Изобретение относится к механическим испытаниям изделий, а именно к устройствам для вибрационных усталостных испытаний одногофровых сильфонов на циклическую осевую деформацию и изгиб.
Известно устройство для испытаний сильфонов на циклическую прочность по Авторскому свидетельству №903639, F16J 3/04; G01M 13/00, 13.02.1980. Устройство содержит корпус, в котором выполнен канал для подвода среды внутрь сильфона и установлены втулка и приводной орган, содержащий цилиндр с плунжером, образующим рабочую камеру, шток, регуляторы для установки величины хода сильфона, образованные на концах штока, один из которых выполнен в виде винтовой пары, а другой - в виде упора, и каналы для подачи пульсирующей среды в рабочую камеру. Шток размещен во втулке, которая неподвижно установлена на корпусе и на которой установлен цилиндр, связанный с ней винтовой парой. Причем между втулкой и штоком образована промежуточная камера, а каналы для подачи пульсирующей среды выполнены в штоке и втулке и соединены между собой через промежуточную камеру.
Устройство позволяет производить независимую установку величины хода сильфона на сжатие и на растяжение, однако, имеет ограниченные функциональные возможности и не позволяет проводить испытания сильфона при деформации сильфона по собственным формам колебаний при сжатии-растяжении и при изгибе и высокой частоте нагружения.
Наиболее близким к настоящему изобретению является «Устройство для циклических испытаний образцов в режиме автоколебаний» по Патенту RU №2196315 (G01N 3/38, G01N 3/32, 2000.04.20), содержащее соосные пассивный и активный захваты для образца, магнитоэлектрический привод, выполненный в виде постоянного магнита, и расположенную в его поле приводную катушку, предназначенную для взаимодействия с активным захватом, связанные последовательно фотодатчики, триггер и усилитель, подключенный к приводной катушке, и закрепленную на активном захвате шторку для перекрытия светового потока осветителя фотодатчика, приводная катушка выполнена в виде рамки с закрепленной на ней осью и подвижными опорами, в которых с возможностью вращения установлена эта ось, дополнительно снабжено блоком фиксации, жестко связанным с активным захватом, для крепления образцов в радиальном направлении с возможностью перемещения их перпендикулярно оси вращения.
Блок фиксации образцов в радиальном направлении содержит основание, имеющее вид детали типа втулка с двумя ступенями, торцевая поверхность ступени большего диаметра имеет радиальные пазы со стороны ступени меньшего диаметра, диаметральная поверхность меньшей ступени имеет радиальные резьбовые отверстия, упругий элемент из эластичного материала, выполненный в виде сегмента, с отверстием в центре, в которое запрессована металлическая втулка, и торцевыми выступами, входящими в радиальные пазы основания, распределительный элемент, выполненный также в виде сегмента из металлического материала с отверстием, соосным с отверстием упругого элемента, в соосные отверстия распределительного и упругого элементов вставлен прижимной элемент, кроме того, блок фиксации образцов в радиальном направлении снабжен крышкой с центральным отверстием, соосным с отверстием основания, жестко связанной с основанием.
Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет ограниченные функциональные возможности и не может быть использовано для испытаний одногофровых сильфонов.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании устройства для испытания одногофровых сильфонов на циклическую прочность в режиме автоколебаний при осевой деформации сжатия-растяжения и при изгибе, соответствующей собственным формам колебаний сильфона.
Для решения этой задачи в устройстве для циклических испытаний одногофровых сильфонов в режиме автоколебаний, содержащем соосные пассивный и активный захваты, установленный на раме магнитоэлектрический привод с тягой, предназначенной для взаимодействия с активным захватом, и блок управления приводом, блоками фиксации сильфона, имеющими вид детали типа втулка с двумя ступенями, соединенными с захватами, цилиндрические части сильфона закреплены на ступенях большего диаметра, а захваты установлены в ступенях меньшего диаметра.
Кроме того, в устройстве цилиндрические части сильфона закреплены на ступенях большего диаметра кольцами, выполненными из волокнистых композиционных материалов методом намотки, например послойной укладкой стекловолокна.
Дополнительно, в устройстве между кольцами и цилиндрическими частями сильфона установлены Г-образные в радиальном сечении втулки.
