Установка для испытаний материалов на усталость при сложном напряженном состоянии

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний образцов материалов циклическими нагрузками. Целью изобретения является повышение точности испытаний путем компенсации момента трения на образце при нагружении чистым круговым изгибом и осевой нагрузкой, а также расширение функциональных возможностей путем обеспечения дополнительного нагружения крутящим моментом. Образец 2 закреплен в шпинделях 5, 6, соединенных с валами двигателей 10, 16 вращения постоянного тока с независимым возбуждением. Устройство для нагружения чистым круговым изгибом выполнено в виде гидроцилиндра 11, поршень которого жестко соединен с корпусом шпинделя 6. Установка снабжена цепями регулирования скорости вращения и крутящего момента на образце,содержащими блоки 21, 22, 25 сравнения, усилители 17, 18 мощности, измерители 23, 24 тока якоря двигателей 10, 16 и датчики 19, 20 угловой скорости. В процессе регулирования скорость вращения и крутящие моменты, развиваемые двигателями 10, 16 вращения, устанавливаются такими, чтобы обеспечить формулируемые задатчиками 26, 27 соответственно угловой скорости и крутящего момента на образце. В условиях испытания образца чистым круговым изгибом и осевой нагрузкой момент трения на образце компенсируется разностью моментов, развиваемых двигателем 10, 16, что повышает точность испытаний. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5)14 . 01 N 3 34

Б- Е" . ОЗЗЯДЯ

Ч .. )1ЕСНАя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

A г,ii

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ!Л

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4325679/?5-28 (22) 04,11.87 (46) 23.11.89. Бюл, № 43 (75) А.И.Петренко., P.« .Федоров и Б.A,Ãðëýíîâ (53) 620.178.3,088 ° 8) (56) Авторское сидетельство СССР

¹ 1029039, кл. 0 01 !! 3/34, 1983.

,54) УСТАНОВКА Ц3!Я ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ !А УСТАЛОСТЬ ПРИ СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ (5«) Изобретение относится к" испытательнои техлике, а именно к установк зм для исш)талий образцов материа)ов циклическими нагрузками. Целью изобретения является повышение точI

1523961!

20 нс còlt испытаний путем ком!1енсаце1и мам;.Нта трения на образце при нагруже1»?»1» »истым круговым изгибом и осева;"» нагрузкой, а I a«.ке расширение функ.i:.опальных назможно1 тей путел» обеспечения дополнительного нагрукения крутящим моментом, Образец 2 закреплен и шпинделях 5, 6, сзединенных с валами двигателей 10, 16 зращения 11àñòîÿ тока с независимым возбуждением, У стройство для нагрукен»»я чистым круговым изгибом

»ыполнено н ниде транерсы 3 с грузом 4, устройства для »aгружения асе1»а» нагруэ».ай выполнено в ь»»де

1 идроц»пн»ндра 11, поршень которого жестко саед?»нен с корпусом шпинделя

6. Установка снабжена цепями регулирования скорости вращения и крутящеИзобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний образцов материалов циклическими нагрузками °

Целью изобретения является повышение точности испытаний путем компен- 30 сеции момент» трения на образце при

I.:ëãpó кении чистым «ругоным изгибом и Qc ной нагрузкой, а также расширение функциональных воэможностей пут и обеспечения дополнительно на- 35 груж(ния крутящим моментам, Иа чертеже представлена схема установки, Усчанонка для испытаний материа- 40 лан на усталость содержит основание !. устройство дпя нагружения образца 2 чистым изгибом, включающее

-p »»epcy 3 с подвеской для груза

В шпинделях 5 и 6 установлены 4, за.«1»1»ы 7 и 8 для образца 2. Корпус шпинделя 5 шарнирно соединен с аснаьанием 1, Днигатепь 10 вращения установлен на корпусе 9 и его вал

"аединен са шпинделем 5. Устройства

50 для осевого нагружения выполнено н ниде силанога гидрацилиндра 11, корпус «атарага шарнирно соединен с а нованием 1. Корпус 12 шпинделя 6 жестка саеди»»е11 с поршнем 13 силава—

55 г»»дроц?»л?»?»дра l I, корпус которого служит направляющей для перемещения «орпуса !2 н осевом направлении.

