Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе

 

Сущность изобретения: устройство содержит основание 1, установленные на нем во вращающихся опорах 2 и 3 захваты 4 и 5 для трубчатого образца 6, привод вращения 7, например, захвата 2, нагружатель 8 образца статической силой с подвеской 9 в виде кольца для передачи нагрузки на образец 6, нагружатель осевой силой сжатия или растяжения в виде установленного на основании 1 силового гидроцилиндра 18, штоком 19 шарнирно соединенного с приводной вращающейся опорой 2 захвата 4 образца 6 и упорных подшипников 20 и 21 вращающейся опоры 3 захвата 5 для восприятия усилий сжатия или растяжения, нагружатель образца 6 статическим крутящим моментом, содержащий стержневой элемент 10 с калиброванной крутильной жесткостью, центрально размещенный в отверстии образца 6 и во вращающихся опорах 2 и 3 захватов 4 и 5 образца 6, сочлененный с вращающимися опорами 2 и 3 шпоночными или зубчатыми соединениями 11 и 12 для обеспечения возможности его осевого перемещения относительно опор 2 и 3, зацепы в виде выступов 13, выполненные на захвате 5, для относительного разворота 5 образца 6, фиксаторы 16, например, болты, для фиксации захвата 5 на вращающейся опоре 3 для ее стопорения. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в устройствах для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии, в частности, в устройствах для испытания образцов на усталость при круговом изгибе.

Известное устройство для испытания образцов на усталость при круговом изгибе содержит основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской.

Указанное устройство не позволяет проводить испытания при сложном напряженном состоянии комбинированным одновременным нагружением на циклический изгиб и сжатие или растяжение непрерывно вращающегося образца, предварительно нагруженного статическим крутящим моментом.

Целью разработки является создание устройства такой конструкции, которое позволяло бы проводить испытания образцов на усталость статическими и динамическими нагрузками, максимально приближенными к расчетным.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является расширение функциональных возможностей устройства для испытаний образцов и повышение достоверности результатов испытаний.

Для этого устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе, содержащее основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской, снабжено нагружателем образца статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения, выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения, и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата, упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия его нагрузки, а нагружатель образца статической силой с подвеской установлен между захватами образца.

Отличительными особенностями устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе являются следующие признаки: снабжение его нагружателем образца статическим крутящим моментом; выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью; установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения; выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения; снабжение нагружателем осевой силой; выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата; снабжение упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия нагрузки от нагружателя осевой силой; установка нагружателя образца статической силой с подвеской между захватами образца.

На фиг. 1 дана общая схема устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе; на фиг. 2 сечение по А А; на фиг. 3 - сечение по Б Б; на фиг. 4 сечение по В В.

Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе содержит основание 1, установленные на нем с возможностью вращения опоры 2, 3, размещенные в них захваты 4, 5 для образца 6, передний из которых 4 жестко закреплен, а второй 5 с возможностью поворота, привод вращения 7 первого захвата 4 и нагружатель 8 с подвеской 9 для нагружения образца 6 статической силой.

Устройство снабжено нагружателем статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца 6 стержневого элемента 10 с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах 2, 3 и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений 11, 12 с возможностью его осевого перемещения, выступов 13 на наружной поверхности 14 второго захвата 5 для его поворота, граней 15 на второй опоре 3 и фиксаторов 16, 17 их взаимного положения и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании 1 силового цилиндра 18, шток 19 которого шарнирно соединен с опорой 2 первого захвата 4, упорными подшипниками 20, 21, установленными на второй опоре 3 для восприятия его нагрузки.

Нагружатель 8 с подвеской 9 установлен между захватами 4, 5 образца 6.

Захват 5 выполнен с осевым разъемом и состоит из двух деталей 22, 23, входящих общим посадочным пояском 24 в гнездо 25 обоймы 26, выполненной за одно целое с опорой 3. В выступах 13 захвата 5 выполнены отверстия 27 для установки тяги 26 и отверстия 29 для установки упора 30.

Захваты 4, 5 снабжены закрепленными в них сегментами 31 для базирования между их плоскостями 32, 33 образца 6 лысками 34, 35.

Захват 5 фиксируется на обойме 26 посредством фиксаторов 16, а опора 3 - посредством граней 15 и фиксаторов 17.

Подвеска 9 выполнена в виде кольца, установленного на образце 6 с использованием прокладки 36 из антифрикционного материала.

На первой опоре 2 предусмотрен шкив 37 для передачи крутящего момента от привода 7 к первому захвату 4.

Функционирование устройства заключается в следующем.

Трубчатый образец 6 с подвеской 9 закрепляют его концами в захватах 4, 5 с помощью сегментов 31, устанавливают в нем стержневой элемент 10, сочленяя его концы с опорами 2, 3 посредством шпоночных или зубчатых соединений 11, 12, стопорят опору 3 захвата 5 фиксаторами 17 по выполненным на ней граням 15, снимают фиксаторы 16, фиксирующие захват 5 на обойме 26, подсоединяют тягу 28 к приводу 38 и посредством его создают нагрузку статического крутящего момента на стержневой элемент 10 через образец 6, доворачивают упоры 30, устанавливают фиксаторы 16 с фиксацией захвата 5 в новом положении на обойме 26, снимают нагрузку от привода 38, отсоединяют и извлекают тягу 28.

Так как стержневой элемент 10 обладает определенной крутильной жесткостью, то образец 6 оказывается под постоянным воздействием нагрузки.

Затем снимают фиксаторы 17, создают нагрузку на образец 6 через подвеску 9 от нагружателя 8, осевую нагрузку штоком 19 силового цилиндра 18 и включают привод вращения 7 опоры 2, несущей захват 4 с закрепленным в нем образцом 6 и при созданном сложном напряженном состоянии подвергают образец 6 циклическому нагружению. В зависимости от направления действия осевые нагрузки воспринимаются упорными подшипниками 20 или 21. После нагружения образец подвергается дефектации на наличие трещин, изломов и т.д.

Проведенные испытания подтвердили эффективность устройства для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии.

Формула изобретения

Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе, содержащее основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй установлен с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской, отличающееся тем, что оно снабжено нагружателем образца статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединения с возможностью его осевого перемещения, выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения, и нагружателем осевой силы, выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия его нагрузки, а нагружатель образца статической силой с подвеской установлен между захватами образца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3