Устройство для испытания на разрыв детали типа тела вращения

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - повышение надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детали. Осевая пневмотурбина, состоящая из рабочего колеса и соплового аппарата 7, вращает шпиндель 3, коническая часть которого образует с конической поверхностью корпуса 1 подшипник с газовой смазкой. Полость Б между рабочим колесом и подшипником сообщена с атмосферой через электроклапан 10, связанный с датчиком 14 осевых колебаний шпинделя. На шпинделе 3 закреплена испытуемая деталь 5. При возникновении предаварийной ситуации шпиндель перемещается, увеличивая зазор в подшипнике, увеличивается осевой зазор между рабочим колесом и сопловым аппаратом, электроклапан 10 закрывается, расход газа через подшипник увеличивается, повышая несущую способность подшипника, а пневмотурбина переводится в режим с минимальным энергопотреблением по газу. На конической поверхности корпуса выполнены многоходовые винтовые канавки 22 для повышения несущей способности подшипника. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 552 А1 (я) 4 О 01 Л 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .!

H д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4406016/25-28 (22) 07 ° 04.88 (46) 07,12 ° 89. Бюл. Ф 45 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Е.Я,Седыкин, В,А.Редькин и Т,A.Гомельская (53) 620.172.253 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Yi 1270632, кл, G Ol N 3/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИСГЫТАНИЯ HA РАЗРВ1В ДЕТА1И ТИПА ТЕЛА ВРА1ЦЕНИЯ (57) Изобретение относится к испыта" тельной технике ° Цель изобретения повышение надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детали ° Осевая пневмотурбина, состо.ящая из рабочего колеса и соплового аппарата /, вращает шпиндель 3, коническая часть которого образует с конической поверхностью корпуса 1 подшипник с газовой смазкой, Полость Б между рабочим колесом и подшипником сообщена с атмосферой через электроклапан 10, связ анный с датчиком 14 осевых колебаний шпинделя.- На шпинделе 3 закреплена испытуемая деталь 5. При возникновении предаварийной ситуации шпиндель пере мешает ся, увеличивая з аз ор в подшипнике, увеличивается осевой з аз ор между рабочим колесом и соплоьым аппаратом, электроклапан 10 закрывается, расход газа через подшипник увеличивается, повьппая несущую способность подшипника, а пневмотурбина переводится в режим с минимальным энергопотреблением по газу, На конической поверхности корпуса выполнены многоходовые винтовые канавки

22 для повышения несущей способности подшипника. 1 з,п ° ф-лы, 3 ил °

1527552

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на разрыв деталей типа тел вращения с помощью центро5 б еж ной силы, Цель изобретения — повьппение надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детапи. 1О

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства, разрез; на фиг, 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — схема, иллюстрирующая направление потока в пневмотурбине и подшипнике.

Устройство для испытания на разрыв детали типа тела вращения содержит полый корпус 1 с конической внутренней поверхностью 2, Шпиндель 3 установлен своей конической частью концентрично с зазором относительно конической поверхности корпуса 1 с образованием подшипника с газовой смазкой, На шпинделе 3 установлен 25 узел 4 крепления испытуемой детали 5.

Осевая пневмотурбина для привода шпинделя состоит из рабочего колеса 6 и соплового аппарата 7, Рабочее колесо

6 жестко закреплено на шпинделе 3, сопловый аппарат 7 закреплен на корпусе I Устройство снабжено системой

8 подачи газа на подшипник и к пневмотурбине, В корпусе 1 выполнен канал 9, предназначенный для сообщения полости корпуса, рагпэложенной между рабочим колесом 6 и и: ""ипником, с атмосферой через двухпозиционный электроклапан 10, Испытуемая деталь 5 раз— мещена в защитном кожухе 11, 3акреп40 ленном на корпусе 1 ° Узел 4 крепления испытуемой детали посредством пальца

12 соединен с мембраной 13 закрепленной на корпусе 1 ° На мембране 13 установлен датчик 14 осевых колебаний шпинделя> выход которого связан с управляющим входом электроклапана 10 °

На внутренней поверхности кожуха

ll закреплен демпфер, состоящий иэ упругого кольца 15 и фрикционного диска 16, Рабочее колесо 6 закреплено на приводном валу 17 шпинделя 3 и с одной стороны ограничено торцом 18 заборной части шпинделя 3, а с другой прижимными элементами 19.

Вход газ а в пневмотурбину обр аз ован кольцевым зазором А между крышкой

20 корпуса и стаканом 21. Выход нэ рабочего колеса Ь соединен с рабочим зазором подшипника через полость Б.

Устройство снабжено указателем числа оборотов шпинделя 3, выполненным в виде бесконтактного микродатчика 22 и валика 23, связанного с приводным валом 17, и размещенным в полости В стакана 21, На конической поверхности 2 корпуса 1 выполнены канавки 24 (фиг, 2), с углом подъема винтовой линии, равным 90 - ф, где o(— угол, образованный направлением выходной части лопаток рабочего колеса и осью шпинделя.

Устройство работает следующим образом, Испытуемая деталь 5 устанавливается на шпиндель 3 посредством узла

4 крепления . Газ, подаваемый иэ си стемы 8, поступает на подшипник и шпиндель 3 "всплывает" на пневмоподушке концентрично относительно под1 шипника, обеспечивая рабочий зазо1 между коническими поверхностями шпинделя 3 и корпуса 1.

Отр абот авший в подшипнике гаэ выходит в атмосферу в верхней его части чере э торцовый з аз ор, образованньш фланцем шпинделя 3 и верхним тор цом корпуса 1, а в нижней части подшипника — через канал 9, Вместе со шпинделем 3 всплывает" и испытуемая деталь 5 с узлом 4 крепления, прижимной фланец которого при этом вступает в контакт с пальцем 12.

