Устройство для суммирования числа циклов нагружения детали Советский патент 1986 года по МПК G01N3/32 

«1

Изобретение относится к испытаниям на усталость и может быть использовано для регистрации чисел циклов напряжений заданных амплитуд в детали машины, находящейся в условиях циклического нагружения.

Цель изобретения - повышение достоверности в условиях циклических деформаций с постоянным средним значением за счет суммирования циклов заданных амз литуд.

На фиг. 1 изображено устройство для суммирования числа циклов нагружения | на фиг. 2 - то же, вид сверху на фиг. 3 - вид А на фиг, 2.

Устройство для суммирования числа 1ДИКЛОВ нагружения детали содержит корпус 1 устройства, закрепленный на детали .2 с установленным на нем усилителем 3 перемещений, с несколькими сумматорами перемещений, каждый из которых состоит из опоры 4 с призматическим пазом, валика 5, расположенного в пазу опоры 4, рычажка 6, прижатого к валику 5 штоком 7. Прижатие рычажка 6 штоком 7 осуществляется через ведущую пружину 8, предварительно прижатую к ведомой пружине 9, которая в свою очередь предварительно прижата к рычажку 6, последний расположен между регулируемьпчи ограничителями 10 и 11 размахов, закрепленными на рамке 12 ограничителя 10 Усилитель 3 выполнен в виде двух стержней 13, установленных симметрично под тупым углом и связанных между собой шарНИРно, например, посредством тонкой перемычки. Вторыми концами стержни посредством аналогичных шарниров связаны с корпусом 1, Последняя подвешена к корпусу 1 на плоских пружинах 14 и 15 к вторым концам стержней 13 опоры 16 и 17, которыми осуществляют фиксацию усилителя на поверхности детали. Опоры 16 и 17 прижаты прижимами 18 через шарики 19. Прижимы 18 предварительно жестко крепят на детали 2 путем приклеивания, прйпаивания и пр. Опоры 16 и 17 образуют с углублениями в детали 2 своеобразные сферические шарниры, способные прикладывать к концам усилителя 3 лишь продольную силу (если пренебречь из-за малости Моментами сил трения). Пружина 14 (или 15) снабжена тензорезистором для определения исходного состояния усилителя 3 (положение нуля прибора после крепления на детали 2.

Лля нагружения валиков 5 крутянш ми моментами установлен привод, выполненный в виде фрикционного храпового механизма, состоящий из диска 20, жестко закрепленного на оси 21, установленной в двух подшипниках 22. На диск 20 одета легкая рамка 23, прикасающаяся к его цилиндрической поверхности захватами 24 и 25. Захваты выполнены в форме цилиндрических тел, жестко закрепленнкых на рамке 23. Последняя с помощью пружины 26 постоянно прижата к цилиндрической поверхности диска 20. Выступаюш;ий конец рамки 23 с помощью штанги 27 связан с первыми концами стержней 13 усилителя 3. Пружина 28 осуществляет постоянное прижатие конца рамки 23 к штанге 27, а штанги - к усилите0 лю 3. Ось 21 диска 20 пропущена

сквозь трубчатые валики 5 сумматоров, расположенные в ряд по всей ширине прибора. Па оси 21 жестко закреплены поводки 29, способные вращать фрик5 ционные муфточки 30, одетые на валики 5 сумматоров. Муфточка 30 выполнена в виде пружинящей петли, охватывающей валик 5 сумматора с двух сторон и прижимающейся к его цилиндрической поверхности. Диск 20 соединен с пластиной 31. Валики 5 сумматоров снабжены стрелками 32 для привода счетчиков числа их оборотов.

Устройство для суммирования числа циклов нагружения работает следующим образом.

Перед установкой на деталь 2 прибор предварительно настраивают. Специальными устройствами с большой точностью выставляют упоры 10 и 11, после чего жестко фиксируют в рамке 12. При этом задают как зазор между ограничителями 10 и 11, так и положение этого зазора вдоль штока 7. В каждом сумматоре этот зазор устанавливают с соответствующим сдвигом относительно зазоров в соседних сумматорах.

