Машина с электромагнитным приводом для усталостных испытаний образцов материалов

 

1. МАШИНА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬИ ПРИВОДОМ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащая основание, захват для крепления образца , Установленный на основании, электромагнитный привод для возбуждения в образце изгибных колебаний, электромагнит которого установлен на основании, а якорь предназначен для закрепления на свободном конце образца, и систему управления приводом , отличающаяся, тем, .что, с целью расширения функциональных возможностей путем нагружения образцов на изгиб и кручения при различных их соотношениях и создания различных частотных режимов нагружения, она снабжена двумя опорами , установленными на основании с возможностью перемещения по его плоскости, и устройством для закручивания образца, вьтолненным в виде упругой подвески, предназначенной для закрепления у свободного конца образца перпендикулярно его оси, и второго электромагнитного привода, якорь которого установлен на консоли, а электромагниты обоих приводов установлены на соответствующих опорах с возможностью перемещения вдоль их осей и включены в параллельные электрические цепи. 2.Машина поп.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения запуска машины с заданной частотой колебаний нагружения образца, система управления включает последовательно соединенные внутренний генератор импульсов запуска в виде четырех логических элементов И-НЕ, усилитель импульсов запуска, пусковое реле и переключатель сигналов, 3.Машина по п.1, о т л ичающаяся тем, что система управления включает внешний задающий генератор вынужденных колебаний.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 N 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3688968/25-28 (22) 06.01.84 (46) 23.09.85. Бюл. N - 35 (72) Л.Ф. Кратович и А.M. Почуев (71) Завод-ВТУЗ при Производственном объединении .турбостроения "Ленинградский металлический завод (53) 620.178.3 (088.8) (56) Испытательная техника. Справочник под ред. В.В. Клюева, книга I

M. Машиностроение, 1982, с. 184,185, рис. 43. (54)(57) 1. МАШИНА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТА. НИИ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащая основание, захват для крепления образца, установленный на основании, электромагнитный привод для возбуждения в образце изгибных колебаний, электромагнит которого установлен на основании, а якорь предназначен для закрепления на свободном конце образца, и систему управления приводом, отличающаяся тем, .что, с целью расширения функциональных воэможностей путем нагружения образцов на изгиб и кручения при различных их соотношениях и создания различных частотных режимов нагружения, она снабжена двумя опбрами, установленными на основании с возможностью перемещения по его плоскости, и устройством для закручивания образца, выполненным в виде упругой подвески, предназначенной для закрепления у свободного конца образца перпендикулярно его оси, и второго электромагнит" ного привода, якорь которого установлен на консоли, а электромагниты обоих приводов установлены на соответствующих опорах с возмож.ностью перемещения вдоль их осей и включены в параллельные электрические цепи.

2. Машина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения запуска машины с заданной частотой колебаний нагружения образца, система управления включает последовательно соединенные внутренний генератор импульсов запуска в виде четырех логических элементов И-НЕ, усилитель импульсов запуска., пусковое реле и переключатель сигналов.

3. Машина по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что система управления включает внешний задающий генератор вынужденных колебаний. стиях которых установлены с возможностью центрирования источник (Л1) 23 света и фотодатчик (Ч7) 24, Столик 20 имеет возможность перемещаться по колонке 16 при помощи гайки 25, входящей своим выступом в кольцевую канавку (не показана) столика 20. Центрирование столика 20 обеспечивается скользящим шпоночным соединением, .а фиксирование в рабочем положении выполняется винтом 26.

Машина имеет также устройство для закручивания образца 3, которое содержит подвижную опору 27, размещенную на основании 1 и зафиксированную в рабочем положении прижимом

28, колонку 29> закрепленную с возможностью осевого перемещения на подвижной опоре 27 винтом 30, платформу 31, установленную на колонке

29, электромагнит 32 из сердечника

Ш-образного типа и одной катушки, которая через переключатель П2 включена в электрическую цепь параллельно катушке электромагнита 10, причем электромагнит 32 размещен на платформе 31, упругую подвеску

33,предназначенную для закрепления у свободного конца образца 3 перпендикулярно его оси и Ш-образного якоря 34 с флажком-прерывателем 35, установленного на упругой подвеске

33 с возможностью перемещения вдоль ее оси.

