Устройство для испытания образцов материалов на усталость

 

Использование: испытательная техника. Сущность изобретения: в корпусе установлен привод в виде электродвигателя, редуктора и кривошипно-ползунного механизма, предназначенного для возвратно-поступательного перемещения платформы и сжатия пружины, размещенной в глухом отверстии платформы. Стенки отверстия имеют продольные прорези. В отверстии размещен ползун с выступами, предназначенными для взаимодействия с прорезями. К платформе жестко прикреплен стакан с инерционным грузом, предназначенным для взаимодействия с рычагом, другое плечо которого контактирует с образцом, установленным в захвате упора. Ползун, перемещаясь, разгоняет платформу, которая при встрече с образцом создает в нем ударное сжатие, после чего инерционный груз через рычаг создает в образце ударный изгиб. Ползун, продолжая движение, сжимает пружину, которая через платформу нагружает образец сжатием. При обратном движении ползуна образец разгружается и платформа выступами возвращается в исходное положение. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на усталость при осевом нагружении и изгибе.

Известно устройство для испытания образцов материалов на усталость при осевом нагружении [1] , содержащее корпус, установленный на нем привод в виде кривошипно-ползунного механизма, предназначенного для возвратно-поступательного перемещения платформы с образцом и сжатия пружины, размещенной в глухом отверстии платформы. Стенки глухого отверстия имеют продольные прорези. В отверстии размещен ползун с выступами, предназначенными для взаимодействия с прорезями. В корпусе установлен упор, предназначенный для периодического взаимодействия с образцом. При возвратно-поступательном движении ползуна, воздействующего через пружину и выступы на платформу, в противоположных направлениях раздельно происходит многократное сжатие образца по отнулевому циклу, если перед началом нагружения образец касается упора, и чередование ударного нагружения и сжатия по отнулевому циклу, если между образцом и упором имеется расстояние.

Однако описанное устройство не обеспечивает испытаний образцов при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при многократном сжатии по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном нагружении и сжатии по отнулевому циклу, но и при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу.

Это достигается тем, что устройство, содержащее корпус, захват образца, установленные на корпусе упор в виде регулировочного винта, платформу со сменными грузами, привод возвратно-поступательного перемещения платформы, включающего ползун, который взаимодействует с пружиной, размещенной в глухом отверстии платформы, снабжено жестко прикрепленным к платформе стаканом с прорезями в стенках, размещенными в нем сменными грузами и инерционным грузом с выступами для взаимодействия с прорезями, а также снабжено двуплечим рычагом, закрепленным на корпусе и предназначенным для контактирования одним плечом с головкой образца, а другим - с инерционным грузом, при этом захват образца закреплен на упоре.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит установленный на корпусе 1 привод, состоящий из электродвигателя 2, эластичной муфты 3 и редуктора 4, уменьшающего скорость вращения кривошипа 5, шатун 6, состоящий из двух частей, соединенных с помощью резьбы, позволяющей изменять длину шатуна, и соединенный одним концом с кривошипом 5, а другим посредством оси 7 - с ползуном 8, имеющим выступы 9, установленную в направляющей 10 корпуса 1 платформу 11, в которой выполнено глухое отверстие 12. Стенки платформы имеют продольные прорези 13 с размещенными в них выступами 9.

Устройство содержит пружину 14, размещенную в отверстии 12 и контактирующую одним концом с дном отверстия, а другим - с ползуном 8, стакан 15, жестко прикрепленный к платформе 11, в стенках которого выполнены прорези 16, предназначенные для взаимодействия с выступами 17 инерционного груза 18, размещенного в стакане 15, сменные грузы 19 и 20, служащие для изменения соответственно массы платформы 11 и инерционного груза 18, а следовательно, и параметров нагрузки на образец 21, и закрепленные на них соответственно гайками 22 и 23, двуплечий рычаг 24, закрепленный на корпусе 1 посредством оси 25 и предназначенный для взаимодействия одним плечом через ролик 26 с головкой образца 21, а другим - с инерционным грузом 18, и упор 27 в виде регулировочного винта, установленный на корпусе соосно платформе 11, на торце которого выполнен захват 28 для установки образца 21.

Расстояние между торцом образца 21 и торцом платформы 11 обозначено через а, расстояние между рычагом и торцом инерционного груза - а+b и расстояние между выступом 17 и концом прорези 16 - с.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают образец 21 в захват 28 на упоре 27. Устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемой скорости движения платформы 11 к моменту удара последней с образцом 21, шатун 6 - в крайнее правое (по чертежу) положение. Изменяя длину шатуна 6, устанавливают расстояние а+b. Путем вращения упора 27 устанавливают соответствующее радиусу кривошипа 5 расстояние а. Устанавливают на платформу 11 и инерционный груз 18, определенное количество соответственно грузов 19 и 20, соответствующих с учетом радиуса кривошипа требуемому напряжению сжатия и изгиба в образце 21 при ударе.

Амплитуда напряжений отнулевого цикла многократного нагружения сжатия и изгиба регулируется радиусом кривошипа и установкой сменной пружины 14 соответствующей жесткости.