Кроме того, в устройстве пассивный захват выполнен в виде цангового крепления.
Дополнительно, в устройстве ступень для активного захвата выполнена внутри ступени большего диаметра.
Кроме того, в устройстве на блоке фиксации сильфона с активным захватом закреплена дополнительная масса, расположенная между втулками, сдвигающая центр инерции блока с активным захватом на ось симметрии поперечного сечения сильфона.
Дополнительно, в устройстве на тяге установлен акселерометр, соединенный с блоком управления.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в создании надежного инструмента для ускоренных циклических испытаний одногофровых сильфонов в одинаковых условиях нагружения различных образцов осевыми или изгибными нагрузками, обеспечивающего получение оперативных и стабильных данных по циклической стойкости одногофровых сильфонов в процессе их производства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 показан общий вид устройства;
на фиг.2 показан вариант закрепления сильфона в устройстве.
Устройство содержит раму 1, установленный на ней магнитоэлектрический привод 2 с тягой 3, соединенной с активный захватом 4, блок управления 5. Соосный с активным захватом 4 пассивный захват 6 в виде цангового крепления закреплен на раме 1. Сильфон 7 установлен на блоках фиксации, выполненных в виде двухступенчатых втулок 8 и 9. На ступени 10 большего диаметра втулки 8 закреплена цилиндрическая часть 11 сильфона 7, а на ступени 12 меньшего диаметра втулки 8 закреплен пассивный захват 6. На ступени 13 большего диаметра втулки 9 закреплена цилиндрическая часть 14 сильфона 7, а на ступени 15 меньшего диаметра втулки 9, выполненной внутри ступени 13 большего диаметра, закреплен активный захват 4.
Цилиндрические части 11 и 14 сильфона 7 закреплены на ступенях 10 и 13, соответственно, кольцами 16, выполненными из волокнистых композиционных материалов методом намотки, например послойной укладкой стекловолокна.
В варианте закрепления сильфона, показанном на фиг.2, между кольцами 16 и цилиндрическими частями 11 и 14 сильфона установлены Г-образные в радиальном сечении втулки 17.
На ступени 15 втулки 9 закреплена дополнительная масса 18, расположенная между втулками 8 и 9, которая сдвигает центр инерции втулки 9 на ось симметрии поперечного сечения сильфона.
На тяге 3 установлен акселерометр 19. Блок управления 5 соединен кабелем 20 с приводом 2 и проводом 21 с акселерометром 19.
В варианте крепления привода 2 к раме 1 привод 2 с тягой 3 и акселерометром 19 может быть установлен в обозначенную пунктиром на фиг.1 позицию 22.
Работа устройства происходит следующим образом.
Для проведения циклических испытаний при осевом нагружении сильфона 7 на привод 2 по кабелю 20 подается переменное напряжение от блока управления 5. Блок управления 5 автоматически или вручную настраивается на собственную частоту осевых колебаний сильфона 7 и поддерживает режим осевых резонансных автоколебаний сильфона 7 с заданной амплитудой, определяющей максимальный уровень переменных напряжений в сильфоне 7 при осевом нагружении.
Минимальный разброс максимальных напряжений в сильфоне 7 при испытаниях различных образцов и получение надежных и стабильных результатов испытаний обеспечивается установкой между кольцами 16 и цилиндрическими частями 11 и 14 сильфона 7 Г-образных в радиальном сечении втулок 17.
Нагружение сильфона 7 с собственной частотой его осевых колебаний, которая имеет, как правило, большую величину, позволяет быстро набрать испытательное число циклов и сократить время испытаний. Эта частота и амплитуда колебаний в пределах небольших отклонений, связанных с изменением внешних условий (температуры) или упрочнением материала сильфона 7, автоматически поддерживается блоком управления 5 по сигналу, поступающему по проводу 21 с акселерометра 19. При возникновении усталостного разрушения сильфона 7 в виде трещины происходит значимое изменение собственной частоты колебаний сильфона 7 и соответствующее изменение сигнала акселерометра 19, по которому блок управления 5 останавливает испытание и показывает выполненное число циклов при осевом нагружении сильфона 7, амплитуду и частоту проведенных испытаний.
