Устройство для циклического нагружения протяжных образцов

 

Изобретение относится к виброметрии, в частности, к стендам для измерения чувствительности распределенных приемников механических колебаний, и может быть использовано для оперативного контроля чувствительности кабельных преобразователей к вибрациям и деформациям в области частот от долей Гц. Сущность: устройство содержит станину, на которой установлен электропривод и связанный с ним кривошип. Кроме того, на станине установлен дополнительный электропривод и связанный с ним кривошипно-рычажный ударник. Технический результат: расширение диапазона нагрузок при контроле распределенных преобразователей механических колебаний. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к виброметрии, в частности к стендам для измерения чувствительности распределенных приемников механических колебаний, например в виде трибоэлектрических, электретных и прочих кабелей, и может быть использовано для оперативного контроля чувствительности указанных кабельных преобразователей к вибрациям и деформациям в области частот от долей Гц.

Известен стенд для исследования электродинамических сейсмо-приемников, состоящий из платформы, основания и возбудителя механических колебаний (см., например, авт. св. СССР №568921, кл. G 01 V 1/16, 1975).

Однако известный стенд не в состоянии обеспечить измерение чувствительности кабельных преобразователей к изгибным колебаниям в диапазоне частот менее 10 Гц, а также к ударным воздействиям по поверхности преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является стенд для измерения чувствительности трибоэлектрических кабелей, содержащий станину с неподвижной платформой для укладки кабельного преобразователя, шарнирно закрывающуюся крышку с отверстием, ударный механизм из электродвигателя, жестко закрепленного на станине, разноплечего коромысла, на одном конце которого жестко закреплен ударный молоточек, кривошипа, обеспечивающего поднятие и свободное падение молоточка на поверхность преобразователя через отверстие в крышке, экранирующую коробку и измерительный прибор, вход которого соединен с выходом преобразователя через соединительный кабель (см. Технические условия на трибоэлектрический кабель КТТП ТУ 16-705.115-79).

Известный стенд позволяет измерить уровень сигнала, вырабатываемого распределенным приемником механических колебаний в виде трибоэлектрического кабеля при свободном падении молоточка на поверхность кабеля, уложенного на неподвижную платформу. Однако известный стенд не обеспечивает измерений чувствительности распределенных приемников механических колебаний к деформациям, в частности к изгибным колебаниям. Последнее требование остро необходимо на кабельных заводах и заводах - изготовителях устройств для тревожной сигнализации. Другими словами, известный стенд обладает ограниченными функциональными возможностями. Используемые же в виброметрии вибростенды, как правило, предназначены для определения чувствительности точечных и распределенных приемников механических колебаний в диапазоне частот 10 Гц и более и не способны измерить чувствительности указанных приемников к ударным воздействиям и изгибным деформациям в области частот от долей Гц до единиц Гц.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей стенда.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для измерения чувствительности распределенных приемников механических колебаний, содержащем станину с неподвижной платформой для укладки приемника механических колебаний, шарнирно закрывающуюся крышку с отверстием, ударный механизм из электродвигателя, жестко закрепленного на станине, разноплечего коромысла, на одном конце которого жестко закреплен ударный молоточек, кривошипа, обеспечивающего поднятие и свободное падение молоточка на поверхность приемника через отверстие в крышке, экранирующую коробку и измерительный прибор, вход которого соединен с выходом приемника через соединительный кабель, дополнительно введен механизм возбуждения изгибных колебаний, состоящий из электродвигателя, жестко закрепленного на станине на противоположном от экранирующей коробки конце вдоль оси приемника, кривошипа, на котором с помощью крепежного элемента жестко закреплена эластичная обойма, в свободный конец которой вставлен свободный конец приемника, причем угол его изгиба определяется расстоянием от вала электродвигателя до обоймы.

Заявляемый стенд отличается от прототипа наличием новых конструктивных элементов и их конструктивными и кинематическими связями, обеспечивающими в совокупности решение поставленной задачи.

Таким образом, заявляемый стенд соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом (базовым объектом) и известными техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод, что в них отсутствуют признаки, сходные с существенными признаками в заявляемом решении. В частности, введение механизма возбуждения изгибных колебаний кабельного приемника механических колебаний, обеспечивающего преобразование вращения двигателя в изгибные деформации свободного конца кабеля путем его вращения под заданным углом, позволяет без использования дорогостоящих вибростендов определить чувствительность кабельного преобразователя не только к вибрациям, но и деформациям в инфранизкочастотном диапазоне с возможностью плавной регулировки диапазона изгибных колебаний (частоты колебаний) при постоянстве угла изгиба. Это дает основание считать, что заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемый стенд имеет простоту конструкции и незначительное энергопотребление.

