Универсальная машина для испытаний материалов на кручение

 

Класс 42k, 34в1

МЯ)Д

СССР. -:ТиО .,;-;: .гс,ц

-" 1" з ТЕКя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П одпи сная г раппа М 172

Б, М. Ружицкий

УНИВЕРСАЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ИСПЬ!ТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

НА КРУЧЕНИЕ

Заявлено 16 ноября 1959 r. за № 644003/25 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Qo 14 за 1962 г.

Известны универсальные машины для испытаний материалов на кручение, включающие механизм статического нагружения, который представляет собой многоступенчатую коробку передач и упругий динамометр для измерения динамических моментов. Многоступенчатая коробка передач позволяет осуществить двенадцать различных скоростей вращения шпинделя.

Предлагаемая машина, в отличие от известных, снабжена двумя соосно-расположенными крутильными шпинделями с быстродействующими электромагнитными муфтами, что значительно расширяет диапазон испытаний и позволяет применить новый вид динамического нагружения.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема машины; на фиг. 2— механизм для статического нагружения и измерения величины крутящего момента, а также упругий динамометр и схема измерения динамического крутящего момента; на фиг. 3 — устройство для создания динамического крутящего момента; на фиг. 4 — схема, поясняющая работу следя1цей системы машины.

Крутящий момент, создаваемый электродвигателем через пару цилиндрических шестерен 1, 2 и восьмиступенчатый редуктор, передается на испытуемый образец.

Червяк 8, на оси которого находится шестерня 2, приводит в движение червячное колесо 4, плотно посаженное на шлицевом валике 5, установленном на двух шарикоподшипниках б и 7.

На шлицевом валике 5 посажены на шарикоподшипниках семь цилиндрических шестерен 8, 9, 10, 11, 12, 18, 14 и две червячные шестер№ 148939 ни 15, 1б, снабженные так называемыми «невозвратными муфтами» 17, i8, передающими крутящий момент в одном направлении, что необходимо для переключения скоростей редуктора.

Цилиндрические и червячные шестерни соединяются с валиком 5 при помощи кулачковых муфт 19, 20, 21, 22, 28 и 24, скользящих по шлицам валика. При переключении кулачковых муфт изменяется скорость вращения шестерни 14, которая приводит в движение шестерни

25 и 2б, свободно вращающиеся на крутильном шпинделе 27 машины.

Шестерня 2б приводит в движение шестерни 28 и 29, на осях которых находятся шестерни 80 и 81, входящие в зацепление с центральной шестерней 82, имеющей внутреннее зацепление.

Так как поперечина 88 удерживается от вращения вокруг шпинделя 27 упорным стержнем рычажного механизма, то вращение шестерен 80 и 31 вызывает вращение центральной шестерни 32, которая выполнена совместно с фрикционной муфтой. Ступица разрезного упругоro кольца 84 фрикционной муфты посажена неподвижно на шлицах крутильного шпинделя 27. С целью передачи крутящего момента от центральной шестерни 32 крутильному шпинделю машины, включение фрикционной муфты осуществляется перемещением вправо втулки 35, которая действует на рычажок 8б, имеющий клинообразную форму поперечного сечения, разжимающий разрезное упругое кольцо 34. Создавшееся при этом значительное удельное давление на рабочей поверхности кольца обеспечивает надежное соединение центральной шестерни 82 с крутильным шпинделем 27.

Широкий диапазон скоростей деформации дает возможность произвести проверку влияния скорости деформации на прочность металлов при различных температурах, что особенно важно для хрупких жаропрочных материалов.

Испытуемый образец 37 крепится в захватах 88 клиновыми болтами, обеспечивающими надежную его фиксацию во время испытания.

Крутящий момент, передаваемый крутильным шпинделем 27 на испытуемый образец 87, действует на упругий динамометр 39, укрепленный в захватах 40, и воспринимается «невозвратной муфтой» 41, допускающей вращение крутильного шпинделя 42 только лишь в одном направлении.

Усилие, возникающее вследствие передачи вращения от шестерен

80 и 81 центральной шестерне 82, передается через поперечину 83 и призму 43 на упорный стержень 44, который через две призмы 45 и 4б, расположенные взаимно-перпендикулярно по отношению друг к другу, передает усилие на короткое плечо рычага 47, Силоизмерительный рычаг 47 установлен на двух призмах 48, запрессованных с двух противоположных сторон в тело рычага. Острие призмы 4б, запрессованной в коротком плече рычага, смещено вправо по отношению к острию призмы 48 на два миллиметра. На длинном плече рычага расположена каретка 49 с двумя грузами 50 и 51, автоматически перемещающаяся и непрерывно восстанавливающая равновесие рычага. При этом расстояние каретки с грузами от точки опоры рычага изменяется пропорционально изменению величины силы, действующей на короткое плечо рычага 47.

Для уравновешивания рычага 47 в исходном положении каретки с грузами и при отсутствии нагрузки на упорный стержень 44 служит груз 52.

