Запас прочности с учетом переменных напряжений и перегрузки волокон со стороны внутреннего диаметра определяется по формуле
Расчет напряжений и запасов прочности произведен с учетом возможных предельных значений размеров, определяющих усилия пружины при закрытом и открытом клапане. Соответственно этому определены минимальный и максимальный запасы прочности.
Пружины испытывались на специальном стенде, на котором полностью воспроизводились действительные условия их работы. Увеличение максимальных напряжений обеспечивалось большей предварительной затяжкой пружин. Амплитуда напряжений увеличивалась применением профиля кулачка, имеющего больший подъем толкателя. Этим обеспечивались нагрузки на пружину, заведомо превосходящие действительные нагрузки во время работы двигателя. Максимальные напряжения в пружинах во время испытаний были от 4250 до 5600 кГ/см2, а амплитуды циклов напряжений — от 700 до 1630 кГ/см2. Эти значения напряжений позволили провести испытания пружин с расчетными значениями запаса прочности в пределах п = 1,221,53 при отношении = 8,9-И0,7. пр
На основании имеющихся данных об усталостном разрушении клапанных пружин и о поломке пружин на двигателях СМД-7 база испытаний была принята равной 17-10° циклов.
Всего -испытано 56 пружин, изготовленных из разной пружинной проволоки: В1, ОВС, 65Г и марки X. Часть пружин была подвергнута обработке дробью для увеличения прочности. Испытывались также оцинкованные пружины, которые в начале производства применялись на двигателе СМД-7. Отдельные пружины имели поверхностные дефекты, обнаруженные магнитным дефектоскопом (брак).
После испытаний разрушенными оказались только две оцинкованные пружины (нагружение 4,2-106 и 7,7-106 циклов). Остальные пружины, в том числе и пружины с поверхностными дефектами, выдержали принятую базу испытаний. Оцинкованные пружины разрушаются из-за значительного снижения усталостной прочности вследствие появления водородной хрупкости.