验环境..........................................................................37试验方法..........................................................................38试验报告..........................................................................6附录A（资料性附录）某驱动桥桥壳扭转疲劳试验示例....................................7I DB35/T1150—2011前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由厦门市质量技术监督局提出。本标准由福建省经济贸易委员会归口。本标准由福建省质量技术监督局批准。本标准起草单位：国家场（厂）内机动车辆质量监督检验中心、厦门市盖克工程机械有限公司、厦门市产品质量监督检验院、厦门市标准化协会。本标准主要起草人：倪栋、陈远山、田力军、王一峰、李晖、黄志强。本标准为首次制定。II DB35/T1150—2011土方机械驱动桥桥壳扭转疲劳试验方法1范围本标准规定了土方机械驱动桥桥壳进行扭转疲劳试验的术语和定义、试验原理、试验仪器及设备、试验环境、试验方法和试验报告。本标准适用于采用非独立悬挂、全浮式半轴结构的轮胎式土方机械驱动桥桥壳。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T8498土方机械基本类型识别、术语和定义JB/T9717.1轮式工程机械驱动桥术语JB/T9717.2轮式工程机械驱动桥型式和基本参数DB35/T953.1-2009土方机械结构应力测试方法通则3术语和定义GB/T8498、JB/T9717.1和JB/T9717.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1土方机械驱动桥桥壳（以下简称桥壳）earth-movingmachinerydriveaxleshell(axleshell)安装主减速器、差速器、半轴和轮边行星减速器等零件，并与车架连接，是支撑机器质量、承受并传递驱动轮传来的各种反力和力矩的构件。3.2静态扭转强度statictorsionalstrength桥壳在恒定扭转外载荷作用下发生断裂时所承受的力矩。3.3静态扭转刚度statictorsionalstiffness桥壳在恒定扭转外载荷作用下发生形变时，其抵抗扭转变形的能力，其为单位长度的相对扭转角度。3.4扭转疲劳失效torsionalfatiguefailure桥壳在扭转交变载荷作用下所发生的断裂等状态。3.5扭转疲劳极限载荷torsionalfatiguelimitload7指定循环基数下的扭转疲劳载荷。循环基数一般取10或更高些。1 DB35/T1150—20114试验原理用U型螺栓将被试桥壳紧固在刚性台架上（见图1），通过高强度螺栓紧固桥壳连接圆盘和加载力臂，利用液压脉动疲劳试验机在加载力臂端部施加载荷，来实现桥壳承受扭矩作用并进行相关的扭转试验。1——桥壳；2——桥壳输出半轴；3——固定U型螺栓；4——传扭力臂；5——连接圆盘。图1桥壳扭转疲劳台架试验原理示意图5试验仪器及设备5.1试验仪器5.1.1角位移传感器5.1.1.1角位移传感器的量程应与测量值的大小相适应，测量精度不低于±0.5%。5.1.1.2角位移传感器应能在5℃～40℃的温度条件下正常使用。5.1.2数据采集系统数据采集仪应能实现多通道、多信号类型的同时采集，采样频率应能满足台架试验的实时采集。5.1.3应变测试仪器应变测试仪器按DB35/T953.1-2009中5.1.2条的规定。5.2试验设备（设施）5.2.1试验设备（设施）a)试验台架——液压脉动疲劳试验机或其它试验机、测试平台、传扭力臂、夹具工装、确定载荷作用线位置的工具等；b)起吊（升）设备——行车（叉车）、千斤顶等；c)其它试验用辅助工具。