Машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях

Изобретение относится к испытательной технике - машинам для механических испытаний изделий (или образцов материалов) на усталость при циклическом нагружении. Машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях включает силовую раму, датчик силы, захваты для крепления испытываемых изделий или образцов материалов, гидравлический силовой цилиндр, насосную установку подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, два гидропульсатора циклической подачи рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр, кривошипные валы которых соосно соединены между собой посредством специальной муфты, а цилиндры двух пульсаторов объединены общим гидравлическим коллектором, соединенным с силовым гидроцилиндром машины. Сущность изобретения состоит в том, что специальная муфта выполнена в виде зубчатого дифференциального механизма, при этом полумуфты, жестко соединенные с кривошипами, снабжены шестернями, сопряженными с зубчатыми сателлитами дифференциала, выполненного с возможностью поворачиваться относительно оси полумуфт на угол до 90° и фиксироваться в любом положении. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для механических испытаний на прочность при циклическом нагружении испытываемых изделий, т.е. к машинам для испытаний на усталость.

Известны испытательные гидравлические машины для механических испытаний на усталость, содержащие силовую раму, датчик силы, силовой гидроцилиндр, захваты для закрепления испытываемых изделий (или образцов материалов), насосную установку подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, гидропульсатор (бесклапанный насос), создающий возвратно-поступательный поток рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндр, в которых амплитуда циклической нагрузки (деформации) на испытываемом изделии (или образце) определяется циклическим объемом потока рабочей жидкости. Генерируемым гидропульсатором.

К аналогам предлагаемого изобретения можно отнести машины испытательные пульсаторные типа ГРМ-1 и ГРМ-2, выпускаемые Армавирским заводом испытательных машин (в настоящее время ФГУП "Точмашприбор") на предельные нагрузки 250 кН и 500 кН [см. "Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления. Специальное конструкторское бюро испытательных машин (СКБИМ). Завод испытательных машин. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И СТЕНДЫ, Сводный каталог", ОНТИПРИБОР, М., 1967 г.]. Для более мощных машин (на предельные нагрузки до 1000 кН и 2000 кН) используются спаренные посредством жесткой муфты пульсаторы, при этом регулирование объема циклического расхода рабочей жидкости каждого пульсатора осуществляется специальным механизмом, регулирующим ход плунжера пульсатора. Этот принцип используется в конструкции пульсаторной установки испытательного комплекса 2-СО (см. вышеуказанный сводный каталог ОНТИПРИБОР. М., 1967 г.), который может быть принят в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

В известной конструкции кривошипные валы двух пульсаторов соединены жесткой муфтой при нулевом сдвиге фаз кривошипов, а цилиндры объединены гидравлическим коллектором, соединенным с силовым гидроцилиндром машины.

Сущность изобретения состоит в том, что кривошипные валы пульсаторов связаны специальной муфтой, выполненной в виде зубчатого дифференциального механизма, полумуфты которой жестко соединены с кривошипными валами пульсаторов и на подшипниках размещены в неподвижном корпусе и снабжены коническими шестернями, сопряженными с коническими шестернями-сателлитами дифференциала, размещенного в корпусе, при этом дифференциал установлен на оси, соосной с полумуфтами с возможностью поворота на угол 90° и фиксироваться в любом положении в пределах этого угла.

Известно, что при повороте оси сателлитов относительно оси полумуфт изменяется фаза взаимного углового положения полумуфт и с ними осей кривошипов и соответственно - суммарный объем жидкости, вытесняемой из коллектора: при совпадении фаз этот объем равен сумме объемов каждого пульсатора, при сдвиге фаз на 180° поток циркулирует в коллекторе между двумя пульсаторами, а выход из коллектора - нулевой.

