Установка для испытания образцов на усталость повторными ударами Советский патент 1986 года по МПК G01N3/34 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания образцов различных материалов при нагруже- нии их повторными ударами.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей установки пу- тем обеспечения возможности исследования упругого восстановления при различных деформациях образца, а также регулирование скорости нагружения образца.

На фиг. 1 схематично показана уста- новка для испытания образцов на усталость повторными ударами; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Установка содержит основание 1, установленный на нем горизонтальный вал 2, привод вращения вала 2, захваты 3 и 4 для образца 5, имеющие хвостовики 6, и нагружающее устройство. Привод вращения состоит из двигателя 7 с редуктором 8, упора 9, эксцентрично закрепленного на валу редуктора 8, взаимодействующей с упором 9 рамки 10, у которой сторона 11 может смещаться винтом 12, зубчатой рейки 13, соединенной с рамкой 10, и установленной на валу 2 щестерни 14, входящей в зацепление с рейкой 13. Нагружающее устройство состоит из грузов 15 и 16. соединенных между собой жесткой тягой 17 и размещенных в направляющих трубах 18 и 19, укрепленных соосно одна другой на валу 2, силовой пружины 20, установленной в торце трубы 19 и взаимодействующей с грузом 16, и поджимающего устройства в виде двух подпружиненных клиньев 21, взаимодействующих с обращенной к ним поверхностью захвата 4, хвостовик 6 которого выступает над поверхностью клиньев 21 для взаимодействия с грузом 16. На направляющих трубах 18 и 19 установлены фиксаторы 22 и 23 положения грузов, взаимодействующие с установленным на основании 1 упором 24. Фиксаторы 22 и 23 установлены с возможностью изменения их положения вдоль оси труб 18 и 19 для соответствующего изменения высоты подъема грузов 15 и 16 и регулирования этим силы ударов.

Установка снабжена также набором пружин 25 с различной жесткостью, устанавливаемых поочередно при необходимости между опертым на заплечики трубы 18 захва- том 3 и грузом 15. На трубах 18 и 19 размещены устройства (не показаны) для регистрации высот отскоков грузов 15 и 16.

Установка работает следующим образом.

Включают двигатель 7 и через редуктор 8 вращают против часовой стрелки упор 9, смещающий рамку 10 и зубчатую рейку 13, которая через шестерню 14 поворачивает вал 2 на 180°. При этом направляющие трубы 18 и 19 поворачиваются вместе с валом 2 против часовой стрелки на 180°, и когда ось труб занимает вертикальное положение, фиксатор 23 взаимодействует с упором 24 и освобождает груз 16. Падая вниз

вместе с грузом 15 и тягой 17, груз наносит удар по хвостовику 6 захвата 4. В момент удара за счет упругой и остаточной деформации образца 5 между захватом 4 и клиньями 21 образуется зазор, который ликвидируется при перемещении клиньев 21 под действием поджимающих пружин. Это устраняет реализацию энергии упругой деформации образца 5 и отскок грузов 15 и 16 осуществляется под действием только упругих деформаций самих грузов и деталей установки. С момента падения грузов 15 и 16 упор 9 продолжает вращательное движение, не взаимодействует с рамкой 10 до тех пор, пока он не подойдет к стороне 11 рамки 10. Все это время трубы 18 и 19 сохраняют вертикальное положение, а фиксатор 22 стопорит грузы 15 и 16, удерживая груз 15. С момента контакта упора 9 со стороной 11 рейка 13 перемещается в обратном направлении и поворачивает через шестерню 14 вал 2 и трубы 18 и 19 на 180° по часовой стрелке. При достижении вертикального положения труб 18 и 19 фиксатор 22 взаимодействует с упором 24 и освобождает грузы 15 и 16, а упор 9 к этому времени выходит из контакта со стороной 11 рамки 10. Грузы 15 и 16 устремляются вниз, сжимают пружину 20 и наносят удар по хвостовику захвата 3. При этом образец 5 деформируется на величину, пропорциональную силе удара, часть энергии удара идет на необратимые деформации, часть энергии удара переходит в упругую энергию образца 5, которая переходит затем в работу по подъему грузов 15 и 16 в форме их отскока. По известной массе грузов 15 и 16, высоте их падения, характеристике пружины 20 и зафиксированной высоте отскока определяют работу упругого восстановления образца 5 после первого удара.

