Устройство для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет измерять износ упрочненных материалов элементов опоры долота в динамике при пластических деформациях. Цель изобретения - повьшение точности путем непре-. рывного измерения скорости углубле ния канавки в испытуемых образцах. Уст

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш (50 4 С 01 М 3/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4292179/25-28 (22) 30.07.87 (46) 23.01.89. Бюл. И 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Г.Ф.Перлов, В.П.Браженцев, А.В.Кивва и С.Й.Рыжов (53) 620.178.16 (088.8) (56) Тушинский Л.И, и др ° Оценка стойкости стали при повторно-контактном нагружении. — Заводская лаборато-, рия, 9 5 1973. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ И ИЗНОСА УПРОЧНЕННЫХ МАТЕРИАПОВ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

НА КОНТАКТНУЮ ВЫНОСЛИВОСТЬ (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет измерять износ упрочненных материалов элементов опоры долота в динамике при пластических деформациях. Цель изобретения — повышение точности путем непре-. рывного измерения скорости углубления канавки в испытуемых обраэцах. Уст1

1453241 роиство включает станину 1, шпиндель

2, держатель 5 образца 7 с зубьями

16, держатель 6 образца 8 и шаровые тела 10. Цилиндрическая поверхность держателя 5 образца 7 имеет четное число зубьев с одинаковым шагом. На держателе 6 образца 8 установлены магниторезистивные преобразователи

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в буровой технике при испытаниях упрочненных материалов на контактную выносливость путем определения их пластических деформаций и износа в динамике, а также при контроле качества в заводских условиях упрочненных деталей подшипников долот, работа- 10 ющих в крайне тяжелых режимах нагружения.

Цель изобретения — повышение точности путем непрерывного измерения скорости углубления канавки в испыту- 15 емых обр as ц ах.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — магниторезистивный преобразователь; на фиг. 3— принципиальная схема измерительной 20 аппаратуры; на фиг. 4 — временные диаграммы прохождения электрических сигналов.

Устройство содержит станину 1, г расположенный на ней шпиндель 2 с приводом его вращения (не показан), регулировочную плиту 3, консольно закрепленный на ней датчик 4 осевой нагрузки и крутящего момента, два цилиндрических держателя 5 и 6 об- 30 разцов 7 и 8, первый иэ которых с помощью шарнирной плиты 9 закреплен иа конце шпинделя 2, а второй связан с датчиком 4 осевой нагрузки и крутящего момента, шаровые тела 10 35 предназначенные для взаимодействия с образцами 7 и 8, регулировочное кольцо !1 с магниторезистивными преобразователями 12 и постоянными магнитами 13, выполненное из немагнит- 40 ного материала и навернутое с помощью резьбы на держатель 6 образца 8, ра12, размещенные диаметрально противоположно и подключенные к усилителям. Выход усилителя подключен к сумматору. Преобразователи 12 установлены посредством регулировочного кольца 11 из нг агнитного материала и могут перемещаться вдоль продольной оси устройства. 3 э.п. ф-лы, 4 ил. бочую камеру 14, в которой размещены держатели 5 и 6 образцов 7 и 8 и шаровые тела 10, и предназначенную для прокачки через нее хладагента 15, и измерительную аппаратуру, электрически связанную с магниторезистивными преобразователями 12. На цилиндрической поверхности держателя 5 образца

7 в окружном направлении выполнено четкое число зубьев 16 с одинаковым шагом между ними. Магниторезистивные преобразователи 12 соединены в два моста, которые подключены к идентичным измерительным усилителям постоянного тока, имеющим плавную регулировку усиления сигнала. Выходы усилителей подключены к сумматору. К выходу сумматора последовательно подсоединены детектор, фильтр нижних частот, формирователь смещения нуля, масштабный делитель и регистратор, например электронный потенциометр КСП-4 (r. 3), Устройство работает следующим обр аз ом.

Держатель 5 образца 7 приводится во вращение с помощью шпинделя 2, через который передается приложенная к испытуемым образцам 7 и 8 осевая нагрузка. В процессе испытания образцов зубья держателя 5 образца 7 поочередно проходят под каждым иэ магниторезистивных преобразователей 12 на расстоянии, в котором проявляется магнитное поле, Каждый .эуб, по-. павший в магнитное поле, изменяет его величину и соответственно величину потока, пронизывающего магниторезистивный преобразователь 12. При уве-, личении магнитного потока сопротивление магнитореэистора увеличивается, а при уменьшении наоборот — уменьша14 53;. 1

Перед началом проведения испыта4 ний регулировочное кольцо 11 с магниторезистивными преобразователями 12 устанавливается на держатель 6 образца 8 таким образом, чтобы наружная поверхность каждого из зубьев 16

15 при их вращении перекрывала только одинаковую часть площади каждого из магниторезистивных преобразователей

) 2. При проведении испытаний, чем глубже будут канавки на испытуемых образцах 7 и 8, тем большая часть площади каждого из магнитореэистив" ных преобразователей 12 будет перекрыта наружной поверхностью каждого иэ зубьев 15 и тем больше будет соп- 25 ротивлеиие каждого магниторезистивного преобразователя и соответственно величины электрических сигналов, снимаемых с них, Для исключения. влияния поперечных колебаний торца шпинделя 2 измерительный сигнал подается на сумматор синфаэно и в противофазе с биениями шпинделя 2. Выделение и усиление полезных сигналов, соответствующих углублениям канавок

35 на испытываемых образцах, а также подавление электрических сигналов, возникакщих в результате поперечных колебаний торца шпинделя, осуществляется с помощью принципиальной схемы 4О из мер ений (фиг. 3) .

