Установка для испытания на усталость образцов материалов при осевом нагружении

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для одновременного испытания образцов материалов при осевом нагружении. Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении. Сущность изобретения: привод 34 приводит в движение в противоположных направлениях ползуны 32 и 33. Ползун 32 приводит в движение раму 8, которая сжимает пружину 12 и нагружает образец 6 осевым сжатием. При обратном движении ползуна 32 рама 8 удерживается электромагнитными фиксаторами 22, а образец 6 остается под нагрузкой. При воздействии ползуна 32 на выключатель 18 рама 8 освобождается от фиксаторов 22 и под действием усилия пружины 12 наносит осевой удар по образцу 7, а образец 6 в этот момент разгружается. Во время нагружения образцов 6 и 7 и их разгрузки ползун 33 совершает холостой ход. После этого ползун 32 совершает холостой ход, а ползун 33 вместе с электромагнитными фиксаторами 23 перемещает раму 9 аналогично раме 8. При этом пружина 13 вначале через рычаг 14 нагружает образец 6 осевым растяжением, а затем через рычаг 15 наносит осевой удар по образцу 7. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для одновременного испытания образцов материалов при осевом нагружении.

Известна установка для испытания образцов на прочность при повторном ударном нагружении (авт.св. N 1525539, кл. G 01 N 3/06, 1988), содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, силовую пружину и образец с захватами.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом и толкателем, два активных и два соосных друг другу пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину и связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения раму с фиксатором и с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца.

Однако эти установки не обеспечивают испытаний при знакопеременном нагружении.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении.

Цель достигается тем, что установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении снабжена кинематически связанным с приводом дополнительным механизмом возвратно-поступательного перемещения с толкателем, связанной с ним дополнительной рамой с установленными на ней дополнительными ударником, силовой пружиной и фиксатором и двумя двуплечими рычагами, закрепленными на основании, один рычаг предназначен для периодического взаимодействия одним плечом с одним активным захватом образца, а другим с ударником дополнительной рамы, другой рычаг периодически взаимодействует одним плечом с вторым активным захватом, а другим с дополнительной пружиной.

На чертеже приведена схема предлагаемой установки.

Установка содержит основание 1, пассивные захваты 2 и 3, закрепленные на основании 1, активные захваты 4 и 5 образцов 6 и 7, две рамы 8 и 9, установленные на основании 1 с возможностью осевого перемещения, ударники 10 и 11, жестко прикрепленные к рамам 8 и 9, пружину 12, взаимодействующую одним концом с активным захватом 4, а другим с рамой 8, пружину 13, взаимодействующую одним концом с рамой 9, рычаги 14 и 15, закрепленные на основании 1 и взаимодействующие одними плечами с активными захватами 4 и 5 посредством осей 16 и 17, жестко закрепленных с обеих сторон активных захватов 4 и 5, а другими соответственно с пружиной 13 и ударником 11, выключатели 18, 19 и 20, 21, установленные на основании 1 и служащие для управления по известной электрической схеме соответствующими электромагнитными фиксаторами 22 и 23, установленными с возможностью перемещения вдоль основания 1, якоря 24 и 25 электромагнитных фиксаторов, выполненные в виде клиновидных кулачков, утапливающихся при действии на них планок 26 и 27, закрепленных с помощью гаек 28 и 29 на рамах 8 и 9, пружины 30 и 31, взаимодействующие с выключателями 18 и 20 и ползунами 32 и 33, и привод 34, состоящий из мотор-редуктора, кинематически связанного с кривошипами 35 и 36, соединенными с толкателями 37 и 38, состоящими каждый из двух частей, соединенных с помощью резьбы, позволяющей изменять длину толкателя.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают образцы 7 и 6 в захваты 5 и 3, 4 и 2. Устанавливают радиусы крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36, соответствующие требуемым усилиям в пружинах 12 и 13. При равных параметрах пружин 12 и 13, при равных длинах плеч рычагов 14 и 15 и при равных радиусах крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36 образцы испытывают при симметричном цикле напряжений, а при неравных радиусах при асимметричном цикле напряжений. В исходном положении установки, изображенном на чертеже, устанавливают длины толкателей 37 и 38 такими, что ползуны 32 и 33 через пружины 30 и 31 воздействуют на выключатели 18 и 20, в результате чего якоря 24 и 25 втягиваются в электромагнитные фиксаторы. Перемещением планок 26 и 27 посредством гаек 28 и 29 устанавливают между планкой 26 и 27 и головкой соответствующего ползуна 32 и 33 зазор такой величины, чтобы не происходило удара планками 26 и 27 о соответствующие головки ползунов 32 и 33 при ударном нагружении образца 7.

