Стенд для испытаний на прочность

 

Изобретение относится к области испытаний образцов материалов, конструктивных элементов и конструкций на статическую и усталостную прочность, вибропрочность, надежность и позволяет повысить точность испытаний. Стенд содержит силовоэбудитель 1, действующий на испытуемый объект 2, задатчик 3, датчик 4 нагрузки, регулятор 5, включающий элемент 6 сравнения , формирователь 7 сигнала, усилитель 8 мощности, исполнительный орган 9, программное устройство 10, блок 11 аварийной защиты, датчик 12 деформации, масшатабирующий преобразователь 13, коммутатор 14, элемент 15 сравнения, датчик 16 циклов, счетчик 17 циклов, регистрирукяций прибор 18 с измерительным устройством 19 и лентопротяжным механизмом 20, двухпороговый элемент 21 и включающий элемент 22. 1 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

09! (И) (58 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3950193/29-33 (22) 02.09. 85 (46) 30.04.88. Бюл. В 16 (72) В.И.Литвак (53) 620. 1 78. 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 359564, кл. С 01 М 5/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР !! 699903, кл. G 01 М 5/00, 1978. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к области испытаний образцов материалов, конструктивных элементов и конструкций на статическую и усталостную прочность, вибропрочность, надежность и позволяет повысить точность испытаний.

Стенд содержит силовозбудитель 1, действующий на испытуемый объект 2, эадатчик 3, датчик 4 нагрузки, регулятор 5, включающий элемент 6 сравнения, формирователь 7 сигнала, усилитель 8 мощности, исполнительный орган 9, программное устройство 10, блок 11 аварийной защиты, датчик

12 деформации, масщатабирующий преобразователь 13, коммутатор 14, элемент 15 сравнения, датчик 16 циклон, счетчик 17 циклов, регистрирующий прибор 18 с измерительным устройством 19 и лентопротяжным механизмом

20, двухпороговый элемент 21 и вкгпочающий элемент 22. 1 ил.!

392416

Изобретение относится к испытаниям образцов материалов, конструктивных элементов, узлов и целых натурных конструкций на статическую и усталостную прочность, вибропроч—

5 нос ть, живуче с ть, рес урс, надежно с ть и др., в частности к системам автоматизации прочностных испытаний.

Целью изобретения является повышение точности испытаний °

На чертеже представлен стенд для испытаний на прочность.

Стенд содержит один или несколько однотипных каналов нагружения. Каждый из каналов в зависимости от настройки может создавать как повторностатические, так и динамические нагрузки и содержит силовозбудитель (например, силовой гидроцилиндр) I, действующий на испытуемый объект 2, задатчик 3, выходной сигнал которого определяет в каждый момент времени заданное значение возбуждаемой нагрузки; датчик 4 нагрузки (в случае необходимости, в зависимости от вида используемых преобразователя возбуждаемой нагрузки и задатчика, датчик может бьп ь снабжен номирующим усилителем-преобразователем обеспечиваюЭ 30 щим одинаковый масштаб сигналов датчика и задатчика); регулятор 5 нагрузок, BKë.î÷ëíø(èé в себя элемент 6 сравнения заданного и фактического значений возбуждаемых нагрузок, формирователь 7 сигнала, определяющий закон регулирования, усилитель 8 мощности, орган 9, воздействующий на силовозбудитель 1, программное устройство 10, блок II аварийной защиты, который контролирует состояние испытуемого объекта 2, режим нагружения (например, по сигналам о превышении максимально допустимых возбуждаемых нагрузок, поступающим от датчика 4), 45 исправность элементов системы управления нагружением, например по сигналам о недопустимом росте рассогласования на выходе элемента 6 сравнения регулятора (датчики аварийных режимов нагружения и исправности элементов системы управления, а также их связи с блоком !1 аварийной защиты на чертеже условно не показаны). В опасных ситуациях блок 11 выдает команду программному устройству 10, которое, воздействуя на задатчики 3, обеспечивает разгрузку испытуемого объекта 2 ипи ам раживание нагрузок, достигнутых к моменту п оявления опасных ситуаций .

