Устройство для испытаний на усталость

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для усталостных испытаний образцов материалов . Цель изобретения - повышение точности задания частоты колебаний путем регулирования величины осевой составляющей нагрузки на образец. Устройство содержит основание, соосные пассивный и активный захваты, соединенный с последним диск с якорями и силовозбудитель в виде расположенных по окружности электромагнитов , установленных по разные стороны диска. В устройстве введен дополнительный электромагнит, якорь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник размещен на основании, поверхность якоря, обращенная к сердечнику , выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих сферических поверхностей и выемки расположены на геометрической оси диска. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 8 01 N 3/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПА1 ЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k ° -ЪК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871104/28 (22) 03.10.90 (46) 23.11.92. Бюл. № 43 (71) Самарский политехнический институт им.В.В.Куйбышева (72) А.С.Неймарк, Э.Э.Рыжов и М,Д.Мосесов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1375993, кл. G 01 N 3/38, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА

УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для усталостных испытаний образцов материалов. Цель изобретения — повышение точности задания частоты колебаний путем

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для усталостных испытаний образцов материалов.

Известны многочисленные конструкции машин, установок и стендов с механическим, электромеханическим, гидравлическим и пневматическим возбуждением динамических нагрузок (Испытательная техника: Справочник, В 2-х кн./Под редакцией

В.В.Клюева. — М.: Машиностроение, 1982).

Большинство из них сложны Ilo конструкции, громоздки, имеют большое число движущихся деталей и узлов трения, создают сильный шум при работе, имеют высокое энергопотребление, Перечисленные недостатки в значительной степени устраняются за счет при Ы, „1777040 А1 регулирования величины осевой составляющей нагрузки на образец. Устройство содержит основание, соосные пассивный и активный захваты, соединенный с последним диск с якорями и силовоэбудитель в виде расположенных по окружности электромагнитов, установленных по разные стороны диска. В устройстве введен дополнительный электромагнит, якорь которого установлен.на диске соосно с ним, сердечник размещен на основании, поверхность якоря, обращенная к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих сферических поверхностей и выемки распо. ложены на геометрической оси диска, 1 ил. менения электрических систем возбуждения (электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные и др.) и с резонансного режима работы. Однако в последнем случае испытания образца определенного типоразмера можно проводить только на фиксированной (резонансной) частоте, что ограничивает применение таких устройств при осуществлении программных (блочных) и ускоренных режимов нагруже- а ния.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для испытаний на усталость (авт. i;e. СССР ¹ 1375993, кл.

G 01 N 3/38, 1988), имеющая корпус, элемент крепления образца, подвижную траверсу и систему электромагнитного

1777040 нагружения, включающую блок питания, электромагниты и блок, управления, Недостатком этого устройства является фиксированная частота нагружения (резонансная), что ограничивает возможность изменения и настройки частотных параметров при программных испытаниях. Для образцов малой жесткости вследствие низкой собственной частоты увеличивается время испытаний.

Цель изобретения — повышение точности задания частоты колебаний образца путем регулирования величины осевой составляющей нагрузки на образец..

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее основание, установленный на нем пассивный и соосный с ним активный захваты образца, соединенный с последним диск с якорем, закрепленными по окружности диска, и силовозбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных электромагнитов с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ними, снабжено дополнительным электромагнитом, якорь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник установлен на основании, поверхность якоря обращенная к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих сферических поверхности и выемки расположены на геометрической оси диска.

Повышение точности задания частоты колебаний образца достигается за счет бесконтактного прило>кения к образцу осевого усилия, которое создается дополнительным электромагнитом. Кроме того, данный эффект обеспечивает ускорение испытаний за счет увеличения резонансной частоты нагружения, Расширение эксплуатационных возможностей достигается при этом за счет бесконтактного приложения к образцу осевого усилия, которое создается дополнительным электромагнитом. Это приводит к изменению собственных частот колебаний образца, Данный эффект позволяет, во-первых, точно задавать частоту при проведении программных усталостных испытаний, когда параметром является частота нагружения, и, во-вторых, осуществлять ускорение испытаний за счет увеличения резонансной частоты нагружения, В случае изгибных колебаний стержня наличие растягивающей продольной силы приводит к увеличению собственных частот, а при действии сжимающего продольного усилия — к уменьшению. Так, первая собственная частота жестко заделанного кон-5