Автоматическое перемещение каретки 49 осуществляется с помощью регулятора электромагнитного типа. № 148939

Во время испытания величина крутящего момента изменяется, что приводит к изменению усилия, действующего на упорный стержень 58, а следовательно, и на силоизмерительный рычаг 47. Последний, отклоняясь при этом от положения равновесия, действует на коленчатый рычажок 54, который, касаясь контакта 55 электронного реле 56 либо контакта 57 электронного реле 58, производит замыкание электрической цепи.

Так как электронные реле 56 и 58 работают в сочетании с электромагнитами 59 и 60, то при замыкании электрической цепи срабатывает электромагнит 59 либо 60.

Якорь 61, притягиваясь одним из электромагнитов, переключает с помощью рычага 62 фрикционные диски 68, которые посажены на одной оси и непрерывно вращаются от электродвигателя 64.

Переключение фрикционных дисков меняет направление вращения диска 65, который с помощью червячной передачи бб и 67 пары цилиндрических шестерен 68 и 69 и пары конических шестерен 70 и 71 вращает винт 72, перемещающий с помощью гайки 78 каретку с грузами в таком направлении, что равновесие силоизмерительного рычага восстанавливается.

Применение электронного реле обеспечивает высокую чувствительность, так как оно обладает почти полной безынерционностью и срабатывает при незначительных контактных усилиях порядка нескольких миллиграммов.

При испытаниях на ползучесть испытуемый образец нагружается до заданной нагрузки обычным путем, после чего электродвигатель редуктора переключается на работу с реле 56, 58 и в дальнейшем включается либо выключается автоматически с помощью магнитного пускателя при соответствующем срабатывании реле.

Связь машины с диаграммным прибором и индикаторным механизмом осуществляется с помощью сельсинов.

Величина крутящего момента, передаваемого образцу статическим путем, может быть определена по шкале индикатора.

Сельсин-датчик 74, связанный с осью червяка передачи бб, приводит в движение сельсин-приемник 75, который через пару конических шестерен 76 вращает винт 77. Последний перемещает перо 78, записывающее на оси ординат величину крутящего момента. Сельсин-датчик 74 приводит одновременно в движение также сельсин-приемник 79, который с помощью редуктора 80, уменьшающего число оборотов, вращает стрелку индикатора 81.

Индикатор снабжен двумя шкалами с предельными крутящими моментами, соответствующими грузам, установленным на каретке 49.

Углы закручивания записываются на диаграмме при подаче бумаги в горизонтальном направлении. При этом центральная шестерня 82. поворот которой зависит от угла закручивания испытуемого образца, приводит в движение сельсин-датчик 81, связанный шестерней 82 сельсин-приемника с зубчатым венцом центральной шестерни 88.

Сельсин-датчик 81 приводит в движение шестерню сельсин-приемника, которая через редуктор 84 и пару конических шестеренок 85 вращает барабан 86, автоматически перематывающий на себя диаграммную бумагу с рулонного барабана 87, Испытание образцов на кручение в условиях приложения динамического крутящего момента осуществляется механическим путем, а измерение величины динамического крутящего момента — индуктивными датчиками и электронной аппаратурои. № 148939 включении электромагнитных муфт 9б запас живой силы, накопленный маховиками, передается на испытуемый образец.

Предварительно закрученный образец может быть разрушен либо одним ударным крутящим моментом, либо в результате действия последовательной серии ударов с прогрессивно возрастающйм запасом живой силы.

Величина крутящего момента после выключения фрикционной муфты, а также при динамической нагрузке определяется упругим динамометром 89, установленным на крутильном шпинделе 42 подвижной бабки.

Упругий динамометр состоит из упругого измерительного стержня

108 трубчатого сечения, индуктивного дифференциального датчика и электрической аппаратуры. К левому фланцу измерительного стержня жестко крепятся два сердечника 104 индуктивного дифференциального датчика с обмотками 105, а к правому фланцу крепится якорь 10б, находящийся в нейтральном положении между двумя сердечниками. Закручивание измерительного стержня сопровождается смещением якоря, что вызывает увеличение воздушного зазора между якорем и одним из сердечников катушки и одновременное уменьшение воздушного зазора между этим якорем и сердечником другой катушки.

Дифференциальное изменение воздушных зазоров приводит к увеличению реактивного сопротивления одной из катушек и к уменьшению другой. Изменение сопротивления катушек используется для определения величины смещения якоря, а следовательно, и для определения величины передаваемого крутящего момента.

Изменение индуктивности, а следовательно, и силы тока в цепи измеряется и регистрируется шлейфовым осциллографом МПО-2 при помощи трансформаторно-выпрямительной схемы, питаемой от генератора несущей частоты (10000 гц) .

Так как после разрушения образца, в случае нагружения его динамическим крутящим моментом, крутильный шпиндель 42 может вращаться, то ток к индуктивному датчику подводится с помощью щеток 107 и колец 108.

Предмет изобретения

Универсальная машина для испытания материалов на кручение, включающая механизм статического нагружения, представляющий многоступенчатую коробку передач, позволяющую осуществлять двенадцать различных скоростей вращения шпинделя, и упругий динамометр для измерения динамических моментов, отличающаяся тем, что, с целью одновременного приложения динамической нагрузки, машина снабжена двумя соосно-расположенными крутильными шпинделями с быстродействующими электромагнитными муфтами. № 148939 № 148939 № 148939

Ло 148939