На чертеже представлен предлагаемый стенд. Он содержит станину 1, преимущественно из металла, электродвигатели 2, 3, преимущественно постоянного тока, неподвижную платформу 4, крышку 5 с отверстием (на чертеже не обозначено), экранирующую коробку 6, кривошипы 7, 8, разноплечее коромысло 9, ударный молоточек 10, эластичную обойму 11, крепежный элемент 12, например в виде винта, приемник механических колебаний (ПМК) 13, например в виде трибоэлектрического кабеля, соединительный кабель 14 и измерительный прибор 15.

Эластичная обойма 11 практически может быть выполнена в виде пружины (см. вид А вариант 1) или в виде упругой конусообразной полимерной или резиновой трубки (см. вид А вариант 2).

Работа стенда осуществляется следующим образом.

Разделанный отрезок ПМК 13 укладывают на неподвижную платформу 4 и прижимают сверху крышкой 5, причем неразделанный конец ПМК 13 вставляют в эластичную обойму 11, а разделанный - посредством соединительного кабеля 14 подключают к измерительному прибору 15, который может быть в виде электронного осциллографа или восокоомного микровольтметра.

При включении электродвигателей 2 или 3 (можно одновременно путем подачи на них постоянного напряжения от источника постоянного тока (на чертеже не показан) последние приводят во вращение кривошипы 7, 8. Кривошип 7, при этом, посредством эластичной обоймы 11 обеспечивает свободному концу ПМК 13 деформацию изгиба путем вращения последнего с частотой вращения вала электродвигателя 2 и, следовательно, кривошипа 11. Угол изгиба может быть постоянным и переменным. В последнем случае эластичная обойма может перемещаться вдоль кривошипа 11 (на чертеже не показано). За счет необходимых характеристик упругой эластичности обоймы 11 обеспечивается свободное вращение ПМК 13 вокруг своей оси под заданным углом и исключается динамическое ударное воздействие и деформация скручивания. Все это обеспечивает повышение линейности стенда, т.е. уменьшает коэффициент нелинейных искажений и обеспечивает возможность точного измерения деформаций ПМК 13. При указанных деформационных воздействиях на ПМК 13, последний вырабатывает адекватные электрические сигналы, регистрируемые с помощью измерительного прибора 15.

При подаче питающего напряжения на электродвигатель 3, последний приводит во вращение кривошип 8. Кривошип 8, в свою очередь, приводит в движение разноплечее коромысло 9, молоточек 10 которого в момент отсутствия зацепления между кривошипом 8 и коромысла 9, свободно падает с нормированной (заданной) высоты и наносит периодические удары по поверхности ПМК 13 через отверстие в крышке 5. Выработанные, при этом, электрические сигналы аналогичным образом регистрируются измерительным прибором 15. Во всех случаях экранирующая коробка 6 обеспечивает надежную защиту от влияния промышленных электрических помех.

Таким образом, предлагаемый стенд, обладая универсальностью по применению, обеспечивает испытание ПМК 13 различного типа на вибрации (удар) или деформации. Он обеспечивает также возможности измерения указанных механических характеристик ПМК 13 одновременно.

Предлагаемый стенд экспериментально проверен на предприятии при испытании трибоэлектрических кабелей типа КТВ, КТВУ, КТВД и КТД и показал высокую эффективность в работе. Принято решение об использовании предлагаемого стенда при проверке указанных кабелей на соответствие ТУ 16-К12.04-87.

Таким образом, простота конструкции и широкие функциональные возможности выгодно отличают предлагаемый стенд от известных. Это может дать положительный эффект от использования предлагаемого изобретения как на предприятии-изготовителе специальных кабелей, используемых для технических средств охраны, а также для специальных исследований аналогичных датчиков в других областях науки и техники.

Формула изобретения

Устройство для циклического нагружения протяженных образцов, содержащее станину, установленный на ней электропривод и связанный с ним кривошип, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона нагрузок при контроле распределенных преобразователей механических колебаний, оно снабжено установленным на станине дополнительным электроприводом и связанным с ним кривошипно-рычажным ударником.

РИСУНКИ