Установка для испытаний материалов на усталость

 

Изобретение относится к установкам для испытаний материалов на усталость при чистом сдвиге и статическом нагружении и позволяет расширить диапазон частот прокладываемых крутящих моментов. При включении двигателя 13 приводятся во вращение образец 2, ведомый шпиндель 11 и корпус 2.1 возбудителя динамический колебаний . Две шестерни 26 и 27 обкатываются по неподвижной третьей шестерне 28, чем обеспечивается вращение в одну сторону двух эксцентриков 24 и 25. Вертикальные составляющие центробежных сил создают в плоскости вращения пару сил, которая через корпус возбудителя нагружает образец 2 циклическим крутящим моментом. С помощью муфты 32 приводят во вращение шестерню 28 двигателем 33, изменяя частоту и направление вращения, т.е. величину крутящего момента и частоту нагружения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 3/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ .ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

20 B 222бl7 18

СО (d (Л (Л

О

C) (21) 4869368/28 (22) 26.09.90 (46) 23.08.93. Бюл, М 31 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) Л.Ф.Шестопал и Н.P.Ìóçûêà (56)Авторское свидетельство СССР

М 1397798, кл. G 01 N 3/34, 1986. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ HA.УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к установкам для испытаний материалов на усталость при чистом сдвиге и статическом нагружении и позволяет расширить диапазон частот прокладываемых крутящих моментов. При

„„ „„1 835500 А1 включении двигателя 13 приводятся во вращение образец 2, ведомый шпиндель 11 и корпус 21 возбудителя динамический колебаний. Две шестерни 26 и 27 обкатываются по неподвижной третьей шестерне 28, чем обеспечивается вращение в одну сторону двух эксцентриков 24 и 25. Вертикальные составляющие центробежных сил создают в плоскости вращения пару сил, которая через корпус возбудителя нагружает образец

2 циклическим крутящим моментом. С помощью муфты 32 приводят во вращение шестерню 28 двигателем 33, изменяя частоту и направление вращения, т.е. величину крутящего момента и частоту нагружения. 1 ил, 1835500

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний материалов на усталость при чистом изгибе и статическом осевом нагружении, Целью изобретения является расширение диапазона частот прикладываемых крутящих моментов, На чертеже изображена кинематическая схема установки.

Установка содержит основание 1, устройство для нагружения образца 2 чистым изгибом, включающее тяги 3 и4, траверсу 5 и подвеску 6 с грузом 7, зажимы 8 и 9 образца 2, установленные в ведущем 10 и ведомом 11 шпинделях, корпус 12 первого из которых шарнирно соединен с основанием

1, и приводной двигатель 13, вал 14 которого посредством муфты 15 соединен с ведущим шпинделем 10, на котором закреплен маховик 16, центр тяжести которого расположен на пересечении осей вращения и поворота шпинделя 10.

Установка содержит также устройство для осевого нагружения образца в виде пру-. жины 17 и гайки 18. Корпус 19 шпинделя 11 установлен с возможностью осевого перемещения в гильзе 20, которая шарнирно соединена с основанием 1, Кроме того, установка содержит возбудитель динамических колебаний, корпус 21 которого жестко закреплен на конце ведомого шпинделя 11 и содержит две оси 22.и 23, проходящие параллельно оси вращения eeqoMot.o шпинделя 11, на которых соответственно расположены эксцентрики 24 и 25 и две шестерни

26 и 27, связанные между собой третьей шестерней 28, закрепленной на валу 29, установленном соосно со,шпинделем 11, в подшипниковом узле 30.

Вал 29 снабжен механизмом торможения, например, в виде электромагнитной муфты, подвижная часть 31 которой закреплена на валу 29, а неподвижная 32 —. в корпусе 19 ведомого шпинделя 11, и соединен с валом двигателя 33, также установленным на корпусе 19.

Установка работает следующим образом.

Образец 2 закрепляют в зажимах 8 и 9.

Установкой груза 7 на подвеску 6 производят нагружение образца 2 чистым изгибом и включают приводной двигатель 13, который приводит во вращение образец 2. Вращение от ведомого шпинделя 11 передается через корпус 21 возбудителя динамических колебаний шестернями 26 и 27, которые, обкатываясь по шестерне 28, обеспечивают вращение в одну сторону двух эксцентриков

24 и 25, чем достигается уравновешивание горизонтальных составляющих центробежных сил. Вертикальные составляющие этих сил создают в плоскости вращения пару сил, которая через корпус возбудителя 21 нагру5 жает образец 2 крутящим моментом, т.е. эксцентрики размещены таким образом, что силы инерции создают синусоидально изменяющийся крутящий момент относительно оси ведомого шпинделя, в результате чего возбудитель совершает угловые колебания относительно своей продольной оси. При этом маховик 16, обладая большой инерцией, служит массой, относительно которой закручивается образец.

