Установка для испытания образцов материалов на усталость

 

Использование:изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость. Сущность изобретения: установка для испытания образцов материалов на усталость содержт основания, соосные захваты образца, нагружающее приспособление, выполненное в виде установленного на основании кривошипно-ползунного механизма, шатуна регулируемой длины, связанного с ползуном кривошипно-ползунного механизма, установленного на основании направляющего цилиндра, в котором размещен ползун, и размещаемой в направляющем цилиндре силовой пружины, одним концом контактирующей с ползуном, а другим связанной с одним из захватов, и связанный с кривошипно-ползунным механизмом привод, расположенный в направляющем цилиндре поршень, один торец которого закреплен на захвате, а другой контактирует с силовой пружиной, и двумя дополнительными нагружающими приспособлениями, каждый из которых выполнен в виде связанного с приводом кривошипно-шатунного механизма с закрепленной на основании направляющей ползуна, связанного с последним шатуна регулируемой длины, закрепленных на основании блоков с охватывающей их гибкой тяги, один конец связан с ползуном, силовой пружины, связанной с другим концом гибкой тяги, и связанного с пружиной рычага, конец которого закреплен на захвате, на котором закреплен поршень. Кривошипы механизмов нагружающих приспособлений соосны друг другу, рычаги расположены по разные стороны от захватов, а другой захват закреплен на основании. 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость.

Известна схема машины с возбуждением нагрузок кривошипным механизмом для испытания на усталость при симметричном кручении [1], содержащая основание, установленный на основании кривошипный механизм, связанный с рычагом, соединенным с активным захватом образца и соосный активному пассивный захват.

Недостатком этой установки является то, что она не обеспечивает испытаний образцов материалов при циклическом сжатии и при чередовании сжатия и знакопостоянного кручения через цикл.

Близкой по технической сущности к изобретению является схема машины с возбуждением нагрузок эксцентриковым механизмом для испытания на усталость при осевом нагружении [2], содержащая основание, установленный на нем привод кривошипно-ползунного механизма, силовую пружину, одним концом контактирующую с ползуном, активный захват образца и соосный активному пассивный захват, закрепленный на основании.

Недостатком этой установки является то, что она не обеспечивает испытаний образцов материалов при циклическом кручении и при чередовании сжатия и знакопостоянного кручения через цикл.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для испытания образцов материалов на усталость [3], содержащая основание, соосные захваты образца, нагружающее приспособление, выполненное в виде установленного на основании кривошипно-ползунного механизма, шатуна регулируемой длины, связанного с ползуном кривошипно-ползунного механизма, установленного на основании направляющего цилиндра, в котором размещен ползун, и размещенной в направляющем цилиндре силовой пружины, одним концом контактирующей с ползуном, а другим связанной с одним из захватов, и связанный с кривошипно-ползунным механизмом привод.

Недостатком этой установки является то, что она не обеспечивает испытаний образцов при циклическом знакопостоянном кручении, а также путем чередования сжатия и знакопостоянного кручения через цикл.

Задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний не только при циклическом сжатии, но и при циклическом знакопостоянном кручении, а также путем чередования сжатия и знакопостоянного кручения через цикл.

Данная установка обеспечивает испытание образца путем чередования сжатия и знакопостоянного кручения через цикл, т.е. после нагружения образца одним циклом сжатия, он нагружается одним циклом знакопостоянного кручения. После переналадки установки образец испытывается только на циклическое сжатие или циклическое знакопостоянное кручение.

Технический результат изобретения состоит в том, что предлагаемая установка обеспечивает испытание не только при циклическом сжатии, но и при циклическом знакопостоянном кручении, а также путем чередования сжатия и знакопостоянного кручения через цикл.

Это достигается тем, что установка для испытания образцов материалов на усталость снабжена расположенным в направляющем цилиндре поршнем, один торец которого контактирует с силовой пружиной, а другой закреплен на указанном захвате, и двумя дополнительными нагружающими приспособлениями, каждый из которых выполнен в виде связанного с приводом кривошипно-ползунного механизма с закрепленной на основании направляющей ползуна, связанного с последним шатуна регулируемой длины, закрепленных на основании блоков с охватывающей их гибкой тягой, один конец которой связан с ползуном, силовой пружины, связанной с другим концом гибкой тяги, связанного с этой пружиной рычага, конец которого закреплен на захвате, на котором закреплен поршень, кривошипы механизмов приспособлений соосны друг другу, рычаги расположены по разные стороны от захватов, а другой захват закреплен на основании.

На фиг. 1 представлена установка, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Установка содержит основание 1, установленный на нем привод 2 вращения кривошипов 3 и 4 и кривошипа 5, жестко соединенного с зубчатым колесом оси 6, стопорные кольца 7 и 8, соединенные соответственно винтами 9 и 10 с осями 6 и 11 и предназначенные для предотвращения продольного смещения этих осей, шатун 12, состоящий из двух частей, необходимых для регулирования его длины и соединенных между собой с помощью резьбы, одна часть которого соединена шарнирно с кривошипом 5, а другая - с ползуном 13, размещенным в направляющем цилиндре 14, жестко соединенном с основанием 1, силовую пружину 15, размещенную в цилиндре 14 и взаимодействующую одним концом с ползуном 13, а другим - с поршнем 16, пассивный захват 17 образца 18 и соосный ему активный захват 19, жестко прикрепленный к поршню 16, и соосно и жестко соединенные с активным захватом 19 по обе его стороны рычаги 20 и 21.

