Šarnyrų statinio apkrovos bandymai: bandomoji apkrova, nuolatinis deformacijos likutis ir priimtinumo kriterijai

Šarnyro statinio apkrovos bandymo geometrija

Du vyrių tiekėjai gali nurodyti tą pačią nominalią apkrovą, tačiau vis tiek aprašyti visiškai skirtingus bandymus. Vienas rezultatas gali būti gautas bandant vieną vyrį, įtvirtintą tarp standžių plieninių plokščių. Kitas rezultatas gali apibūdinti du vyrius, palaikančius durų dydžio įtaisą. Jėga gali veikti netoli vyro ašies, ilgo bandymo svirties krašte, vertikaliai žemyn, statmenai durų varčiams arba visiškai kitu kampu.

Šie skirtumai keičia apkrovą, kurią patiria plokštė, šarnyras, kaištis, tvirtinimo detalės ir montavimo konstrukcija. Jie taip pat keičia į jungtį veikiantį lenkimo momentą. Prieš lygindami bet kokias paskelbtas apkrovos vertes, nustatykite:

• bandyme naudojamų vyrių skaičius;
• atstumas tarp vyrių, kai jų naudojama daugiau nei viena;
• vyrių orientacija ir atidarymo padėtis;
• jėgos kryptis, atsižvelgiant į kaiščio ašį ir tvirtinimo plokštumas;
• atstumas nuo veikiančios jėgos iki atitinkamos šarnyro ašies arba atramos atskaitos taško;
• montavimo pagrindas ir armatūra;
• tvirtinimo elemento arba suvirinimo konfigūracija;
• nepriklausomai nuo to, ar tai yra bandymo apkrova, lūžio apkrova ar rekomenduojamos eksploatacijos sąlygos;
• kas buvo laikoma nesėkme.

Kataloge nurodyta vertė kilogramais taip pat turi būti atidžiai išnagrinėta. Nustatykite, ar ji reiškia konkrečios durų konfigūracijos masę, ekvivalentišką jėgą nurodytomis sąlygomis, ar tiesiog komercinę talpos nuorodą. Ši Vyrų techninių charakteristikų lapas ir inžinerinių brėžinių vadovas aprašoma, kaip nustatyti šias trūkstamas sąlygas prieš patvirtinant tiekėjo veiklos duomenis.

Ką turi įrodyti statinis bandymas

“Patikrinti vyrių tvirtumą” nėra išsamus bandymo tikslas. Naudinga vyrių stiprumo bandymas stiprumą paverčia struktūrinėmis, matmeninėmis ir funkcinėmis ribomis, kurias iš tiesų galima išmatuoti.

Šie klausimai taip pat apibrėžia bandymo ribas. Statinis bandomasis apkrovimas neleidžia nustatyti ciklinio tarnavimo trukmės, ilgalaikio nusidėvėjimo, atsparumo vibracijai, atsparumo smūgiams, korozijos savybių ar elgsenos temperatūrų ciklų metu, nebent šios sąlygos būtų atskirai įtrauktos ir kontroliuojamos.

Kalbant apie statybinę furnitūrą, kuri patenka į jos taikymo sritį, ANSI/BHMA A156.1-2025 standartas, skirtas jungiamosioms detalėms ir vyriams apima stiprumo, ciklų skaičiaus, nusidėvėjimo, trinties, medžiagos ir matmenų reikalavimus. Dėl to šis standartas yra naudinga gairė, kai vyris ir jo taikymo sritis patenka į standarto taikymo sritį. Jo neturėtų būti laikoma visuotiniu pramoninės įrangos vyrių atitikties vertinimo metodu.

Mašinų apsaugai, elektros spintos, prietaisų skydai, aptarnavimo durys ir kiti įrangos vyriai gali reikalauti konkrečiam projektui pritaikytos apkrovos krypties, montavimo geometrijos, bandymo sąlygų bei atitikties ar neatitikties kriterijų, net ir tuomet, kai kaip atskaitos taškas naudojamas išorinis standartas.

Eksploatacija, bandymas ir didžiausia apkrova

Šie trys terminai apibūdina skirtingas būkles.

Paslaugų apkrova tai yra apibrėžta apkrova, kurią, kaip numatoma, konstrukcija patirs eksploatacijos metu. Ji gali apimti plokštės svorį, išorinę veikimo jėgą, sumontuotą įrangą arba kitą konkrečiam projektui būdingą veiksnį. Jos kryptis ir sverto ranka yra apibrėžimo dalis.