После отскока грузы 15 и 16 наносят повторный удар меньшей силы и так далее с уменьшающейся силой ударов вплоть до остановки грузов. В результате получают зависимость энергии упругого восстановления образца 5 при уменьшающейся силе ударов, т. е. на различных участках модуля разгрузки при фиксированной деформации образца. Во время нанесения повторных ударов упор 9 проходит путь от горизонтального положения, при котором он вышел из контакта со стороны 11 до контакта с противоположной стороной рамки 10, и за это время трубы

18и 19 сохраняют вертикальное положение. Затем рейка 13 вновь вращает трубы 18 и

19против часовой стрелки, грузы 15 и 16 наносят новый одиночный удар, клинья 21 фиксируют новую деформацию образца 5. Последующая серия уменьщающихся ударов уже приходится на образец 5, имеющий иное соотношение между упругой и остаточной деформациями, так как доля остаточной деформации увеличилась при повторном одиночном ударе. Таким образом, чередуя одиночные удары с сериями затухающих ударов, получают зависимость работы упругого восстановления материала образца от его деформации и от величины импульса силы. Для изучения зависимости работы упругого восстановления от скорости нагружения перед опытом устанавливается пружина 25, и при нанесении серии повторных ударов каждый удар передается на образец 5 через пружину 25. В зависимости от характериститягой и взаимодействующих с захватами, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей установки путем обеспечения возможности исследования упругого восстановления при различных деформациях образца, она снабжена двумя направляющими трубами с фиксаторами для грузов и заплечиками в одной из труб для захвата, силовой пружиной, установленной в торце другой трубы и взаимодействующей

ки пружины 25 (жесткости, длины) изме- Q с размещенным в ней грузом, и поджиманяется время приложения нагрузки, а значит, и скорость нагружения образца 5.

Для регулирования времени выдержки материала образца 5 под нагрузкой между ударами изменяют эксцентриситет упора 9 и

ющим устройством в виде двух подпружинен ных клиньев, взаимодействующих с вторым захватом и установленных в плоскости, перпендикулярной оси захватов, при этом захваты выполнены с хвостовиками, обращенными

расстояние от стороны 11 до противополож-15 в полость труб, а привод вращения выной стороны рамки 10, исходя из условияполнен в виде установленной на валу шесобеспечения заданных перемещений рейки 13терни с зубчатой рейкой, прямоугольной

в обоих направлениях.рамки с регулируемым расстоянием между

парой параллельных сторон, связанной

Формула изобретения

20

с рейкой, и упора, эксцентрично закреплен20

ного на оси вращения и взаимодеиствую1. Установка для испытания образцов нащего с рамкой.

усталость повторными ударами, содержа-2. Установка по п. 1, -отличающаяся

щая основание, установленный на нем го-тем, что, с целью регулирования скорости

ризонтальный вал, привод вращения вала,нагружения образца, она снабжена набором

захваты для образцов, связанные с валом,js сменных силовых пружин с различной жести нагружающее устройство, имеющее два ра-костью, размещаемых между опертым на

диально расположенные груза, связанныхзаплечики захватом и грузом.

тягой и взаимодействующих с захватами, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей установки путем обеспечения возможности исследования упругого восстановления при различных деформациях образца, она снабжена двумя направляющими трубами с фиксаторами для грузов и заплечиками в одной из труб для захвата, силовой пружиной, установленной в торце другой трубы и взаимодействующей

с размещенным в ней грузом, и поджимающим устройством в виде двух подпружинен ных клиньев, взаимодействующих с вторым захватом и установленных в плоскости, перпендикулярной оси захватов, при этом захваты выполнены с хвостовиками, обращенными

20

с рейкой, и упора, эксцентрично закрепленного на оси вращения и взаимодеиствуюфиг-.З

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширить эксплуатационные возможности установки путем обеспечения исследования упругого восстановления при различных величинах деформации образца. Для этого в соосных трубах (Т) 18 и 19 нагружаюш.его механизма расположены соединенные тягой грузы (Г) .15 и 16. В полости Т 18 и 19 входят хвостовики захватов 3 и 4. Поджимающее устройство в виде двух подпружиненных клиньев 21 взаимодействует с 3 4. В торце Т 19 установлена силовая пружина 2, взаимодействующая с Г 16. Фиксаторы на Т 18 и 19 взаимодействуют с вертикальным упором и, перемещаясь вдоль Т, изменяют высоту подъема Г, регулируя силу удара. Перемещением клиньев 21 устраняется реализация энергии упругой деформации образца 5 при отскоке 7. Чередование ударов по различ- нь1м захватам обеспечивается эксцентрико- вь1м приводом в виде установленной на валу редуктора 8 шестерни 14 с зубчатой рейкой 13, связанной с прямоугольной рамкой 10 и взаимодействующим с ней эксцентричным упором. Меняя расстояние между сторонами рамки 10 и эксцентриситет упора рамки 10, регулируют время выдержки образца под нагрузкой. Для регулирования скорости нагру- жения между захватом 3, опертым на заплечики в устье Т 18, и Г 15 размещен набор сменных силовых пружин 25 с различной жесткостью. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. i (Л ГЗ Ю П 12 /I / к (О 05 4 СА: да/г.