Р".ба 1?»е галасти 14 и 15 гидрацилиндго момента на образце, содержащи п» блоки 21, 22, 25 сранне, »я, уси.»ит» ли 17, 18 мощности, измерители 23, 24 тока якоря дн?»гателей 10, l i и датчики 1"., 20 угловой с«арас-.и.

В процессе регулирования скор >сть вращения и крутящие моменты, разн1— наемые двигателями 10, 16 нраще1»пя, устанавливаются та«ими, чтобь» абесп.— чить формулируемые задатчиками ?6, 27 соответственно угловой скорости и крутящего момента на образце. В условиях испытания образца чистым круговым изгибам и осевой нагрузкой момент трения на образце «ампенсируется разностью моментан, развиваемых двигателями 10, 16, что повышает точность испытаний. ? з.11. Ъ-лы, 1 ил. ра 1) соединены с источником р: гулируемого давления !Не показан) для нагружения образца осевой нагрузкой.

Двигатель 16 вращен?1я установлен на корпусе 12 и его нал соединен со шпинделем 6. К управляемым входам двигателей 10 и 16 подключены выходы соответственно усилителей 17 и

18 мощности устройства регулирования крутящего момента на образце, С в1»1ами двигателей 10 и 16 соединены соответственно датчики 19 и 20 угловой скорости, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков 21 и 22 сравнения. Выходы последних подключены соответственно к входам усилителей 17 и 18 мощности. Измеритель крутящего момента на образце состоит из двух измерителей 23 и 24 тока и блока 25 сравнения, прямой н иннертирующий входы которого подключены соответственно к выходам измерителей 23 и 2 тока. Входы последних подключены « вторым выходам саответстную111их усилителей 17 и 18 мощности, Выход бло«а 25 сравнения подключен к вторым нхадJ.F» блоков 21 и 22 сравне?IHH, Задатчик 26 углагой скорости подключен к третьим входам, а задатчик

27 крутящего момента — « четвертым входам блоков 21 1; 22 сравнения.

В качестве двигателей врашени I установлены электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением, 5 1 Г, с управляющим с игналом которых нвляется ток якоря.

Установка работает следующим образом.

Образец 2 закрепляют в зажимах

7 и 8 и в зависимости от требуемой ампли-;уды переменногo изгибного напряжения на подвое«у траверсы 3 устанавливают груз 4 опредс пенной массы.

Образец нагружаетгн чис FhIM из1ибом, Для создания осевой нагрузки в полост1. 14 гицроцилиндра 11 подают заданное давление. Далее образец приводят но вращени . при одновременном включении пвух двигателей 10 и

16 вращения, В процессе испыганий образец 2 Itpol ибас-тся „корпус 9 шпинделя 5 и 1идроцилиндр ll поворачиваЮТСЯ OTHOCHT«JII.HO !rt а корпус 12 шпинделя 6 сдвигается в осевом направлении влево в соответствии с прогибом образца 2. Избыточ11ан жидкость при поддержании постоянным давления в полости 14 сбрасываетсн в слив11у1» магистраль.

Таким образом, осевое усилие на образце в процессе испытаний поддерживаетсн заданным и соосным с концевой .асть;. образца..При периодическом изменении разности давлений в полостях 14 и 15 возможно циклическое осевое нагружение образца с различными коэффициентами асимметрии цикла. !

При воспроизведении на образце чистого кругового изгиба и осевой нагрузки сигнал на выходе задатчика

27 нагрузки отсутствует. Сигнал от эадатчика 26 угловой скорости поступает на соответствующие прямые входы блоков 21 и 22 сравнения, где сравнивается с сигналами датчиков