На прилагаемом чертеже схематично изображена предлагаемая машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях. Основными составными частями являются: силовая рама 1, датчик силы 2, гидравлический силовой цилиндр 3 со втулкой 4 и со штоком 5, захваты 6, установленные на штоке 5 и датчике силы 2, для закрепления испытываемых изделий или образцов 7, насосная установка 8 с регулятором подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, два гидропульсатора 9 и 10 циклической подачи рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр 3, имеющих корпус 11 (12), кривошипный вал 13 (14), гидроцилиндр 15 (16) с плунжером 17 (18), опирающимся через шатуны 19 (20) на кривошипы 13 (14), маховик со шкивом 21 (22) привода вращения кривошипов 13 (14), гидравлический коллектор 23, соединяющий гидроцилиндры 15 (16) двух пульсаторов 9 (10) и соединенный трубопроводом 24 с насосной установкой 8 и с силовым гидроцилиндром 3, и специальная муфта 25.

Специальная муфта 25 представляет собой неподвижный корпус 26, в котором на подшипниках установлены полумуфты 27 и 28, жестко соединенные с кривошипными валами 13 (14) пульсаторов 9 и 10 и снабженные (полумуфты 27 и 28) зубчатыми шестернями 29 и 30, сопряженными с коническими шестернями-сателлитами 31, установленными на подшипниках на оси 32, перпендикулярной оси полумуфт 27 и 28. Ось 32 сателлитов 31 имеет цапфы 33, опирающиеся на подшипники соосно с полумуфтами 27 и 28. На оси 32 закреплен сектор червячного колеса 34,сопряженный с червяком 35, установленным в корпусе 26, обеспечивающим поворот сектора 34 с осью 32 на угол не менее 90° и фиксацию в любом положении в пределах угла поворота.

Описанная машина работает следующим образом. Включается насосная установка 8, рабочая жидкость под минимальным рабочим давлением, по трубопроводу 24 подается в силовой гидроцилиндр 3 и коллектор 23 пульсаторов 9 и 10. Испытываемое изделие (или образец) закрепляется в захватах 6. Посредством специальной муфты 25 кривошипные валы 13 и 14 устанавливаются во взаимное положение сдвинутыми по фазе на 180°. Включаются приводы вращения маховиков 21 и 22 с кривошипными валами 13 и 14; вращающиеся кривошипы через шатуны 19 и 20 вызывают возвратно-поступательное движение плунжеров 17 и 18, сдвинутое по фазе на 180° (движутся в противофазе), в результате чего в коллекторе 23 возбуждается возвратно-поступательный поток рабочей жидкости, не попадающей в трубопровод 24 и соответственно в силовой гидроцилиндр 3. При нулевом сдвиге фаз между кривошипами (синфазном движении плунжеров) в коллектор подается и отсасывается из него суммарный циклический объем подачи жидкости двух пульсаторов, и из коллектора 23 по трубопроводу 24 рабочая жидкость подается в гидроцилиндр 3, вызывая возвратно-поступательное движение штока 5 с захватом 6, деформируя испытываемое изделие (или образец) 7. При промежуточных значениях угла сдвига фаз кривошипов между 0° и 180° циклический объем подачи жидкости изменяется от нуля до максимального.

Специальная муфта 25 синхронизирует скорость вращения кривошипных валов 13 и 14 пульсаторов благодаря наличию на полумуфтах 27 и 28 конических шестерен 29 и 30, сопряженных с коническими шестернями-сателлитами 31, установленными на неподвижной оси 32 (при этом аналогично дифференциалу автомобильного дифференциального редуктора), шестерни 29 и 30 вращаются в противоположных направлениях. При повороте червяка 35 сектор червячного колеса 34 поворачивается вместе с осью 32 относительно оси полумуфт 27 и 28, вызывая изменение угла сдвига фаз двух полумуфт и соответственно - кривошипов 13 и 14.

Машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях, включающая силовую раму, датчик силы, захваты для крепления испытуемых изделий или образцов материалов, гидравлический силовой цилиндр, насосную установку подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, два гидропульсатора циклической подачи рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр, кривошипные валы которых соосно соединены между собой посредством специальной муфты, а цилиндры двух пульсаторов объединены общим гидравлическим коллектором, соединенным с силовым гидроцилиндром машины, отличающаяся тем, что специальная муфта выполнена в виде зубчатого дифференциального механизма, при этом полумуфты, жестко соединенные с кривошипами, снабжены шестернями, сопряженными с зубчатыми сателлитами дифференциала, выполненного с возможностью поворачиваться относительно оси полумуфт на угол до 90° и фиксироваться в любом положении.