Машина имеет также систему электронного управления, которая содержит стабилизаторы напряжения,подключенные к источникам постоянного тока +5 В и 112 В (не показаны), подключенные к стабилизатору, и последовательно соединенные между собой внутренний генератор 36 импульсов запуска, собранный на четырех логических элементах (Д3-1, Д3-2, ДЗ-3 и ДЗ-4) И-HE усилитель

37 импульсов запуска, выполненный на транзисторе V13 с трансформаторным выходом ТрЗ, пусковое реле (P2)

38, переключатель (П1) 39 сигналов, формирователь (д1-триггер

Шмидта) 40 импульсов электронной системы управления, счетчик (триггер Д2) 41, параллельно соединенные усилители 42 и 43, собранные на транзисторах V9 и V10, и ждущие блокинг-генераторы 44 и 45, собранные на транзисторах V12 и Ч14, причем вход усилителей 42 и 43 соединен с выходом счетчика 41, а вы1 1180752 2

И бретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытаний на усталость образцов материалов при изгибных и крутильных колебаниях.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей машины путем погру>кения образцов, на изгиб и кручения при различных их соотношениях и создания различных частотных режимов нагружения.

10 .На фиг.1 изображена функциональная схема машины; на фиг.2 — машина, общий вид, на фиг.З вЂ” схема управления машины.

Машина с электромагнитным приводом для усталостных испытаний образцов материалов содержит основание 1, установленный на нем неподвижный захват 2 для крепления образца 3, электромагнитный привод для возбу>кдения в образце 3 изгибных колебаний, который включает автотрансформатор (АТр) 4, повышающий трансформатор (Тр1) 5, который является нагрузкой автотрансформатора (АТр) 4, выпрямитель (VI U4) 6, подключенный к вторичной обмотке трансформатора (Тр1) 5, тиристоры (Ч5 и Ч6) 7 и 8, батарею накопительных конденсаторов (С2-С7) 9 с переключателями (ПЗ-П8), электромагнит 10, который состоит из Ш-образного сердечника и одной катушки, .и якорь 11 с магнитной Ш-образной системой, которые включены в цепь вы- 35 прямленного тока, подвижную опору

12 с установленной на ней платформой 13, где расположен электромагнит 10, а якорь 11 с флажком-прерывателем 14 предназначен для жест- 40 кого закрепления на свободном конце образца 3. Подвижная опора 12 закреплена в рабочем положении на основании 1 прижимом 15 и несет на себе колонку 16 с наружной трапе- 45 цеидальной резьбой и наружным шпоночным пазом вдоль образующей ее поверхности, разрезную втулку 17, установленную с возможностью перемещения по шпоночному пазу на 50 колонке 16 при помощи гайки 18, входящей своим выступом в кольцевую канавку (не показана) разрезной втулки 17, причем разрезная втулка 17 скреплена с платформой 13 SS и фиксируется в рабочем положении винтом 19, столик 20 с уголками 21 и 22, в соосно выполненных отвер! 180752 ход блокинг-генераторов 44 и 45— с управляющими электродами тиристоров 7 и 8 электромагнитных приводов машины. Кроме того, система электронного управления включает внешний задающий генератор 46 импульсов, который подключен на вход формирователя 40 импульсов при помощи переключателя (П1) 39 сигналов.

Машина снабжена необходимыми средствами измерения и записи параметров испытаний, а также устройством для нагрева образца до высоких температур .(не показаны).

Машина работает следующим образом

В неподвижном захвате 2 одним концом жестко закрепляют образец 3.

У другого конца образца жестко крепят упругую подвеску 33 с якорями

11 и 34.

Необходимое по программе нагружения соотношение между изгибающим и крутящим моментами регулируют путем изменения положения упругой подвески 33 с якорем 11 по длине образца

3 и изменением положения якоря 34 в пределах свободного плеча упругой подвески 33 и последующей установкой соосно с якорями 11 и 34 электромагнитов 10 и 32 посредством перемещения подвижных опор 12 и

27, поворота платформ 13 и 31 и путем выставления зазоров между якорями 11 и 34 и электромагнитами 10 и

32, с целью обеспечения заданных усилий возбуждения изгибных и крутильных колебаний. От сети подается питание на электромагнитные приводы машины. При этом осуществляют заряд батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9, емкость которой дискретно изменяют переключателями (ПЗ-П8), а регулирование заряда батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9 выполняет АТр 4.увеличением напряжения достигают увеличения амплитуды колебаний образца 3, а с увеличением емкости батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9 достигают увеличения виброускорения механической системы, образованной закрепленным образцом 3 и упругой подвеской 33 с якорями t1 и 34. Изменением емкости .конденсаторов производят также подстройку режима автоколебаний.