19 и 20 угловых скоростей, например тахогенераторов, подаваемыми на инвертиру1 цие гходы бпo«or; 2! и 22 сравнения, Сигнальt рассогласования поступают на входы соответствующих усилителей 1 7 и 18 моllHocTII например, тнристорног0 TH11=1. С«opocTb вра. щения образна устачав 1иваетсн равной заданной. 1-азность то«ов якорей дви-, гателей 10 и 16, !11)orlop!1иональнан крутящему мо .енту на об! ззце, возникаюшему от момеIIToB трения, измернется посредством измерителей 23 и 24 тока и блока 25 сравнения. Сигнал, пропорциональный величине крутя2 о1 щего момента, подс1ется на инвертиру«1щий вход б.1ока 2 и прямой вход блоКо 22 сравнения, изменяя «рутя1цие

5 моменты, вигат«лей 10 II 16 вращения в сторону уменьшения величины «рутн1п«го момента. . Ih д . полнитель.1о о 11агружеьин об; а= ца Kpkr ГЯЩиМ МОмЕНтОм С FII IХОДа чt

10 задатчика / крутящего момента на

::рнмой вход блока 21 и пнвер-и1уззщи11

põoJF блока 22 сравнс нин IIocòóttët т

1 сигнал, пропорциональный заданной веп1гчине крутящего момента, кото15 рый вызывает противоположныс. по знаку изменения токов я«орей дви-!

-1телей 10 FI 16 вращения до те;; пор, пока крутящий момент íà образпе не соответствует . аданному зна-,енис. 11рименение двух цепей обратной связи по крутящему моменту повышает с ra .ическую точнос.ть регулирования крутящего момента, а выполнение обратной связи в каждом

«онгуре регулирования скорости вращения от собственных датчиков vkловон скорости, установленных на валу соо гветс гвующих двигателей вра1цс1ия, уменычает влияние упругости об3tJ r) l3Ir;. на динамическую точность р«гулирования.

Иэобретс ние нозволяет повьк-ить точность испытаний на усталссть при чистом кру-овом изгибе и осевом н; — гружении за ;чет исключегп1я неконтролируемого скручивания образца, а также расширить функциональные возможности установки эа счет обеспечения дополнительно нагружения образца

4р крутящим IOM=:1том.

Фо р мул а и э об р е т е ни я

1.Установка для испытаний материа4с лов на усталость при сложном напряженном состоянии, содержа la>t oc! Ioaaние, два корпуса, один из котор11х шарнирно соединен с основанием, два шпинделя с зажимами для образца, установленных в соответствующих 1сорпусах, двигатель вращения, вал которого соединен с одним из шпш1делей, устройство для нагружения образца чистым изгибом, устройство для осевого нагружения и направлнюц1yю, шарнирно соеди11енную с основанием, в которой установлен с возможностью осевого пер«и«щения другои корпус, соединенн1ш « ;стройством д III осевого на1523961 ния и двух усилителей мощности, входы каждого блока сравнения подключены к выходам соответственно задатчика угловой скорости, эадатчика крутящего момента, измерителя крутящего момента и соответствующего датчика угловой скорости, каждый усилитель мощности подключен входом к выходу соответствующего блока сравнения, а выходом — к управляемому sxoду соответствующего двигателя вращения.

Составитель Б.Гуков

Техред М.яндык Корректор A,Îáðó÷àð

Редактор Н.Бобкова

Заказ 7036/46 Тираж 789 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4 /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 гружения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности испытаний путем компенсации момента трения на образце при нагружении чис5 тым круговым изгибом и осевой нагрузкой, а также расширения функциональных воэможностей путем обеспечения дополнительно нагружения крутящим моментом, она снабжена вторым двигателем вращения, вал которого соединен с другим шпинделем, и устройством регулирования крутящего момента на образце, выходы которого подключены к управляемым входам соответствующих двигателей вращения.

2,Установка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, устройство регулирования крутящего 2р момента на образце выполнено в виде эадатчиков угловой скорости, эадатчика крутящего момента, двух датчиков угловой скорости, соединенных каждый с валом соответствующего дви- 25 гателя вращения, двух блоков сравне3.Установка по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что двигатели вращения выполнены в виде электродви гателей постоянного тока с независимым возбуждением, а измеритель крутящего момента выполнен в виде двух измерителей тока, входы которых подключены к вторым выходам соответствующих усилителей мощности, и третьего блока сравнения, входы которого подключены к выходам соответствующих измерителей.тока.