Кроме того, стенд содержит датчики 12 деформации элементов испытуемого объекта, масштабирующий преобразователь !3, коммутатор 14, элемент 15 сравнения, датчик 16 циклов (нагружение), счетчик 17 циклов нагружения, регистрирующий прибор 18 с измерительным устройством 19 и лентопротяжным механизмом 20, имеющим шаговый привод, двухпороговый элемент 21, один из уровней (порогов) срабатывания которого устанавливается равным величине сигнала с выхода элемента

15 сравнения, соответствующей зарождению повреждения, а второй уровень— величине этого сигнала, соответствующей опасным размерам разрушений, и включающий элемент 22.

В качестве датчика 4 нагрузки применен тензодинамометрический датчик с мостовой измерительной схемой; в качестве датчика 12 деформации также используется тензореэисторный датчик мостовой Измерительной схемой.

Роль масштабирующего преобразователя выполняет потенциометр, включенный параллельно измерительной диагонали моста датчика 12 деформации.

Измерительная диагональ моста датчика 4 и выход потенциометра соединены последовательно встречно и через фильтр подключены к дифференциональному входу операционного усилителя.

Потенциометром компенсируется дрейф нуля. Выходной сигнал операционного усилителя, пропорциональный разности сигнала датчика 4 возбуждаемой нагрузки и масштабированного сигнала датчика 12 деформации, через развязывающий диод направляется в двухпороговый элемент 21, выполненный в виде компараторов на операционных усилителях и ключей на тиристорах.

Сдновременно сигнал с выхода усилителя через контакт реле, выполняющего роль включающего элемента 22, подводится к измерительному устройству 19 регистрирующего прибора 18.

Пороговые значения разности сигналов датчиков возбуждаемых нагрузок 4 и деформаций 12 задаются значениями напряжений, поступающих от программного устройства 10 на инвертирующие входы операционных усилителей компарзторов. Нижнему порогу соответствует срабатывание компаратора на уси30

3 1 392- лителе и THpHc TopR н анод II«III которого включена обл1отка реле, определяющего начало записи процесса развития повреждения регистрирую1цим при5 бором 18. Верхнему порогу соответствует срабатывание компаратора на другом усилителе и другом тиристоре, в анодную цепь которого включена обмотка другого реле, контакты которого включают блок 11 автоматической защиты при достижении опасных размеров повреждений.

В качестве датчика 16 циклов может использоваться триггер Шмитта.

Регистрирующим прибором 18 могут служить разнообразные самопишущие приборы с последовательным преобразонанием или автокомпенсационного типа (например, типа КСТ-4), в которых синхронный двигатель привода диаграммной ленты заменен шаговым двигателем (например, в простейшем случае приводом шагового искателя типа ШИ).

Программное устройство 1О ныпол- 25 няется в виде многоцепного реле Iðåмени (при программном управлении в функции времени), счетно-импульсной системы (при программном управлении в функции числа циклов нагружения) или др.

Роль коммутатора 14 выполняют шагоные искатели, многофазные мультивибраторы и триггеры, и др. При использовании, например, шагового ис35 кателя его контакты вводятся в разрыв цепей подключения потенциометра к мосту датчика 12.

Стенд работает следующим образом, Перед началом работы, когда испы- 40 туемый объект еще не имеет разрушений, потенциометром нормируют выходной сигнал моста датчика 12 деформации таким образом, что разность этого сигнала и сигнала моста датчика 4

45 возбуждаемой нагрузки, поступающая на вход усилителя, была нулевой на протяжении всего цикла погружения.

При включении стенда сигнал задатчика 3 определяющий заданный ха1ак3

50 тер изменения многоэвенных значений возбуждаемой нагрузки, сравнивается с сигналами отрицательной обратной связи, вырабатываемыми датчиком 4 и характеризующими фактическое значе55 ние нагрузки. В элементе 6 сравнения регулятора вырабатывается сигнал рассогласования, из которого в блоке 7 формируется сигнал управления, воз16 д«йс TR)íèIIèII и 1«..гг y«11ле1гия 1«1 лгпи н11«вЂ” ти в усилите де 8 мощн<1стп на исполнительный орган 9 таки 1 образом, что силовозбудитель 1 отрвбс1тыввет з,1д11» ног значение нагpv.Iîê. 1 гжпл1 и:11.ружг— ния програл1мируется пут м IIep««1рой— ки задатчикв 3 по командам прогрвм— много устройства 10.