20 установлен диск 5 с якорями 6, закрепленными по окружности диска. Силовозбуди40

35 сольного стержня изменяется согласно следующему уравнению (см. Вибрация в технике: Справочник. В 6-ти томах, — М., 1978.—

T.1, 352 с.): сО =Мз „5PI (1)

14Е! где аз — собственная частота стержня без учета продольной силы;

P — продольная растягивающая (сжимающая) сила;

I — длина стержня;

EI — изгибная жесткость стержня.

Принципиальная схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Образец 1 одним концом консольно закреплен в пассивном захвате 2, расположенном на основании 3, На другом конце образца 1 с помощью активного захвата 4 тель состоит из расположенных по окружности диска соосных электромагнитов 7 с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ними.

Коаксиально оси образца 1 установлен дополнительный электромагнит, сердечник 8 которого расположен на основании 3, а якорь 9 — на диске 5. Торцовые (рабочие) поверхности сердечника 8 и якоря 9 выполнены по сферическим поверхностям, центры которых лежат на геометрической оси диска 5. Сердечник 8 может перемещаться по оси образца 1 относительно основания 3 винтовым механизмом 10, Устройство работает следующим образом.

При проведении испытаний на циклический круговой и плоский изгиб в работу с помощью коммутирующего устройства поочередно включаются диаметрально противоположные пары электромагнитов 7, установленные с разных сторон диска 5.

При этом частота переключения соответствующих пар электромагнитов 7 подбирается равной собственной частоте колебаний образца 1, чем и обеспечивается резонанс- . ный режим работы устройства, Для повышения точности задания резонансной частоты колебаний образца при проведении программных испытаний или с целью обеспечения ускоренных испытаний в работу включается дополнительный электромагнит постоянного тока, состоящий из сердечника

8 и якоря 9. C помощью этого электромагнита в образце бесконтактно создается осевое усилие растяжения, в результате чего увели- чивается его собственная частота колеба1777040

Формула изобретения

При растягивающей силе P = 100 Н имеют

co= 1,87 сор, т.е. собственная (резонансная) частота увеличивается на 87 .

Дополнительное напряжение растяжения при этом будет пренебрежимо мало (не более 10 Н/мм ).

Составитель А.Хеймарк

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор Г.Бельская

Заказ 4118 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 ний. За счет выполнения торцовых поверхностей сердечника 8 и якоря 9 сферическими зазор в электромагнитной системе, а следовательно, и величина осевого усилия при иэгибных колебаниях поддерживаются постоянными.

Регулировка величины осевого усилия, определяющего резонансную частоту испытаний, производится путем изменения тока, протекающего через обмотку сердечника 8 электромагнита, и величины зазора в электромагнитной системе (между сердечником 8 и якорем 9) с помощью винтового механизма 10.

Пример. Для плоского стального, консольно закрепленного образца толщиной h = 0,4 мм и длиной 1 = 40 мм (El = 23100

Н/мм ) зависимость первой собственной частоты от величины приложенного осевого усилия P по формуле (1) имеет вид

Изобретение обеспечивает возможность проведения программных и ускоренных испытаний, т.е. расширяет эксплуатационные возможности устройства.

Устройство для испытаний на усталость, содержащее основание, установленный на

10 нем пассивный и соосный с ним активный захваты образца, соединенный с последним диск с якорями, закрепленными по окружности диска, и силовоэбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных

15 электромагнитов с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ним, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности задания частоты колебаний образца путем регулирования вели20 чины осевой составляющей нагрузки на образец. устройство снабжено дополнительным электромагнитом, якорь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник установлен на основании, поверхность

25 якоря, обращенная к сердечнику, выполнена сферической. на обращенной к ней торцевой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих сферических поверхности и выемки расположены

30 на геометрической оси диска.