Машина для испытания материалов на усталость при изгибе

 

СССР

Класс 42k, 20а

М 78190

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:. .ЮЛИ Н;1 4

С. И. Смоленский, Л. И. Корнеев и А. А, МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ

ПРИ ИЗГИБЕ

Заявлено 3 июня 1948 гола в Комитет по изобретениям и открытиян при Совете Министров СССР за Ма 379723

Опубликовано 31 декабря 1949 года

Изобретение касается машины для испытания материалов на усталость при изгибе, в которой для изгибания образца используются электроди намические силы, созда ваемые вращающимся или пульсирующим магнитным полем.

Отличительной особенностью этой машины является конструктивное выполнение ее магнитной системы.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема машины, иллюстрирующая принцип ее действия; на фиг. 2 и. 3 — конструктивная схема машины в двух вариантах исполнения; на фвг. 4 — эскиз прибора для измерения амплитуды колебания образца.

Работа машины основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля неподвижного статора с постоянным по направлению магнитным полем ротора, расположенного на свободном конце испытуемого образца.

Испытуемый образец 1 (фиг. 1

f 2) одним концом неподвижно з.акреплен при помощи цанги 8 в ос,,овании 9. На верхнем свободном -<онце его укреплен ротор 4, который помещается внутри статора 5, имеющего трехфазную обмотку б.

Статор крепится в корпусе 7, который одновременно является магнитопроводом катушки подмагничивания 8.

Ротор отделен от статора основным воздушным зазором б,, а or магнитопровода — дополнительным воздушным зазором о,. Наличие этих зазоров дает ротору возможность свободного перемещения при изгибе образца.

При включении обмотки статора в последнем возникает вращающееся магнитное поле. Одновременно через обмотку катушки подмагничивания 8 пропускается постоянный ток, в результате чего образуется дополнительный магнитный поток, не меняющийся по направлению и вступающий во взаимодействие с вращающимся магнитным потоком статора.

В результате, в каждое мгновение в какой-то части зазора о направление обоих магнитных потоков будет совпадать (индукция увеличивается), а в диаметрально противоположной части зазора 3а направление их будет встречным, т. е. индукция будет резко уменьшаться.

Ротор будет притягиваться к той стороне статора, у которой индук60н № 78190 ция больше, изгибая при этом образец.

Ввиду того, что магнитный поток статора вращается вокруг ротора, сила притяжения ротора к статору будет следовать за потоком статора, т. е. вращаться вокруг ротора, изгибая образец последовательно во все стороны,и тем самым создавая в нем закономерные напряжения.

Изменение величины изгибающей силы удобнее всего производить изменением постоянного по напряжению магнитного потока, что. достигается регулированием силы тока в обмотке катушки подмагничивания посредством реостата.

Можно добиться такого положения, когда величина дополнительного магнитного потока будет равна величине вращающегося магнитного потока статора. Тогда результирующий магнитный поток будет существовать только с одной стороны ротора.

Очевидно, что при этом будет наибольшая сила притяжения, а, следовательно, и максимальное напряжение в образце. Меняя напряжение в отдельных фазах тока, подводимого к обмотке статора, или включая только две фазы, можно получить различные формы колебаний магнитного потока статора, в соответствии с которыми ротор будет совершать свои движения.

Эти движения могут быть кругообразные, эллиптические с различным соотношением осей, прямолинейные с одинаковыми отклонениями в обе стороны от нейтрального положения, прямолинейные с отклонением только в одну сторону от нейтрального положения.

Корпус устанавливается на колонках 2 и в зависимости от длины образца может быть закреплен на соответствующей высоте.

При необходимости испытания образцов, закрепленных с обоих концов, применяется второй вариант машины (фиг. 3).

Испытуемый образец 1 неподвижно закрепляется при помощи цанг 8 в трубках 10. Внешние концы труб опираются на шариковые

606 сферические подшипники 11, допу-скающие свободный угловой поворот концов образца.

На внутренних концах труб крепятся роторы 4, которые расположены внутри статоров 5, имеющих трехфазную обмотку.

Статоры крепятся в корпусах 7 и 7а, один из которых укреплен на основании машины, а второй — на подвижной плите. Наличие подвижной плиты, которая перемещается в пазе основания 9, позволяет испытывать ооразцы различной длины.

Определение напряжения в образце производится по величине отклонения ротора, т, е. по величине деформации изгиба образца.

Для этого можно применить два способа: механический с помощью индикатора и оптический.

При оптическом способе используется круглое зеркальце 12 (фиг. 4) прикрепленное к скобе 13, сквозь которую проходит игла 14 с заострениями на обоих концах. На верхний конец образца, имеющего резьоу навинчивается стальной колпачок 15 с коническим углублением на верхней плоскости, в которое упирается нижнее острие иглы 14.

Верхнее острие иглы упирается в углубление на конце пластинчатой пружины 1б, прижимающей иглу к колпачку и удерживающей таким образом зеркальце в указанном на чертеже положении.

Другой конец пластинчатой пружины неподвижно крепится к специальной стойке, установленной на корпусе статора. Таким образом, свободный конец пластинчатой пружины не может перемещаться в горизонтальной плоско" ти, и, следовательно, верхний конец иглы оказывается,неподвижным.

При отклонении ротора от первоначального положения нижний конец иглы отводится в сторону, вследствие чего игла, а вместе с ней и зеркальце 12 будут наклоняться.

На поверхность зеркальца направлен узкий пучок света, который после отражения падает на экран 17.

Во время работы машины зайчик на экране описывает в увеличенном № 78190

Фиг. 1 масштабе траекторию движения .верхнего, конца образца. Масштаб увеличения этой траектории зависит от длины иглы <н от величины пути луча до экрана.

На основании расчета наг:ряжений в образце в зави"имости от его деформации с учетом величины длины иглы и пути луча до экрана на последний наносится серия концентрических окружностей через определенные интервалы, соответствующие различным напряжениям в образце.

Движение на экране зайчика луча, отраженного от зеркальца, позволяет непрерывно вести наблюдение за напряжением, с которым испытывается образец, и за характером воздействующей на него нагрузки.

Предмет изобретения

1. Машина для испытания материалов на усталость при изгибе с применением образца в виде прямолинейного стержня, закрепляемого с одного или обоих концов и снабженного жестко укрепленным на нем цилиндрическим железным ротором, подмагничиваемым постоянным током и помещенным во вращающемся магнитном поле статора, питаемого переменным током, о тлича ющаяся тем, что подмагничивающая ротор обмотка помещена на магнитно связанном с основным статором отдельном сердечнике, непосредспвенно охватывающем исследуемый образец, с целью создания постоянного магнитного потока, направленного вдоль оси ротора.

2. Форма выполнения машины по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью испытания образца, закрепленного с обоих концов, служащие для крепления образца зажимы установлены в сферических шарикоподшипниках, допускающих свободный угловой поворот концов образца.

3. В машине по пп. 1,и 2 применение двух отдельных независимо воздействующих на образец магнитных систем, одна из которых выполнена подвижной в осевом направлении для возможности изменения точки приложения изгибающих образец усилий.

4. В машине по п. 1 применение для измерения амплитуды колебания образца подвижного зеркала, укрепленного на вертикальной ос«, установленной в опорах, одна из которых неподвижна, а вторая закреплена на свободном конце испытываемого образца.