Автоколебательный режим испытаний или режим вынужденных колеба55 ля, притягивающие якоря 11 и 34 °

При этом образец 3 изгибается и скручивается, а силовое воздействие продолжается в течение длительнос5

f0, 15

50 ний от внешнего задающего генератора 46 импульсов устанавливают с помощью переключателя (П1) 39 сигналов.

В автоколебательном режиме машина работает следующим образом.

На вход формирователя (Д1-триггер Шмидта) 40 импульсов электронной системы управления переключателем .сигналов (П1) 39 подключают фотодатчик (Ч7) 24.

Стабилизированное напряжение 12 В подают на пусковое реле (Р2) 38, которое своими контактами подает питание на четыре логических элемента (Д3-1, Д3-2, ДЗ-3 ДЗ-4) И-НЕ внутреннего генератора 36 импульсов запуска и одновременно переключает вход формирователя (Д1-триггера

Шмидта) 40 импульсов с фотодатчика (V7) 24 на внутренний генератор 36 импульсов запуска. Сигналы заданной частоты, вырабатываемые внутренним генератором 36, через усилитель 37 подаются на формирователь (Д1) 40 импульсов и вызывают его срабатывание . При этом формируются импульсы прямоугольной формы, которые затем поступают в счетчик (триггер Д2) 41 с двумя устойчивыми состояниями 0 и 1. Далее происходит усиление, например, первого сигнала в согласующем усилителе (Ч9) 42 напряжений и согласование формирователя (Д1-триггер Шмидта) 40 импульсов с выходным каскадом электронной системы управления — ждущим блокинг-генератором (V12) 44, который собран по схеме с внешним запуском. При первом импульсе запуска блокинг-генератор (V12) 44 срабатывает, и на его выходе получается импульс, который поступает на управляющий электрод зарядного тиристора (VS) 7, открывает его и обеспечнвает, тем самым, заряд батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9. Тиристор (Ч5) 7 закрывается как только зарядный ток станет ниже токового порога удержания тиристора (V5) 7, За время, когда открыт тиристор (Ч5) 7, через катушки электромагнитов 10 и 32 пройдет первый импульс зарядного тока, который. создает магнитные по1180752 ти импульса управления. При поступлении второго импульса запуска с внутреннего генератора 36 счетчик (триггер Д2) 41 переходит в другое устойчивое положение и выдает через усилитель (V10) 43 сигнал на другой ждущий блокинг-генератор (14) 45, на выходе которого получается импульс управления, запускающий тиристор (V6) 8. Происходит разряд батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9 íà катушки электромагнитов 10 и 32 и, следовательно, происходит повторное силовое воздействие на образец 3.

Чередование импульсов заряда и разряда батареи накопительных конденсаторов (С2-С7) 9 приводит к воз" буждению электромагнитных колебаний, которые преобразуются в механические с,.нагружениеМ испытуемого образца 3. Таким образом, при нажатии кнопки "Запуск" упругая мехайическая система — образец 3 и упругая подвеска 33 с якорями 11 и

34 выводится из состояния покоя и начинает колебаться с частотой, которая определяется. частотой. сигналрв, вырабатываемых внутренним генератором 36 импульсов запуска.

Затем внутренний генератор 36 импульсов запуска обесточивается и отключается от формирователя (Д1-триггер Шмидта) 40 импульсов.

С этого момента управление элек. тромагнитными приводами осуществляется сигналами фотодатчика (V7) 24, которые с него снимаются при прерывании светового потока, падающего на него от источника (Л1) 23 света, флажком-прерывателем 14, а флажокпрерыватель 14 с этого момента ко10 леблется с частотой собственных колебаний упругой механической системы и обеспечивает тем самым испытание образцов материалов в автоколебательном режиме вплоть до их пол15 ного разрушения. о

В режиме вынужденных колебаний машина работает следующим образом.

20 .Запуск машины осуществляют как и при автоколебательном режиме ее работы от внутреннего генератора 36 импульсов запуска с заданной частотой, а затем систему управления

25 электромагнитными приводами переключают с поМощью переключателя (П1) 39 сигналов на внешний задающий генератор 46 импульсов, предварительно выставив на нем частоту

3р .импульсов, соответствующую заданной частоте вынужденных колебаний испытуемого образца 3. В дальнейшем принцип работы машины ничем не отличается от ее работы в автоколебательном режиме.

1180752

1180752

О. 1J 1Г

Фиг.Г

+ив

Заказ 5912/40

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель 10. Виноградов

Редактор Н. Пушненкова Техред <.Мигунова Корректор В. Синицкая