Для проведения циклических испытаний при изгибном нагружении сильфона 7 на привод 2 по кабелю 20 подается переменное напряжение от блока управления 5. Блок управления 5 автоматически или вручную настраивается на собственную частоту изгибных колебаний сильфона 7 и поддерживает режим резонансных изгибных автоколебаний с заданной амплитудой, определяющей максимальный уровень переменных напряжений в сильфоне 7 при изгибном нагружении. При изгибном нагружении сильфона 7 за счет выбора величины и формы дополнительной массы 18 центр инерции колеблющегося узла с активным захватом 4 смещается на ось симметрии поперечного сечения сильфона 7, что обеспечивает симметричное нагружение сильфона 7 при циклических испытаниях на изгиб. Нагружение сильфона 7 с собственной частотой его изгибных колебаний, которая имеет, как правило, большую величину, позволяет быстро набрать испытательное число циклов и сократить время испытаний. Настроенная частота и амплитуда колебаний сильфона 7 в пределах небольших отклонений, связанных с изменением внешних условий (температуры) или упрочнением материала сильфона в процессе испытаний, автоматически поддерживается блоком управления 5 по сигналу, поступающему по проводу 21 с акселерометра 19. При возникновении усталостного разрушения сильфона 7 в виде трещины происходит значимое изменение собственной частоты колебаний сильфона 7 и соответствующее изменение сигнала акселерометра 19, по которому блок управления 5 останавливает испытание и показывает выполненное число циклов при изгибном нагружении сильфона 7, амплитуду и частоту проведенных испытаний.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ В РЕЖИМЕ АВТОКОЛЕБАНИЙ | 2000 |
|
RU2196315C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ | 2000 |
|
RU2193767C2 |
Установка для испытания образцов на циклическую усталость с возможностью регистрации сигналов акустической эмиссии | 2020 |
|
RU2755408C1 |
Устройство для циклических испытаний образцов в режиме автоколебаний | 1985 |
|
SU1441248A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОГОФРОВОГО СИЛЬФОНА | 1999 |
|
RU2192325C2 |
Центробежная установка для испытания образцов материалов при динамическом нагружении осевой и крутящей нагрузками | 1986 |
|
SU1428992A1 |
Устройство для испытания на фреттинг-усталость образцов материаов | 1989 |
|
SU1727035A1 |
Установка для циклического нагружения образцов материалов | 1989 |
|
SU1672284A1 |
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТИНЧАТОГО ОБРАЗЦА НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2009 |
|
RU2418284C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОПРАВКИ ОДНОГОФРОВЫХ СИЛЬФОНОВ | 2004 |
|
RU2277131C9 |
Изобретение относится к механическим испытаниям изделий, а именно к устройствам для вибрационных усталостных испытаний одногофровых сильфонов на циклическую осевую деформацию и изгиб. Устройство для циклических испытаний одногофровых сильфонов в режиме автоколебаний содержит соосные пассивный и активный захваты, установленный на раме магнитоэлектрический привод с тягой, предназначенной для взаимодействия с активным захватом, и блок управления приводом, блоками фиксации сильфона, имеющими вид детали типа втулка с двумя ступенями, соединенными с захватами. Причем цилиндрические части сильфона закреплены на ступенях большего диаметра, а захваты установлены в ступенях меньшего диаметра. Цилиндрические части закреплены кольцами, выполненными из волокнистых композиционных материалов методом намотки, например послойной укладкой стекловолокна, а между кольцами и цилиндрическими частями установлены Г-образные в радиальном сечении втулки. В устройстве пассивный захват выполнен в виде цангового крепления, а ступень для активного захвата выполнена внутри ступени большего диаметра. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Стенд для усталостных испытаний сильфонов | 1981 |
|
SU977979A1 |
Устройство для циклических испытаний образцов материалов в газовой среде или вакууме | 1985 |
|
SU1348710A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИЛЬФОНОВ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ | 1998 |
|
RU2156392C1 |
JP 59092329, 28.05.1984 | |||
JP 58082143, 17.05.1983. |
Авторы
Даты
2008-06-27—Публикация
2006-09-28—Подача