Установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе

Изобретение относится к испытательной технике. Установка состоит из привода, подвижных захватов, один из которых допускает перемещение конца образца вдоль захвата, рычажного передаточного механизма. Захваты шарнирно присоединены к ползунам и соединены между собой шарниром, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов. К шарниру, соединяющему захваты, присоединен рычажный механизм. В нейтральном положении шарнир, соединяющий захваты, шарнирные соединения ползунов и серединная поверхность образца расположены в одной плоскости, направляющие ползунов параллельны этой плоскости, а часть звеньев рычажного механизма имеет переменную длину. Технический результат: повышение точности испытаний. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания на усталость.

Известен стенд для усталостных испытаний, включающий основание, возбудитель циклического изгибного нагружения, включающий кривошипно-шатунный и кулисный механизмы, активные и пассивные захваты [1].

Стенд предназначен для испытания образцов на поперечный изгиб и проведение испытаний на чистый изгиб на данном стенде невозможно. Недостатком стенда является то, что один из захватов является неподвижным, а привод передает усилия на подвижный (активный) захват. При значительных прогибах образца меняется направление силы и ее плечо, что влияет на величину изгибающего момента и снижает точность измерений.

Известна установка для испытания на усталость образцов при чистом изгибе, содержащая станину, расположенные на ней привод и устройство для передачи нагрузки на образец, включающее траверсы, рычаги и подвижные вертикальные стойки с захватами для крепления образца [2].

На этой установке оба захвата являются подвижными и в процессе работы поворачиваются на одинаковые углы, что обеспечивает передачу на образец только изгибающих моментов, что и соответствует чистому изгибу. Недостатком установки является то, что для передачи нагрузки на образец используется рычажный механизм с большим числом звеньев и шарнирных соединений. Это снижает жесткость конструкции, что ограничивает величину передаваемых на образец нагрузок и снижает точность испытаний. При изгибе образца расстояние между концами образца уменьшается, а расстояние между захватами остается практически постоянным. Чтобы в образце не возникли большие растягивающие усилия, один из концов образца должен перемещаться по отношению к захватам. Нарушение симметричного положения образца по отношению к захватам приводит к отклонению от условий чистого изгиба и снижает точность испытаний, особенно при больших нагрузках и деформациях. Недостатком является также и то, что регулировка усилий и деформаций осуществляется путем изменения хода привода, что приводит к использованию сравнительно сложного привода.

Задачей изобретения является повышение точности испытаний при чистом изгибе и расширение диапазона используемых нагрузок.

Технический результат достигается тем, что в известной установке для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе, содержащей привод, подвижные захваты, один из которых допускает перемещение конца образца вдоль захвата, рычажный передаточный механизм, согласно изобретению захваты шарнирно присоединены к ползунам, захваты соединены между собой шарниром, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов, к которому присоединен также рычажный механизм, в нейтральном положении шарнир, соединяющий захваты, шарнирные соединения ползунов и серединная поверхность образца расположены в одной плоскости, направляющие ползунов параллельны этой плоскости, а часть звеньев рычажного механизма имеют переменную длину.

Захваты шарнирно присоединены к ползунам и соединены между собой шарниром, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов, к которому присоединен также рычажный механизм, в нейтральном положении шарнир привода, шарнирные соединения ползунов и серединная поверхность образца расположены в одной плоскости. Расстояние между шарнирами ползунов невелико и примерно равно длине образца, что позволяет обеспечить высокую жесткость конструкции и симметричное расположение захватов. Это позволяет повысить точность испытаний, передавать на образец большие нагрузки и соответственно расширить диапазон нагрузок. При изгибе расстояние между шарнирами ползунов и расстояние между концами образца уменьшаются одновременно. Поэтому относительное смещение конца образца в захвате невелико, что обеспечивает симметричное приложение нагрузки к образцу и повышает точность испытаний. То, что часть звеньев рычажного механизма имеет переменную длину, позволяет менять величину прогиба образца и использовать несимметричный цикл нагружения, что также обеспечивает расширение диапазона используемых нагрузок.

На чертеже показана кинематическая схема установки для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе.

Установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе, показанная на чертеже, содержит привод 1, присоединенный к рычажному механизму, содержащему кривошип 2, выполненный в виде маховика, шатун 3 и кулису 4. Подвижные захваты 5 и 6, один из которых допускает перемещение конца образца 7 вдоль захвата, шарнирно присоединены к ползунам 8, захваты 5 и 6 соединены между собой шарниром 9, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов 5 и 6. К шарниру 9 присоединена кулиса 4. В нейтральном положении шарнир 9, шарнирные соединения ползунов 8 и серединная поверхность образца 7 расположены в одной плоскости, направляющие 10 ползунов 8 параллельны этой плоскости. В кривошипе 2, выполненном в виде маховика, имеются отверстия 11, расположенные на различном расстоянии от оси вращения, что позволяет менять длину кривошипа 2. Шатун 3 имеет переменную длину.

Установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе работает следующим образом. Установка приводится в нейтральное положение, и образец 7 закрепляется в захватах 5 и 6. Привод 1 приводит в движение кривошип 2, шатун 3 и кулису 4. Кулиса 4 приводит в движение шарнир 9, захваты 5 и 6 поворачиваются и создают изгиб в образце 7. Одновременно происходит движение ползунов 8 в направляющих 10. Захваты 5 и 6 имеют малую длину, сопоставимую с длиной образца 7. Они могут быть выполнены достаточно жесткими. Конструкция обеспечивает симметричное расположение захватов 5 и 6 и симметричное приложение нагрузки. При изгибе происходит уменьшение расстояния между концами образца 7 и расстояния между захватами 5 и 6. Уменьшение расстояний различно и происходит смещение конца образца 7 в одном из захватов, например в захвате 5. Но величина этого смещения мала и отклонение от симметрии при нагружении образца 7 невелико. Высокая жесткость конструкции и симметрия нагружения позволяют повысить точность испытаний и прикладывать к образцу высокие нагрузки. Длины кривошипа 2 и шатуна 3 являются переменными. Изменение длины кривошипа 2 позволяет изменять амплитуду колебаний, а изменение длины шатуна 3 позволяет использовать асимметричный цикл нагружения.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает достижение указанного технического результата, а именно повышение точности испытаний при чистом изгибе и расширение диапазона используемых нагрузок. Кроме того, переменная длина звеньев рычажного механизма позволяет использовать обычный привод, состоящий из электродвигателя, редуктора и ременной передачи.

Установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе может быть использована в научных исследованиях и для контроля свойств различных материалов.

Источники информации

1. А.с. СССР №1310685 "Стенд для усталостных испытаний". Опубл. в бюл. №18, 1983 г.

2. А.с. СССР №513297 "Установка для испытания на усталость образцов при чистом изгибе". Опубл. в бюл. №17, 1976 г.

Установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе, содержащая привод, подвижные захваты, один из которых допускает перемещение конца образца вдоль захвата, рычажный передаточный механизм, отличающийся тем, что захваты шарнирно присоединены к ползунам, захваты соединены между собой шарниром, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов, к которому присоединен также рычажный механизм, в нейтральном положении шарнир, соединяющий захваты, шарнирные соединения ползунов и серединная поверхность образца расположены в одной плоскости, направляющие ползунов параллельны этой плоскости, а часть звеньев рычажного механизма имеет переменную длину.