5.2.2液压脉动疲劳试验机液压脉动疲劳试验机或其它试验机均应满足如下要求：2 DB35/T1150—2011a）试验机示值误差均不超过试验机使用满量程的±0.5%；b)应有工作可靠的载荷控制装置、计数装置和试样失效或至指定循环数时的停机装置。6试验环境6.1试验环境应为5℃～40℃；相对湿度不大于90%；周围无强烈振动、腐蚀性气体和强磁场干扰。6.2试验场地应能满足桥壳的吊装、安装和拆卸，并有足够的空间。7试验方法7.1静态扭转刚度和静态扭转强度试验7.1.1试验目的检查桥壳静态扭转刚度和扭转强度，计算其扭转刚度和静态扭转强度安全系数。7.1.2试验条件7.1.2.1试验样品7.1.2.1.1应符合设计图样要求，并附有必要的设计和工艺资料。7.1.2.1.2表面应清洁，无裂纹、破损和变形。7.1.2.1.3数量为4件，其中静态扭转刚度取1件进行试验，静态扭转强度取3件进行试验。7.1.2.2试验载荷7.1.2.2.1静态试验扭矩按下式（1）、（2）进行计算，取其中较大的结果值作为静态试验扭矩T：pαη1T=⋅⋅m⋅g⋅ϕ⋅r……………………………………（1）ped1+α2式中：T——按最大爬坡工况时，桥壳承受的扭矩，单位为牛顿米（N·m）；peZrα——驱动桥行星排特征参数，α=，其中Zr为齿圈齿数，Zs为太阳轮齿数，单位为无量纲；Zsη——最大爬坡工况时，前后桥载荷分配系数中的较大值，单位为无量纲；1m——整车重量，单位为千克（kg）；g2——重力加速度，取值9.8，单位为米每秒平方（m/s）；ϕ——附着系数,单位为无量纲；r——车轮的静力半径，单位为米（m）。dη2T=⋅m⋅g⋅ϕ⋅r………………………………………（2）pφmaxd2式中：3 DB35/T1150—2011T——按满载制动工况时，桥壳承受的扭矩，单位为牛顿米（N·m）；pφη——满载制动工况时，前后桥载荷分配系数中的较大值；2m——整车满载重量，单位为千克（kg）。max7.1.2.2.2试验载荷的确定按下式（3）计算可得静态试验载荷P：sTpP=………………………………………………（3）sL式中：P——静态试验加载载荷，单位为牛顿（N）；sT——确定的试验扭矩，单位为牛顿米（N·m）；pL——试验台架加载力臂长度，单位为米（m）。7.1.3试验程序试验过程宜按下述程序进行：a)通过U型螺栓将桥壳水平紧固在测试平台上，固定支点为桥壳半轴输出端部；b)安装并调节加载力臂，使力臂在试验过程中处于桥壳中心线垂直平面内上下摆动；c)安装角位移传感器，测量点位置不应少于6点，如图2所示，并记录各点到桥壳中心点位置的距离l；id)调整测试仪器和设备，从零到静态试验载荷P预加载2次～3次，卸载后再进行测量；se)卸载至零时，标定各测量点的角位移传感器数值至零位；f)缓慢加载至桥壳静态试验载荷P，利用数据采集系统实时监测并记录试验载荷和各测量点角位s移的变化。至少测量3遍。每次试验开始时都应重新标定角位移传感器；g)作桥壳静态扭转强度试验时，不装角位移传感器，一次加载至桥壳扭转失效，中间不得反复，并记录静态失效载荷P。ξ图2桥壳扭转刚度试验测点布置示意图7.1.4数据处理4 DB35/T1150—20117.1.4.1桥壳静态扭转刚度按下式（4）计算：θiI=………………………………………………（4）pili式中：I——桥壳各测点的静态扭转刚度，单位为弧度每米（rad/m）；piθ——桥壳各测点相对扭转角度的算术平均值，单位为弧度（rad）；il——桥壳各测点到桥壳中心点的距离，单位为米（m）。i7.1.4.2桥壳静态扭转强度安全系数按下式（5）计算：Pξχ=………………………………………………（5）pPs式中：χ——桥壳静态扭转强度安全系数，单位为无量纲；pP——桥壳静态扭转失效载荷算术平均值，单位为牛顿（N）；ξP——桥壳静态扭转试验载荷，单位为牛顿（N）。