Установка может работать в четырех режимах.

При первом режиме работы электродвигатель 33 не вращается, электромагнитная муфта 32 отключена. В этом случае скорость вращения ведущего шпинделя 10, маховика

16, образца 2 ведомого шпинделя 11 возбудителя динамических колебаний 21, вала 29 электродвигателя 30 с полумуфтой 31 onðåделяется скоростью вращения п1 вала 14 приводного двигателя 13. Образец 2 подвергается круговому изгибу с наложением осевой растягивающей силы путем сжатия пружины 17 гайкой 18.

Второй режим работы установки обес. печивается включением электромагнитной муфты, при этом из-за сцепления полумуфт

31 и 32 вал 29 электродвигателя 30 жестко зэщемляется, обеспечивая неподвижность шестерни 28 возбудителя динамических колебаний, Корпус 21, вращаясь со скоростью, равной скорости вращения п1 вала 14 приводного двигателя 13; обеспечивает обкатывание шестерен 26 и 27 по неподвижной шестерне 28, а следовательно, и вращение эксцентриков 24 и 25. В этом случае образец

2 подвергается круговому изгибу с наложением осевой растягивающей силы от пружины 17 и циклически изменяющегося крутящего момента, амплитуда которого определяется частотой возбуждения п1, При третьем режиме работы установки электромагнитная муфта отключена, а вал

14 приводного двигателя 13 и вал 29 двигателя 30 ведомого шпинделя 11 вращаются в одну сторону соответственно со скоростью п1 и nz. В этом случае частота вращения эксцентриков 24 и 25, а следовательно, и амплитуда крутящего момента определяются разностью скоростей nt и nr, т.е. образец будет подвержен действию кругового изгиба с частотой, равной частоте п1 вращения приводного двигателя, и действию крутящего момента с часто ой, равной частоте nz вращения дополнительного двигателя, 1835500

Формула изобретения

Установка для испытаний материалов на усталость, содержащая основание, обойму, ведущий и ведомый шпиндели, корпус первого из которых связан с основанием посредством шарнирной опоры, а корпус второго установлен с возможностью осевого перемещения в обойме. связанной с осСоставитель Н.Музыка

Техред М.Моргентал

Корректор С.Лисина

Редактор M. Кузнецова

Заказ 2980 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

При равенстве скоростей п пр крутильных колебаний ведомого шпинделя не будет и образец будет подвержен действию только кругового изгиба.

В четвертом режиме работы установки вала 14 и 29 двигателей 13 и 30 вращаются в противоположные стороны. В этом случае частота вращения эксцентриков 24 и 25 будет равна сумме скоростей п1 и п, т.е. образец будет подвержен действию кругового изгиба с частотой, равной п, и действию крутящего момента с частотой, равной п1+ п2

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить функциональные . возможности, поскольку испытания образцов на чистый изгиб можно проводить при действии статической осевой нагрузки, кругового изгиба и циклически изменяющегося крутящего момента, частоту которого можно изменять в широких пределах. нованием посредством шарнирной опоры, зажимы образца материала, закрепленные на шпинделях, устройство для статического нагружения, выполненное в виде раэме5 щенной на корпусе ведомого шпинделя подпружиненной к обойме гайки, устройство для нагружения чистым изгибом, приводной двигатель, связанный с ведущим шпинделем, вал с шестерней, жестко закрепленный

10 на корпусе ведомого шпинделя соосно с ним, и устройство для циклического кручения, выполненное в виде закрепленного на ведущем шпинделе маховика, центр тяжести которого расположен в точке пересече15 ния шарнирной опоры и оси шпинделей, и возбудителя динамических колебаний, имеющего корпус, жестко закрепленный на ведомом шпинделе, и две параллельные валу оси с закрепленными на каждой из них по

20 крайней мере по одному эксцентрику и по одной шестерне, связанной с шестерней вала, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения диапазона частот

25 прикладываемых крутящих моментов, она снабжена соединительной муфтой, одна часть которой закреплена на валу с шестерней, и приводом вращения, на выходном валу которого закреплена другая часть сое30 динительной муфты.