Газ, подаваемый в корпус, поступает по кольцевому зазору А через сопловый аппарат 7 на рабочее колесо 6 пневмотурбины,которое придает вращение шпинпелю 3 с испытуемой деталью 5, Отработанный пневмотурбиной газ поступает в полость Б, где смешивается со сбросным газом из подшипника и по каналу 9 при открытом электроклапане

10 уходит в атмосферу, Шпиндель 3 выводится на заданную частоту вращения, значение которой регистрируется бесконтактным микродатчиком 22, Если прочностные характеристики испытуемой детали 5 оказываются ниже установленных, то под действием центробежной силы деталь 5 разрывается, Однако процессу разрушения испытуемой детали 5 предшествует пластическая деформация этой детали, в результате чего возйикают дополнительные нагрузки на подшипник от вибрации„разбалансированного шпинделя 3, I

5 15275

Датчик 14 колебаний улавливает превышение допустимого уровня колебаний шпинделя 3 и выдает управляющий сигнал на закрытие электроклапана 10 ка5 нала 9 иэ пневмотурбины, При разрыве испытуемой детали 5 силовое равновесие нарушается и шпиндель

3 перемещается вверх до упора в демпфер, увеличивая при этом рабочий зазорр Д до з начения g +Х, торцовый з аз ор между фпанцем шпинделя 3 и верхним торцом корпуса 1 и осевой зазор между торцами рабочего колеса 6 и соплового аппарата 7. С ростом осевого зазора между торцами рабочего колеса 6 и соплового аппарата 7 пневмотурбина резко теряет в мощности и скорости вращения, а перепаД давлений газа в полостях А н Б сокращается до миниму- 20 ма.

При увеличении рабочего зазора Д до значения g +Х давление газа в нем падает, так как при том же количестве подаваемого в подшипник газа воэ- 25 растает расход газа через увеличившийся торцовый зазор в верхней части подшипника, то компенсируется по- . вьппением массового расхода газа через подшипник, так как энергонасьгщенный газ от пневмотурбины устремляется в этот зазор и, "обтекая" шпиндель 3 в осевом направлении, выходит в атмосферу через увеличенный торцовый зазор в верхней части подшипника, совершая

35 при этом дополнительную работу, направленную на повышение устойчивости, несущей способнЬсти и жесткости подшипника, Приращение з азора Д на величину Х fIpH разрыве HcIIbIT eìoH 40 детали 5 повьппает демпфирующую способность подшипника, препятствует его заклиниванию от возникающих импульсивных динамических колебаний, так как В этом случае допустимый диапа 45 зон амплитуды колебаний шпинделя (величины смещения шпинделя от номинальногоо положения ) увеличивается на вели чи ну Х.

Упругое кольцо 15 демпфера созда-! ет силу, компенсирующую вес разрушенной детали 5, и гасит осевые колебания шпинделя 3, Лпиндель 3 возвращается в крайнем

Верхнем положении В режиме торможения

>5 до полной остановки, чему способствуют силы трения между торцом узла 4 крепления и фрикционным диском 16 демпфера ° После полной остановки шпин52 6 деля 3 последовательно отключается подача газа на пневмотурбину и на подшипникк, Кроме того, потоки газа, поступающего иэ пневмотурбины в зазор Д+Х направлены выходной частью лопаток осевого рабочего колеса 6 по винтовой линии, диаметрально ограниченной конической поверхностью корпуса. При движении

Ф по зазору Д+Х потоки направленного таI ким образом газа встречают на своем пути многоходовые виитовые канавки и завихряются, Увеличивается гидравлическое сопротивление перетеканию газа в рабочем зазоре Д+Х, что повышает несущую способность подшипни.ка, Фор мул а из обретения

Устройство для испытания на разрыв детали .типа тела вращения, содержащее полый корпус с сопряженными конической и цилиндрической внутреннимн поверхностями, шпиндель с узлОм крепления испытуемой детали и с конической частью, установленной концентрично с зазором относительно конической поверхности корпуса с образованием подшипника с газовой смазкой, пневмотурбину, состоящую иэ рабочего колеса, жестко закрепленного на шпинделе, и соплового аппарата, закрепленного на корпусе, демпфер осевых колебаний шпинделя, установленный между торцом шпинделя и корпусом, и систему подачи газа на подшипник и к пневмотурбине, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детали, в качестве пневмотурбины использована осевая пневмотурбина, рабочее колесо которой установлено со стороны меньшего диаметра конической части шпинделя и размещено в части корпу са с цилиндрической поверхностью, в корпусе выполнен канал, предназначенный для сообщения полости корпуса, расположенной между рабочим колесом и подшипником, с атмосферой через двухпозиционный электроклапан, а устройство снабжено датчиком осевых колебаний шпинделя, выход которого связан с управляющим входом электроклапана, 2. Устройство по п,I, о т л и ч аю щ е е с я тем, что на конической

1527552 поверхности корпуса выполнены многоходовые винтовые канавки с углом подъема винтовой линии, равным 90 -,где о

Иапроблгние re бинпабо0линии

ym былкЬой икали люатм into юаню люЫюь! йгаавщ бамлаг

Составитель Б. Гуков

TexP M. ÄèäûK

Корректор 0, Кравцова

Редактор И,Горная

Заказ 7505/49 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государ твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 гапродяеЫ/а- Я7ЛЮК за л пиедад пурдоныд юре mduru угол, образованный направлением выходной части лопаток рабочего колеса и осью шпинделя °