Включают электродвигатель 2, который через эластичную муфту 3 и редуктор 4 начинает вращать кривошип 5, приводящий через шатун 6 и ось 7 в движение влево ползун 8, который, воздействуя на пружину 14, приводит в движение платформу 11. При встрече платформы 11 с образцом 21 происходит ударное сжатие образца. При этом платформа останавливается, а инерционный груз 18 перемещается по инерции и через рычаг 24 и ролик 26 создает ударный изгиб образца 21.

Таким образом, происходит вначале ударное сжатие образца с разгрузкой, а затем - ударный изгиб с разгрузкой. А ползун 8, продолжая движение влево, начинает сжимать пружину 14, которая нагружает образец 21 осевым сжатием до тех пор, пока ползун 8 не займут крайнее левое положение. При сжатии пружины 14 вместе с ползуном перемещаются влево и жестко соединенные с ним выступы 9. При движении ползуна 8 вместе с выступами 9 из крайнего левого положения вправо происходит расслабление пружины 14 и соответственно разгрузка образца 21. После полной разгрузки образца 21 платформа 11 возвращается в исходное положение выступами 9, а ползун 8 занимает крайнее правое положение, после чего процесс нагружения образца 21 циклически повторяется.

Для испытания образца 21 только на многократный изгиб по отнулевому циклу устанавливают его в захват 28 и затем устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемому максимальному за цикл напряжению. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение. Вращением упора 27 и изменением длины шатуна 6 приводят инерционный груз 18 в контакт с рычагом 24, а ролик 26 - в контакт с образцом 21 и отводят образец 21 на такое расстояние а, чтобы при нагружении образца его торец не касался торца платформы 11. Включают электродвигатель 2. Ползун 8, перемещаясь возвратно-поступательно, сжимает периодически пружину 14, которая свое усилие передает через платформу 11, стакан 15, инерционный груз 18, рычаг 24 и ролик 26 на образец 21.

Для испытания образца 21 только на многократное сжатие по отнулевому циклу устанавливают образец в захват 28 и затем радиус кривошипа 5, соответствующий требуемому максимальному за цикл напряжению. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение и, вращая упор 27, приводят его в контакт с торцом платформы 11. Затем поворачивают рычаг 24 вокруг оси 25 и выводят ролик 26 из контакта с образцом 21 и в таком положении удерживают рычаг 24, соединив его, например, тягой (не показана) со стаканом. Включают электродвигатель 2. Ползун, перемещаясь возвратно-поступательно, сжимает периодически пружину 14, которая свое усилие передает через платформу 11 на образец 21.

Для испытания образца 21 на чередующиеся ударное сжатие и сжатие по отнулевому циклу снимают с устройства инерционный груз 18, а рычаг 24 подвешивается к корпусу 1 за плечо с роликом 26, например, тягой (не показана) так, чтобы ролик 26 не контактировал с образцом. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение, образец 21 - в захват и устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемой скорости движения платформы 11 к моменту удара последней с образцом 21, и соответствующее этому радиусу кривошипа путем вращения упора 27 расстояние а. Устанавливают на платформу 11 определенное количество грузов 19, соответствующих с учетом установленного радиуса кривошипа требуемому максимальному напряжению в образце 21 при ударе. Включают электродвигатель 2. Процесс нагружения образца 21 описан в начале описания работы устройства с той лишь разницей, что здесь в работе устройства не участвует инерционный груз 18 и рычаг 24.

Для испытания образца 21 только на осевое сжатие при длительно действующей постоянной нагрузке снимают инерционный груз 18, а рычаг 24 выводят из контакта с образцом 21 и устанавливают шатун 6, ползун 8 и платформу 11 в крайнее правое положение. Вращением упора 27 сжимают через образец 21 и платформу 11 пружину 14, которая поддерживает в образце 21 постоянное осевое усилие. Периодически поджимают пружину 14 упором 27, если в ней усилие со временем уменьшится.

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает испытание образцов не только при многократном сжатии по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном нагружении и сжатии по отнулевому циклу, но и при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ, содержащее корпус, платформу с глухим отверстием и со сменными грузами, захват образца, установленные на корпусе упор в виде регулировочного винта, направляющую платформы и привод ее возвратно-поступательного перемещения в виде кривошипно-шатунного механизма с ползуном и соосно с ним силовой пружиной, предназначенной для взаимодействия одним концом с ползуном, а другим - с дном глухого отверстия платформы, в боковой поверхности которого выполнены продольные прорези, а ось параллельна оси направляющей, ползун выполнен с выступами, предназначенными для размещения в соответствующих продольных прорезях платформы, установлен в глухом отверстии соосно с ним, отличающееся тем, что оно снабжено жестко закрепленным на платформе стаканом, в стенках которого выполнены продольные прорези, размещенным в стакане инерционным грузом с выступами, предназначенными для размещения в прорезях в стенках стакана, дополнительными сменными грузами, жестко закрепленными на стакане соосно с ним, и двуплечим рычагом, закрепленным на корпусе, одно плечо которого предназначено для взаимодействия с головкой образца, другое - с инерционным грузом стакана, а захват образца закреплен на упоре.

РИСУНКИ

Рисунок 1