s7.2桥壳扭转疲劳试验7.2.1试验目的测定桥壳的扭转疲劳极限载荷并绘制桥壳的S−N曲线。7.2.2试验条件7.2.2.1试验样品7.2.2.1.1应符合7.1.2.1.1和7.1.2.1.2的要求。7.2.2.1.2数量不少于8件。7.2.2.2试验载荷推荐载荷波形采用正弦波形进行加载。试验载荷至少分为7级，各级载荷幅值按下式（6）计算：S=k⋅P………………………………………………（6）iiξ式中：S——各级载荷幅值，单位为牛顿（N）；iP——静态扭转失效载荷算术平均值，单位为牛顿（N）；ξk——各级疲劳载荷系数（推荐k=0.7，k=0.1），单位为无量纲。imaxmin注：高载荷水平间隔可取得大一些，随着载荷水平的降低间隔越来越小。7.2.2.3试验频率7.2.2.3.1根据所用试验机的型号和各级载荷大小选定各级载荷循环频率。7.2.2.3.2在高载荷水平下，最好使用较低的频率。7.2.2.3.3试验频率不大于200Hz。5 DB35/T1150—20117.2.3试验程序试验过程宜按下述程序进行：a)在桥壳上粘贴应变片，贴片的位置选取应力最大处，应变片的粘贴按DB35/T953.1-2009中7.3条的规定；b)桥壳的固定安装应符合7.1.3中a）和b）条的要求；c)安装调试后应预加载至各级最大载荷3次，卸载后开始试验；d)先加静载荷，用应变仪对试验机进行静标定，测出并记录各级最大载荷所对应的应力值。测试精度控制在±3%以内；e)采用正弦波形载荷进行加载，同时监测测量点循环应力，加载直至桥壳断裂，记录循环次数Ni和断口部位；f)重复试验步骤a）至d），由高载荷水平到低载荷水平逐级进行试验，列表记录相应的试验数据。7.2.4数据处理7.2.4.1扭转疲劳极限载荷的测定用下列方法处理试验结果，所得的载荷水平即为扭转疲劳极限载荷S：ra)在载荷水平由高到低的试验过程中，如果在S级载荷水平作用下，试样未及循环基数发生了破6坏，而在下一级载荷水平S的作用下经循环基数而不破坏，并且两个载荷级差数()S−S不767超过S的5%，则S与S的平均值则为扭转疲劳极限载荷S。767rb)如果差数()S−S大于S的5%，再取一根试样进行试验，载荷水平S等于S与S的平均值，677867若试验后试样经循环基数仍不破坏，且差数(S−S)小于S的5%，则可认为扭转疲劳极限载688荷S介于S和S之间；若试验后试样经循环基数发生破坏，且差数(S−S)小于S的5%，r68877则可认为扭转疲劳极限载荷S介于S和S之间。r877.2.4.2S−N曲线的测定根据各载荷水平下测得的疲劳寿命N。以各级载荷幅值S（或lgS）为纵坐标，lgN为横坐标，iiii用逐点描迹法或最小二乘法，拟合上述试验数据点即成S−N曲线。8试验报告试验完成后应写出试验报告，报告内容包括下列各项:a)前言。包括试验样品名称、型号及主要技术数据、出厂年月、制造厂名称、试验时间和地点；b)试验目的；c)试验设备及仪器仪表规格型号；d)试验准备；e)试验项目和试验方法，包括各级试验载荷、试验频率；f)试验结果，包括试验中出现的问题及处理情况，并附试验数据，计算结果和试验曲线；g)试验结论和建议。6 DB35/T1150—2011AA附录A（资料性附录）某驱动桥桥壳扭转疲劳试验示例A.1静态扭转强度试验A.1.1试验载荷A.1.1.1ZL50装载机的特征参数如表A.1所示。表A.1装载机特征参数特征参数αηm/kgϕrd/mηmmax/kg12数值3.40.8171430.650.750.622245A.1.1.2试验台架加载力臂长度取值为1m。A.1.1.3按式（3）计算，可得到试验载荷P约为31kN。sA.1.2按7.1.3的试验程序进行试验，得到静态扭转失效载荷P为100kN，根据式（5）可得静态扭转ξ强度安全系数χ为3.2。pA.2扭转疲劳试验A.2.1试验载荷分为7级，各级载荷幅值和加载系数如表A.2所示。A.2.2按7.2.3的规定进行疲劳试验，得到相应的数据如表A.2所示。A.2.3扭转疲劳极限载荷的测定按7.2.4.1进行处理，由于(S−S)=1