Bandomoji apkrova tai yra tikrinamoji apkrova, taikoma siekiant nustatyti, ar apibrėžtas mazgas neviršija iš anksto nustatytų ribų. Kai projekte naudojamas bandomosios apkrovos koeficientas, šis koeficientas turėtų būti nustatytas remiantis taikomais reikalavimais, kliento specifikacijomis, rizikos vertinimu, taikomu standartu arba patvirtinta projektavimo taisykle, o ne remiantis universaliu daugikliu.

Maksimali apkrova arba lūžio apkrova yra dar kitoks. Bandinys apkraunamas tol, kol įvyksta nustatytas gedimo atvejis arba pasiekiama numatyta bandymo riba. Tai gali būti naudinga charakteristikoms nustatyti, tačiau gali negrįžtamai sugadinti bandinį. Šarnyras, kuris buvo apkrautas iki gedimo, vėliau neturėtų būti traktuojamas kaip nepaliestas, bandymams atitinkantis reikalavimus bandinys.

Savaiminis daugiklis “1,5×” ar “2×” gali klaidinti. Didesnė tiesioginė jėga, veikianti arti kaiščio, vienam elementui gali sukelti mažesnį lenkimo krūvį nei mažesnė jėga, veikianti per ilgą sverto ranką. Patikrinimo sąlyga turi atspindėti konstrukcinį klausimą, į kurį bandymas ir siekia atsakyti.

Atkurti tikrąją apkrovos trajektoriją

Vyris “durų svorio” nepatiria kaip vieno atskiro skaičiaus. Apkrova patenka per judamąjį skydą, praeina per vyrio sparnus ir ašį, o grįžta per tvirtinimo detales, suvirinimo siūles, armatūrą ir nejudamąjį rėmą. Bandymo įranga turėtų išlaikyti tą apkrovos kelio dalį, kurią kvalifikacinis bandymas yra skirtas įvertinti.

Jei jėga veikia statmenai nuo šarnyro atskaitos ašies, pirmojo laipsnio momento santykis yra toks:

M_testas = F_testas × L_⊥

F_testas = M_tikslas / L_⊥

F_testas yra veikianti jėga, o L_⊥ yra statmenas atstumas nuo jo veikimo linijos iki pasirinktos atskaitos ašies. Antroji formulė gali būti naudojama, kai žinomas tikslinis momentas ir jau pasirinktas tvirtinimo sverto rankos ilgis.

Šios lygtys neatsižvelgia į tai, kaip reakcijos pasiskirsto per daugiasarnysines duris. Dvi ar trys vyriai savaime nereiškia, kad apkrova pasiskirsto tolygiai. Faktines reakcijas lemia vyrų tarpas, tvirtinimo standumas, leistini nuokrypiai, durų deformacija ir ašių išlyginimas. Jei projekte vis dar reikia nustatyti durų momentą, vyrų skaičių, tarpus ar sutvirtinimą, naudokite Didelės apkrovos korpuso durų vyrių apkrovos ir tarpusavio atstumo gidas prieš apibrėžiant įrodymo sąlygą.

Statinio bandymo metu turėtų būti nurodytas jėgos vektorius, o ne remiamasi tokiomis sąvokomis kaip “vertikali apkrova” ar “šoninė apkrova”. Žemyn nukreipta jėga prie šoniniu vyru tvirtinamų durų laisvojo krašto skiriasi nuo tiesioginės tempimo jėgos, veikiančios per vyro centrinę liniją. Jėga, veikianti statmenai durų paviršiui, vėlgi skiriasi. Kiekvienas jėgos veikimo kelias sukelia skirtingą vyro ir tvirtinimo elementų derinio apkrovą.

Konstrukcijos standumas ir tvirtinimo sąsajos

Bandymo įranga gali sukelti įspūdį, kad vyris yra tvirtesnis arba silpnesnis, nei jis iš tikrųjų elgsis galutiniame įrenginyje. Klausimas yra ne tai, ar įranga yra tvirta, o tai, ką ji yra skirta atspindėti.

Nė vienas iš šių tvirtinimo būdų nėra savaime geresnis. Naudojant nelanksčią tvirtinimo sistemą, komponentų palyginimas tarp skirtingų tiekėjų gali būti aiškesnis. Gamybai skirta konstrukcija tampa svarbesnė, kai kyla tokios rizikos kaip detalės išstūmimas, vietinė lakšto deformacija, skylių pailgėjimas, laikiklių pasisukimas, suvirinimo siūlių poslinkis arba tvirtinimo detalių pasislinkimas.