Включают привод 34, который вращает кривошипы 35 и 36 в разных направлениях. Кривошип 35 перемещает влево (по чертежу) связанные между собой толкатель 37, ползун 32 и раму 8, сжимающую пружину 12, которая через активный захват 4 нагружает образец 6 осевым сжатием. При перемещении ползуна 32 влево якоря 24 втянуты в электромагнитные фиксаторы 22. При подходе ползуна 32 в крайнее левое положение планка 26 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 19, электромагниты обесточиваются, якоря 24 выходят из своих гнезд и останавливают планку 26, а вместе с ней и раму 8. При движении ползуна 32 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой сжатия, так как пружина 12 остается сжатой. При подходе ползуна 32 в исходное положение он через пружину 30 воздействует на выключатель 18. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 22, якоря 24 втягиваются в гнезда, планка 26 освобождается от фиксаторов и рама 8 под действием усилия пружины 12 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 8 с ударником 10 наносит ударное сжатие по образцу 7. При движении ползуна 32 из исходного положения в крайнее правое положение и обратно происходит только сжатие пружины 30, усилие которой передается на выключатель 18.

Одновременно с перемещением ползуна 32 перемещается и ползун 33, при этом ползуны перемещаются в противоположных параллельных направлениях. Пока происходит нагружение и разгрузка образцов 6 и 7 ползун 33 перемещается из исходного положения в крайнее правое положение и обратно, при этом ползун 33 сжимает только пружину 31, усилие которой передается на выключатель 20, а якоря 25 втянуты в гнезда электромагнитных фиксаторов 23. При перемещении ползуна 33 из исходного положения в крайнее левое положение, а вместе с ним и рамы 9, происходит сжатие пружины 13, усилие которой посредством рычага 14 передается через захват 4 образцу 6, который нагружается растяжением. При подходе ползуна 33 в крайнее левое положение планка 27 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 21, электромагнитные фиксаторы 23 обесточиваются, якоря 25 выходят из гнезд и останавливают планку 27, а вместе с ней и раму 9. При движении ползуна 33 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой растяжения, так как пружина 13 остается сжатой. При подходе ползуна 33 в исходное положение он через пружину 31 воздействует на выключатель 20. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 23, якоря 25 втягиваются в гнезда, планка 27 освобождается от фиксаторов и рама 9 под действием усилия пружины 13 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 9 с ударником 11 наносит удар по рычагу 15, который нагружает образец 7 ударным растяжением. После этого процесс знакопеременного осевого нагружения образца 6 и ударного осевого нагружения образца 7 циклически повторяется. На кривошипах 35 и 36 пунктиром показаны крайние левые и правые положения оси крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам.

Усилия в образцах регулируются изменением радиуса крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36. Якоря 24 и 25 изготовлены в виде клиновидных кулачков для того, чтобы в случае несрабатывания электромагнитных фиксаторов не произошло поломки установки. В этом случае якоря 24 и 25 утопятся в свои гнезда планками 26 и 27. Для измерения усилий в образцах используют типовые динамометры, встроенные в захваты образцов.

Установка обеспечивает испытание на знакопеременное осевое нагружение только образца 6 или только образца 7. Для испытания только образца 6 вместо образца 7 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 7, и диаметром, равным диаметру головки образца 7. Для испытания только образца 7 вместо образца 6 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 6, и диаметром, равным диаметру головки образца 6.

Установка обеспечивает испытание только образца 6 на длительную прочность при постоянной нагрузке во времени. В этом случае образец 7 на испытание не устанавливают, так как он останется не нагруженным. Для испытания образца 6 на длительную прочность на сжатие обесточивают электромагнитные фиксаторы 22 в тот момент, когда они удерживают планку 26, оставляют их обесточенными на все время испытания и отключают привод 34. Периодически поджимают пружину 12 путем перемещения планки 26 посредством гаек 28, если в ней усилие со временем уменьшится за счет деформации ползучести образца 6. Для испытания образца 6 на длительную прочность на растяжение аналогичные действия выполняют с фиксаторами 23, приводом 34, гайками 29, планкой 26 и пружиной 13.

При снятии электромагнитных фиксаторов 22 и 23 образец 6 испытывают на циклическое знакопеременное осевое нагружение, а образец 7 при этом не нагружается, так как нет необходимости его устанавливать на испытание.

Для испытания образцов 6 и 7 при знакопостоянном нагружении отсоединяют толкатель 38 от кривошипа 36 или толкатель 37 от кривошипа 35.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОСЕВОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом и толкателем, два активных и два соосных друг другу пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину и связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения рамы с фиксатором и с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении, она снабжена кинематически связанным с приводом дополнительным механизмом возвратно-поступательного перемещения с толкателем, связанной с ним дополнительной рамой с установленными на ней дополнительными ударником, силовой пружиной и фиксатором и двумя двуплечими рычагами, закрепленными на основании, один рычаг предназначен для периодического взаимодействия одним плечом с одним активным захватом образца, а другим с ударником дополнительной рамы, другой рычаг периодически взаимодействует одним плечом с вторым активным захватом, а другим с дополнительной пружиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1