При циклическом нагруженпн испытуемого объекта после каждого цикла датчик 16 вырабатывает импуль .ы, учитываемые счетчиком 17. При отсутствии повреждений одно реле вк.чючаюшего элемента отключено, его контакты разомкнуты и сигнал с выхода усилителя, зависящий от размеров повреждения, не поступает в измерительное устройство 19 регистрирующего прибора 18.

При возникновении г овргж=.:гениг1 -6úекта 2 в ходе испытаний (например, при появлении и развитии уствлостных трещин, ослаблении соецинен1гй элементов объекта 2), вед щих к изме нению (уменьшению) его жес;кости, перераспределенггю напряжений в элементах, увеличени1» дгформацггй с бьекта при неизменных пара»етрах прпкладынаемых нагрузок, наруш:.." тся первоначальное соотношение (например, пропорциональность) между сиг11зл;1мн датчика 4 возбуждаел1ой нагруз:H 11 датчика 12 дефармапии и возникает от 1ичная от нуля разность эти:. сигналов.

При достижении разностью сигналов датчиков 4 и 12 определенного уровня, соответствующего началу разрушения, на выходе усилителя элемента Iэ сраннения сигнал достигает уровня, соответствующего величине на ряжения с выхода программного устройства 10, приложенного к инвертирующему входу усилителя компаратора двухпс1рогового элемента 21, срабатывает комг1аратор, включаются тиристор и реле включающего элемента 22 в его аноцной цепи.

Контакты этого реле замыкаются и к измерительчому устройству )9 начина— ет поступать и регистрироваться сигнал, пропорциональный размерам повреждения.

Дополнительные замыкающие контакты этого же реле включают одновременно лентопротяжный механизм 20.

Благодаря связи привода лентопротяжного механизма 20 регистрирующего прибора 18 с датчиком 16 циклов цик1392416

Данный стенд позволит повысить точность испытаний, получить информацию о динамике разрушений, регистрировать процесс развития повреждений от момента зарождения до полного (или частичного) разрушения.

Формула изобретения

Стенд для испытаний на прочность, содержащий силовозбудитель с исполнительным органом, задатчик, датчик нагрузки, датчик деформации, усилитель мощности, масштабирующий преобразователь, первый элемент сраннения, коммутатор, программное устройство и блок аварийной защиты, причем вход задатчика подключен к первому выходу

Составитель Л. <арона

Техред М.Дидык

Редактор Л.Повхан

Корректор Н.Король

Заказ 1804/4б Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лограмма меняет свой масштаб при изменении темпа (частоты) циклического иагружения, что упрощает оГработку результатов испытаний.

После достижения опасного размера разрушения сигнал на выходе усилителя элемента 15 сравнения достигает уровня, заданного для срабатывания компаратора на операционном усилителе днухпорогоного элемента 21. При этом включается тиристор и срабатывает реле. F.ão контакты, воздействуя на блок 1! аварийной защиты, обеспечивают прекращение нагружения путем замораживания достигнутой нагрузки или программной разгрузки испытуемого объекта. Одновременно прекращает работу регистрирующий прибор 18 (для четкой его остановки дополнительные размыкающие контакты реле ннодятся в цепи передачи сигналов к измерительному устройству 19 и лентопротяжному механизму 20. программного устройства, а усилитель мощности соединен с исполнительным органом, отличающийся тем, что, с целью поньппения точности испытаний, оно снабжено формирователем сигнала, нторым элементом сравнения, двухпороговым элементом, включающим элементом, счетчиком, датчиком циклов и регистрирующим прибором, причем датчик нагрузки соединен с первыми входами элементов сравнения, выход второго элемента сравнения через формирователь сигнала подключен к входу усилителя мощности, датчик деформации соединен с первым нходом коммутатора, выход которого соединен с входом масштабирующего преобразователя, первый выход которого подклю" чен к второму входу первого элемента сравнения, первый выход которого соединен с перным входом двухпорогового элемента, второй вход которого подключен к первому выходу программного устройства, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, второй выход первого элемента сравнения соединен с первым входом включающего элемента, второй нход которого соединен с первым выходом двухпорогового элемента, второй выход которого подключен к входу блока аварийной защиты, выход которого соединен с входом программного устройства, выход задатчика соединен с нторым входом второго элемента сравнения, второй выход масштабирующего преобразователя соединен с входом датчика циклов, первый выход которого соединен с счетчиком, а второй выход счетчика и выход включающего элемента подключены соответственно к входам регистрирующего прибора.