Montavimo sąlygose turėtų būti nurodyta lakšto orientacija, skylių išdėstymas, tvirtinimo detalių tipas, poveržlių arba atraminių elementų išdėstymas, priveržimo sąlygos, prireikus – suvirinimo sąlygos, griovelių padėtis, tarpiklių rinkinys ir sutvirtinimai. Stacionariems ir judantiems elementams taip pat reikia nustatytų atskaitos taškų, kad būtų galima atkurti jų tarpusavio padėtį.

Tvirtinimo įtaiso standumas yra svarbus, kai poslinkis yra vienas iš priimtinumo kriterijų. Matuoklis, pritvirtintas prie lanksčios bandymo rankos galo, gali rodyti tvirtinimo įtaiso išlinkimą, tvirtinimo judesį ir šarnyro deformaciją kartu. Tai gali būti teisinga vertinant surinkimo lygio reikalavimus, tačiau tai nebūtinai reiškia, kad matuojamas nuolatinis komponento deformacijos dydis.

Kai tvirtas tvirtinimo įtaisas paslepia gedimą

Plonas lakštinis metalas gali įdubti aplink tvirtinimo detales. Formuotas rėmo atgalinis kraštas gali pasisukti. Ilgąsias skylutes galima paslinkti iki pat reguliavimo ribos. Suvirintas laikiklis gali deformuotis, nors pati vyris lieka nepažeista. Pakeitus šią konstrukciją storomis laboratorinėmis plokštėmis, šios gedimų priežastys pašalinamos.

Tarkime, kad du tiekėjai pateikia vienodus statinės apkrovos rezultatus. Vienas iš jų atliko vienos vyrio bandymą tarp storų plokščių, taikydamas jėgą netoli vyrio ašies. Kitas – dviejų vyrių bandymą ant durims panašaus svirties, naudodamas serijinės gamybos tvirtinimo detales ir numatytą montavimo sekciją. Skaičiai atrodo panašūs. Tačiau apkrovos perdavimo keliai skiriasi.

Pirmasis bandymo variantas gali būti tinkamesnis atskirų komponentų stiprumui įvertinti; antrasis – geriau atspindėti sumontuotą mazgą. Didelės rizikos taikymo srityse gali būti pagrįsta taikyti abu variantus: kontroliuojamą komponentų bandymą palyginimui ir gamybai skirtą mazgo bandymą prieš galutinį išleidimą.

Jei projektas vis dar renkasi „hinge“ architektūrą, o ne patvirtina jau nustatytą kandidatą, peržiūrėkite turimas pramoninių vyrių asortimentas Pirma. Statiniai bandymai turėtų patvirtinti nustatytą šarnyro ir apkrovos atvejį, o ne pakeisti parinkimo procesą.

Deformacija nėra nuolatinė

Viena vyris gali pastebimai pasislinkti veikiant bandomajai apkrovai ir grįžti beveik į pradinę padėtį. Kita vyris gali atrodyti palyginti nelanksti esant didžiausiai apkrovai, tačiau po apkrovos pašalinimo išlikti pasislinkusi. Tai skirtingi elgesio atvejai, todėl jų neturėtų būti apibendrinami vienu “deformacijos” rodikliu.

Pasirinkite fiksuotą atskaitos tašką ant tvirtinimo įtaiso arba surinkimo mazgo ir judantį objektą, kuris tiesiogiai susijęs su reikalavimu. Užfiksuokite jo pradinę padėtį, padėtį esant bandomajai apkrovai ir padėtį po apkrovos pašalinimo.

δ_įkelti = x_įrodymas − x_pradinis

δ_perm = x_{po to} − x_pradinis

δ_įkelti tai poslinkis, kai veikia nurodyta apkrova. δ_perm tai poslinkis, kuris išlieka po iškrovimo ir grįžimo į tą pačią nustatytą matavimo būseną.

Nuolatinį deformacijos laipsnį taip pat galima apibūdinti kaip likutinė deformacija kai matuojamas mazgas nevisiškai grįžta į pradinę geometriją. Jei priimtinumas vertinamas pagal dydį, o ne pagal kryptį, tai aiškiai nurodykite – pavyzdžiui, |δ_perm| ≤ δ_ribos. Leidžiama riba nustatoma kiekvienam projektui atskirai, nebent ji būtų apibrėžta taikytinose specifikacijose.