Установка также содержит шатуны 22 и 23, состоящие каждый из двух частей аналогично шатуну 12 и соединенные шарнирно одними концами с соответствующими кривошипами 3 и 4, а другими - с соответствующими ползунами 24 и 25, размещенными в соответствующих направляющих 26 и 27, жестко соединенных с основанием 1, гибкие тяги 28 и 29, соединенные одними концами с соответствующими ползунами 24 и 25, охватывающие соответствующие блоки 30, 31 и 32, 33, закрепленные на основании, и другими концами соединенные с соответствующими силовыми пружинами 34 и 35, которые в свою очередь соединены соответственно с рычагами 20 и 21.

Пружина 34 размещена в цилиндре 36, соединенном с основанием 1 и необходимом для предотвращения ненужного наклона пружины 34 при провисании тяги 28.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают радиусы кривошипов 5, 3 и 4, соответствующие требуемым осадкам пружин 15, 34 и 35, которые определяются соответствующими требуемыми максимальными за цикл нагрузками сжатия и кручения образца 18. Исходное положение шатунов 12, 22 и 23 указано на чертеже. При этом оси крепления шатунов 12 и 22 к кривошипам 5 и 3 находятся в верхнем крайнем положении по отношению к кривошипам 5 и 3, а ось крепления шатуна 23 к кривошипу 4 - в нижнем крайнем положении по отношению к кривошипу 4.

Длину шатуна 12 устанавливают такой, чтобы пружина 15 контактировала с поршнем 16 и ползуном 13 и оставалась при этом ненагруженной. Затем устанавливают длины шатунов 22 и 23 такими, чтобы гибкие тяги 28 и 29 были натянуты, а пружины 34 и 35 при этом остались ненагруженными. Включают привод 2, который вращает кривошипы 5, 3 и 4 одновременно. При перемещении ползуна 13 в крайнее левое положение (по чертежу) ползун 13 сжимает пружину 15, которая свое усилие передает через поршень 16 и активный захват 19 на образец 18, подвергая его сжатию.

При перемещении ползуна 13 из крайнего левого положения в исходное образец 18 разгружается. При перемещении ползунов 24 и 25 одновременно с ползуном 13 из исходного положения в крайнее левое и обратно не происходит нагружения образца 18 через пружины 34 и 35, ибо тяги 28 и 29 при этом провисают и возвращаются обратно в исходное положение.

При дальнейшем перемещении ползунов 24 и 25 из исходного положения в крайнее правое ползуны 24 и 25 соответственно через тяги 28 и 29 растягивают пружины 34 и 35, которые передают свои усилия на рычаги 20 и 21, подвергая образец 18 кручению. При перемещении ползунов 24 и 25 из крайнего правого положения в исходное образец 18 разгружается. При перемещении ползуна 13 вместе с ползунами 24 и 25 из исходного положения в крайнее правое и обратно не происходит нагружения образца 18 через пружину 15 ибо в этот промежуток времени ползун 13 не воздействует на пружину 15. Таким образом образец вначале нагружается одним отнулевым циклом сжатия, а затем одним отнулевым циклом кручения и после этого процесс нагружения образца повторяется.

Для испытания образца 18 только на циклическое сжатие с отнулевым циклом отсоединяют шатуны 22 и 23 от кривошипов 3 и 4. Устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемой осадке пружины 15, которая определяется требуемым максимальным за цикл усилием сжатия образца 18. При этом ползун 13 устанавливают в крайнее правое положение и устанавливают длину шатуна 12 такой, чтобы пружина 15 контактировала с поршнем 16 и ползуном 13 и оставалась при этом ненагруженной. Включают привод 2. Ползун 13, перемещаясь возвратно-поступательно, через пружину 15, поршень 16 и активный захват 19 нагружает образец 18 циклическим сжатием с отнулевым циклом.

Для испытания образца 18 только на циклическое кручение с отнулевым циклом отсоединяют шатун 12 от кривошипа 5. Устанавливают радиусы кривошипов 3 и 4, соответствующие требуемым осадкам пружин 34 и 35, которые определяются требуемым максимальным за цикл усилием кручения образца 18. При этом ползуны 24 и 25 устанавливают в крайнее левое положение и устанавливают длины шатунов 22 и 23 такими, чтобы гибкие тяги 28 и 29 были натянуты, а пружины 34 и 35 при этом оставались ненагруженными. Включают привод 2. Ползуны 24 и 25, перемещаясь возвратно-поступательно, через тяги 28 и 29, пружины 34 и 35 и рычаги 20 и 21 нагружают образец 18 циклическим кручением с отнулевым циклом.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ, содержащая основание, соосные захваты образца, нагружающее приспособление, выполненное в виде установленного на основании кривошипно-ползушного механизма, шатуна регулируемой длины, связанного с ползуном кривошипно-ползушного механизма, установленного на основании направляющего цилиндра, в котором размещен ползун, и размещенной в направляющем цилиндре силовой пружины, одним концом контактирующей с ползуном, а другим связанной с одним из захватов, и связанный с кривошипно-ползушным механизмом привод, отличающаяся тем, что она снабжена расположенным в направляющем цилиндре поршнем, один торец которого закреплен на захвате, а другой контактирует с силовой пружиной, и двумя дополнительными нагружающими приспособлениями, каждый из которых выполнен в виде связанного с приводом кривошипно-ползушного механизма с закрепленной на основании направляющей ползуна, связанного с последним шатуна регулируемой длины, закрепленных на основании блоков с охватывающей их гибкой тягой, один конец которой связан с ползуном, силовой пружиной, связанной с другим концом гибкой тяги, и связанного с пружиной рычага, конец которого закреплен на захвате, на котором закреплен поршень, кривошипы механизмов нагружающих приспособлений установлены соосно друг с другом, рычаги расположены по разные стороны от захватов, а другой захват закреплен на основании.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3