Вибрационная машина для испытания образцов материалов на усталость Советский патент 1957 года по МПК G01N3/36 B06B1/02 

Применяемые для испытания образцов материалов на усталость вибрационные машины, выполненные в виде упругой системы, в которой возбуждают резонансное колебание для создания циклических деформаций (напряжений) образца, имеют ограниченную частоту колебаний, обусловленную реальными конструктивными соотношениями жесткостей, размеров и масс основных узлов машины, принятых из условий обеспечения достаточной прочности деталей этих узлов.

С целью повышения частоты циклов напряжения испытуемого образца, вибрационная машина, согласно изобретениго, выполняется либо с возбудителем вибрационных колебаний в электромагнитной системы, состоящей из тирзтронного генератора, управляемого датчиком посредством обратной связи с поршнями-якорями, циклически втягиваемыми в соленоид, образующий совместно с конденсатором электрический колебательный контур, либо с пневматическим возбудителем в виде цилиндра с передвигающимися в нем двумя поршнями, воздушное пространство

между которыми соедимодулирующим устройняется с ством.

На фиг. 1 представлена общая схема вибрационной машины; на фиг. 2-схема возбудителя вибраций с электромагнитной систе1мой; на фиг. . -схема пневматического вг)збудигеля; на фиг. 4-оптикомеханическое устройство для измерения амплитуды вибрации.

Из общей принципиальной схемы (фиг. 1) вибрационной машины видно, что она содержит три параллельно соединенных механических колебательных контура, замыкающихся в соответствующих целях:

а - испытуемый образец / - рычаги 2-возбудитель 3

б--испытуемый образец / - рычаги 2-ограничитель 4 и

и - и с п ы ту е м ы и о б ра з е ц / - у п ругие элементы 5-рычаги 6 и связь 7

На рычагах 2 закреплены передвижные дополнительные грузы S, предназначенные для настройки собственной частоты упругой системы в резонанс с частотой импульсов, подаваемых извне, например, от renepaiopa повышенно) частоты и пр.

Возбудитель 3 представляет собой неподвижную цилиндрическую полость, внутри которой между двух легких подвижных в направлении оси цилиндра поршиеп-якоpeii тем или иным способом возбуждается переменное силовое поле, импульсы крторого циклически сближают или раздвигают поришиякори и через соединенные с ними рычаги 2 фиводят в колебательное движение всю систему мяшнны.

Концы рычагов 2 связаны с якорями 9, введенными с малым зазором в соленоид 10.

Самовозбуждение осуществляегся тиратроном //, анидная цепь которого питается постоянным током. Рейки 72, скрепленные с рычагами 2, служат обратной связью и натяжением гибких нерастяжимых элементов (трос, лента), навитых вокруг ротора 13, и передают на него от вибрирующих рычагов колебательные движения вокруг его оси.

К ротору прикреплен подвижный элемент датчика J4, г ибрирующйй вместе с ротором. В силу этого -датчик подает на сетку тиратрона переменный потенциал с частотой колебаний упругой системы машины и со сдвигом фазы на -, вызывая зажигание тиратрона в фазе наибольшего расхождения якорей. Анод тиратрона соединен с силовой обмоткой соленоида. Параллельно обмотке включен конденсатор 15, образуя с ней электрический колебательный контур.

Емкость конденсатора подбирается так, чтобы собственная частота колебаний контура превышала в несколько раз частоту колебаний упругой системы машины. Обратные импулъсы при разраде конденсатора гасят тиратрон, но вслед за этим зажигание возобновляется. Электрические импульсы образуют в соленоиде электромагнитное поле, сближаюп1,ее якорн. В фазе наибольшего сближения датчик подает на сетку отрицательный потенциал, запирая тиратрон при оче)едном погасапии.

Описанная схема машины (фиг. 2) может быть оснащена реле 16, предназначенным для автоматического выключения машины при сокран енип амплитуд, например, при разрастании треьчипы в испыт уемом образце.

13 варианте с пневматическим возбуждением (фиг. 3) рычаги 2 соедипепы с поршнями 17 посредством полых штоков 18. Сжатый воздух подается в полость цилиндра возбудителя 19 (в пространство между поршнями) из модулятора 20. Соединенные с рычагами 2 связи 27 воздействуют па ротор 22 модулятора, приводя его в колебательные движения вокруг оси. На той же оси посажена заслонка 23, которая при своих колебаниях направляет сжатый воздух либо на выхлоп, либо через фазовариатор 24, соединенны гибким воздухопроводом с каналами в штоках поршней. .

При направлении воздуха на выхлоп имеет место эффект эжекции, п к пространству между поршнями идет волиа разрежения. Во втором случае в это прострапство направляется волна сжатия. Таким образом, между поршнями золпообразно чередуются сжатие-разрежение, вызывающие поочередное расхождение и сближение поршней, а вместе с этим и колебание рычагов 2 и всей упругой системы машины.

Помимо описанных выше электромагнитного и пневматического возбудителей, могут быть и другие, например, паровые, газовые и пр.

Для измерения амплитуды вибрации предлагается оптико-механическое устройство, представленное на фиг. 4. Шкала 25 после отражения от зеркала 26 объективом 27 в увеличенном виде вроектируется на экране 28. Зеркало 26 вибрирует вместе с ротором 13 датчика (фиг. 2) или 22 (фиг. 3), с осью которого совмешен центр дуги П1калы. Благодаря этому, вибрируел- также спроектированное изображение. При отсутствии вибрации в визуальном окне 29 проектируется середина шкалы. При

вибрации с максимальной амплитудой в этом окне будут проектироваться стробоскопически совмещенные нулевое и максимальное деления шкалы.

Правильная установка , достигается поворотом диска 30 с укренлеиной на нем спиралью 31, по которой скользит шкала, изменяя размер радиуса.

Применение того или иного способа возбуждения или самовозбуждения не меняет общей схемы машины, представленной на фиг. 1.

Предмет изобретения

1, Вибрационная машина для испытания образцов материалов на усталость, снабженная упругой системой возбуждения резонансных колебаний для создания циклических напряжений образца, отличающаяся тем, что, с целью повьипения частоты циклов напряжения или деформации образца, она выполнена с возбудителем вибрационных колебаний в виде электромагнитной системы, состояшей из тиратроиного генератора, управляемого соответствующим датчиком посредством обратиой

связи с порщиями-якорями, циклически втягиваемыми в соленоид, образующий совместно с конденсатором электрический колебательный контур.

2.Форма выполнения маи1ины по II. I, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью исиользования пневматического эффекта, она выполнена с возбудителем вибрационных колебаний в виде пневматического модулятора с заслонкой, поворачиваемой посредством обратной связи с поршнями-якорями в положения, при которых сжатый воздух направляется заслонкой на выхлоп или в цилиндр возбудителя через фазоварпатор, соединенный гибким воздухопроводом с каналами в поршнях-якорях.

3.Форма выполнения машины по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю пхая с я тем, что она выполнена с оптикомеханическ11м устройством для измерения амплитуды деформации или напряжения испытуемого образца, имеющим в оптической системе зеркало, отражающее через объектив дугообразную шкалу на экран и вибрируюп ее совместно с ротором датчика, с осью которого совмещен центр дуги шкалы.

///7/////1:////////. .jj-.

Фиг. 2

1i

„