В процессе проведения эксперимента в результате биения торца шпинделя 2 зубья 16 проходят не на равном расстоянии от магниторезистивных преобразователей 12, они то максимально приближаются к каждому из них, то максимально удаляются, что и приводит к модулированию полезного сигнала по амплитуде с частотой, равной частоте биения шпинделя 2.

В момент максимального приближения зубьев 16 к магйиторезистивному преобразователю 12 амплитуда промодулированного сигнала будет максимальной, а в момент наибольшего. удаления зубьев 16 амплитуда будет минимальной. Причем в то время, когда амплитуда промодулированного сигнала на од45

Формула из обр ет ения

1. Устройство для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях ется, При прохождении зубьев 16 под магниторезистивным преобразователем

12 изменяющиеся величины сопротивлений магнитореэисторов преобразуются в

5 пропорциональные электрические сигналы, которые пер ег эются на измерительнуюную аппаратуру.

Holi маг пп ореэ исти»ном пр собр аз ов ателе будет максимальна, на другом преобразователе она будет минимальна.

Сигнал меняет величину и модулируется только в том случае, когда под магниторезистивным преобразователем проходит непосредственно эуб, когда проходит впадина между зубьями

16, то величина сигнала остается постоянной и он не модулируется. Это объясняется тем, что когда проходит эуб, то расстояние между ним и преобразователем составляет около одного миллиметра, а когда проходит впадина, то это расстояние в несколько раэ больше и находится в недосягаемости магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом 13.

Исследуемые сигналы подаются на входы нормирующих измерительных усилителей по микросхемам ДА! и ДА2, усиливаются и подаются на сумматор по микросхеме ДА4 через регулируемые делители напряжения R27 и R23, с помощью которых максимальные амплитуды сигналов приводятся к одинаковому значению (фиг.3) .

Сигналы на сумматор подаются синфазно, суммируются, в результате чего модулирующие сигналы, вызванные биениями шпинделя, вэ аимно уничтожаются, а полезный сигнал остается, причем с амплитудой, соответствующей идеальному случаю, когда отсутствовали бы биения шпинделя. Далее полезный сигнал подается на амплитудный детектор микросхемы ДАЗ, с выхода детектора — ца активный фильтр нижних частот второго порядка по микросхеме ДА5, с фильтра выпрямленный сигнал поступает на формирователь смещения нуля, микросхема ДА6, который обеспечивает следующие функции: в начальный период времени, когда шпиндель 2 начал вращаться и глубина дорожки еще равна нулю, с помощью переменного резистора R33 приводится к нулю сигнал, поступающий на регистратор, например КСП 4; с помощью масштабного делителя (переменный резистор R3/) задается предел измерения для регистратора.

241 6 ная аппаратура выполнена в виде двух усилителей постоянного тока с плавной регулировкой усиления, входы которых электрически связаны с соответствующими магниторезистивными преобразователями, и подсоединенного к их выходам сумматора.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным с воэможностью осевого перемещения, выполненным из немагнитного материала взаимодействующим с вторым держателем образца регулировочным кольцом, на котором размещены магнитарезистивные преобразователи.

1453 на контактную выносливость, содержащую станину, расположенный на ней шпиндель с ппиводом его вращения, датчик осевой нагрузки и крутящего

5 момента, два цилиндрических держателя образца, первый из которых закреплен на шпинделе, а второй связан с датчиком осевой нагрузки и крутящего момента, шаровые тела, преднаэна- 10 ченные для взаимодействия с образцами е и измерительную аппаратуру, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности,оно снабжено электрически связанными с измерительной 15 аппаратурой двумя магниторезистивными преобразователями, размещенными диаметрально противоположно относительно оси шпинделя и взаимодействующими с вторым держателем образца, а на ци- 2О линдрической поверхности первого держателя образца выполнено четное число зубьев, расположенных в окружном направлении с одинаковым шагом между ними. 25

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измеритель4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабжено жестко связанной со станиной регулировочной плитой, предназначенной для взаимодействия с датчиком осевой нагруэ ки и крутящего момента, а также шаровой пятой, размещенной между первым держателем образца и цилиндром.

1453. 41 иМ1 июля

Составитель Н.Хорошев

Техред М.Дидык

Редактор Л.Зайцева

Корректор В.1нрняк

Пр .нзнодст енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 7274/37 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ осупарственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, E-35, Рауыская наб., д. 4/5