Kai tvirtinimo įrangos atitiktis yra svarbi, papildomi matavimo taškai gali padėti atskirti atraminio rėmo judėjimą nuo judėjimo šarnyre ar tvirtinimo jungtyje. Matematiškai neatimkite tvirtinimo įrangos deformacijos, nebent koregavimo metodas ir matavimo modelis būtų nustatyti iš anksto.

Tas pats principas taikomas ir visoms durims. Laisvojo krašto įlinkis gali būti teisingas sistemos matavimas, net jei jį sudaro durų varčios išlinkimas, vyrio ašies poslinkis ir montavimo deformacija. Apibūdinkite, ką rodo matavimo rodmuo, o ne kiekvieną poslinkį vadinkite “vyrio deformacija”.”

Vykdyti apkrovą kaip kontroliuojamą įvykį

Statinis bandymas neturėtų atsitiktinai virsti smūginio bandymo. Nukritus masės kūnui ant tvirtinimo įtaiso, staigiai įjungus pavarą apkrovai arba leidus ilgam bandymo svirtui atšokti, gali susidaryti trumpalaikės jėgos, kurių neapibūdina nominali statinė vertė.

1. Nustatykite ir apžiūrėkite tiriamąjį pavyzdį. Užrašykite detalės numerį, brėžinio redakciją, konfigūraciją, matomus defektus ir tvirtinimo detales.
2. Pritvirtinkite vyrį pagal nurodytus tvirtinimo reikalavimus. Laikykitės nurodytos orientacijos, vyrų skaičiaus, tarpusavio atstumo, tvirtinimo detalių būklės, tarpiklių padėties ir surinkimo sekos.
3. Nustatykite matavimo atskaitos tašką. Nustatykite prietaisų rodmenis į nulį arba užfiksuokite jų padėtį nurodytoje pradinėje padėtyje ir esant nurodytoms apkrovos sąlygoms.
4. Jėgą taikykite palaipsniui. Didinkite apkrovą nurodyta kryptimi be smūgio ir užfiksuokite reikiamus jėgos ir poslinkio taškus.
5. Įrodykite sąlygą. Krovinį laikykite tik tiek laiko, kiek nurodyta bandymo specifikacijoje. Nėra vieno visiems pramoniniams vyrių bandymams taikomo bendro išlaikymo laiko.
6. Iškraukite kontroliuojamai. Atkurkite agregatą į tą pačią galutinio matavimo būseną, kuri buvo naudojama nustatant atskaitos tašką.
7. Išmatuokite ir dar kartą patikrinkite. Užfiksuokite nuolatinį deformacijos laipsnį, įtrūkimus, pasislinkimą, skylės poslinkį, kaiščio ar fiksatoriaus poslinkį, tvirtinimo deformaciją ir veikimą po apkrovos.

Kontroliniam apkrovos bandymui reikalingas nustatytas tvirtinimo įtaisas, patikrintas jėgos matavimas ir pakartojamos apkrovos sąlygos.

Jėgos patikrinimas nėra vyrio priimtinumo patikrinimas

ASTM E4-24, „Jėgos kalibravimo ir bandymo mašinų tikrinimo standartinės procedūros“, apima jėgos kalibravimą ir patikrą, taikomą statinėms arba kvazistatinėms tempimo ir gniuždymo bandymo mašinoms. Tai padeda užtikrinti, kad mašinos rodoma jėga būtų atsekama ir tinkamai patikrinta.

Standarte ASTM E4 nėra apibrėžti šarnyro tvirtinimo įtaisas, svirties rankena, patikimumo koeficientas, apkrovos kryptis, veikimo trukmė, nuolatinio deformacijos ribos vertė ar funkciniai reikalavimai po apkrovos. Kalibruota bandymo mašina gali taikyti tiksliai išmatuotą jėgą netiksliai apibrėžtam šarnyro bandymui. Tačiau produkto bandymo specifikacijoje vis tiek turi būti apibrėžta, ką ta jėga reiškia.

Poslinkio matavimui turėtų būti taikomi tie patys reikalavimai. Prietaiso skiriamoji geba turėtų atitikti priimtinumo intervalą, matavimo kryptis turėtų sutapti su vertinamu poslinkiu, o atskaitos taškas turėtų išlikti stabilus vertinamo objekto atžvilgiu. Daugiau skaičių po kablelio nekompensuoja matavimo sistemos, kuri negali tiksliai nustatyti ribos tarp „atitinka“ ir „neatitinka“.

Prieš įkeliant įrašykite „Laikė/Nelaikė“

“Nesulūžimas” retai kada yra pakankamas kriterijus pramoninių vyrių apkrovos bandymui. Vyri gali likti pritvirtinta, tačiau prarasti geometriją ar judėjimo savybes, kurių reikalauja įranga.

Leidžiama riba turėtų atitikti faktinę riziką. Liekamasis poslinkis, neturintis jokio poveikio vienam aptarnavimo dangčiui, gali būti pakankamas, kad kitame mazge iš savo padėties pasislinkytų tikslioji fiksavimo sklendė, tarpiklio linija, jutiklio taikinys arba gretima plokštė.

Be to, teiginiui “sklandus veikimas po bandymo” reikia pateikti atskaitos tašką, kai svarbi funkcija. Nurodykite kampų diapazoną, orientaciją, pritvirtintą apkrovą, fiksatoriaus būseną ar kitas sąlygas, kurios daro įtaką judesiui. Vyris, kuris, išimtas iš tvirtinimo įtaiso, atrodo laisvai judantis, vis tiek gali užstrigti, jei vietoje paliekama nuolatiai pasislinkusi montavimo konstrukcija.

Ataskaitoje turi būti atkurti bandymo rezultatai

Nuotrauka, kurioje matyti prie durų pakabintas svoris, įrodo, kad kažkas buvo pakrauta. Tačiau tai nereiškia, kad rezultatą galima pakartoti.

Ataskaitoje turėtų būti pateikta pakankamai techninių detalių, kad kitas inžinierius ar laboratorija galėtų atkurti svarbias bandymo sąlygas be spėliojimų.

Jei keičiasi tvirtinimo elementas arba bandinys, ataskaitoje tai turėtų būti nurodyta. Rezultatas, gautas naudojant storą prototipinį laikiklį, neturėtų tyliai tapti įrodymu, tinkamu plonesniam serijiniam laikikliui. Šarnyrų tarpo, tvirtinimo elementų sąveikos, sutvirtinimo, apkrovos taško ar durų geometrijos pakeitimai gali pakankamai pakeisti apkrovos perdavimo kelią, kad pradinis rezultatas nebeatspindėtų išleisto gaminio.

Šio tipo ataskaita padeda atlikti inžinerinį patvirtinimą. Įprastinė siuntų patikra yra visai kita užduotis. Kai gaunamos serijinės detalės, matmenų atrankinė patikra, medžiagos ir apdailos patikrinimai, defektų klasifikavimas bei partijos priėmimas turi būti atliekami atskirai Pramoninių vyrių kokybės patikros kontrolinis sąrašas.

Statinis stiprumas nėra ilgaamžiškumas

Bandymas su bandomąja apkrova atspindi tai, kas įvyko per vieną kontroliuojamą statinį arba kvazistatinį apkrovos atvejį. Jis neparodo, kaip pasikeis šarnyras, trinties paviršiai, įvorės, tvirtinimo detalės ar tvirtinimo konstrukcija po pakartotinių judesių.

Taip pat galioja ir atvirkštinis teiginys. Šarnyras gali atlikti daug ciklų esant nedidelei apkrovai, tačiau neparodydamas reikiamos vienkartinės bandomosios apkrovos atsparumo. Statiniam stiprumui ir cikliniam patvarumui taikomi skirtingi priimtinumo reikalavimai.

Kalbant apie sukimo momento vyris, pakartotinis ciklų skaičius labiau priklauso nuo sukimo momento išlaikymo ir nustatytų eksploatavimo sąlygų, o ne nuo paprasto konstrukcijos patvarumo. Naudokite Sukimo momento šarnyro eksploatacijos trukmės gidas kai inžinerinis klausimas pereina nuo statinio bandomojo apkrovimo prie ilgalaikio padėties išlaikymo savybių.

Smūgiai, vibracija, korozija, temperatūros svyravimai ir kitos eksploatavimo sąlygos taip pat vertinamos atskirai, nebent jos būtų sąmoningai įtrauktos į bandymų programą. Apie sėkmingai atliktą vyrių statinio apkrovos bandymą ataskaitoje turėtų būti pateikta informacija tik apie tai, ką jis iš tikrųjų parodo.

Dažnai užduodami klausimai apie vyrių statinių apkrovų bandymus