В процессе крепления устройства на деталь 2 возможно относительное смещение опор 16 и 17, которое многократно усилится усилителем 3. Для установления исходного нулевого положения штока 7 относительно ограничителей на пружинах 14 или 15 наклеивают тензорезисторы, которые тарируют в лабораторных условиях. С их помощью определяют исходное смещение опор 16 и 17. После этого повторная

0

5

0

5

0

5

31

тарировка закрепленного прибора на детали 2, например, путем нагруже- ния объекта известными нагрузками необязательна, что значительно упрощает процесс измерений.

При циклических нагружениях деталь 2 iifiKnmecKH деформируется. Расстояние между опорами 16 и 17 изменяется. Относительное перемещение опор 16 и 17 многократно усиливается и сообщается штоку 7, который, начиная с определенного положения, поворачивает рычажок 6 сумматора от упора до упора. Дальнейшее движение штока сопровождается деформацией жестко-упругой связи рьиажка 6 со штоком 7. При вращении рычажка 6 в сторону приложения крутящего момента приложенного к валику 5 приводом, валик 5 вращается вместе с рычажком, проскальзывая по опоре 4, При вращении рычажка 6 в обратном направлении валик 5 покоится относительно опоры 4, Колебания рычажка 6 между ограничителями 10 и 11 вызывают прерывистое вращение валика 5 на одинаковые углы за каждым циклом. Общий угол поворота валика 5 за любой интервал времени, пропорциональный числу поворотов рычажка 6 за то же время, т.е числу циклов нагружения детали 2 вьййе уровня, при котором шток 7 начинает отрывать рычажок 6 от ограничителя 11. При перемещении штока 7 в том интервале, где рычажок может двигаться между ограничителями 10 и 11, ведущая пружина 8 прижата к ведомой пружине 9, а та в свою очередь к рычажку 6, образуя одно общее целое с рычажком. После остановки рьисачка 6 ограничителем 11 и продолжения движения штока 7 ведущая пружина 8 отрывается от ведомой 9 после превышения силы предварительного их прижатия и прогибается, образуя податливую связь штока 7 с рычажком 6. При обратном ходе штока 7 ведущая пружина 8 сначала восстанавливает свою первоначальную форму, затем восстанавливается сила предварительного прижатия ведущей пружины 8 к ведомой 9, после чего начинает двиг аться рычажок 6 от ограничителя 11 до ограничителя 10. После остановки рычажка 6 ограничителем 10 ведущая пружина 8, усиливая давление на ведо мую пружину 9, отрывает ее от упора на остановивЩемся рычажке 6. Обе

10

ts

20

25

59

5

30

5

0

5

5

1444

пружины прогибаются, образуя податливую связь штока 7 с рычажком 6.

При возвратно-поступательном перемещении центральной перемычки усилитель 3 перемещений с помощью штанги

27сообщает рамке 23 колебательное движение. Так как усилия, сообщающие рамке 23 колебательное движение, прикладываются штангой 27 и пружиной

28вблизи от захвата 25, они оказывают существенное влияние на величину сил сцепления захватов 25 и 24

с диском 20. Рамка 23 с захватами 24 и 25 расположены вблизи диаметрального сечения диска 20. При повороте рамки 23 против часовой стрелки происходит надежное защемление диска 20 между захватами 24 и 25, Диск 20 вращается как одно целое с рамкой 23, преодолевая тормозящее действие тормозной пластины 31. При повороте рамки 23 по часовой стрелке прижатие захвата 25 к диску 20 существенно уменьшается. Рамка 23 с захватами 24 и 25 скользит по поверхности диска 20, удерживаемого в неподвижном состоянии тормозной пластинкой 31. В процессе колебаний перемычки усилителя 3 осуществляется прерьгоистое вращение диска 20 с осью 21 и закрепленными на ней поводками 29. Поводки 29 сообщают вращение муфточкам 30, которые, частично проскальзывая по поверхности валиков 5, прикладьгеают к ним крутящие моменты, необходимые для нормальной работы сумматоров.

Для чета числа оборотов валиков 5 за любой интервал времени могут служить любые счетчики (не показаны) . Их привод осуществляют, например, с помощью стрелки 32.

Во избежание передачи усилителю 3 других нагрузок, кроме продольной (например, моментов сил, возникающих в контакте опор 16 и 17с углублениями при произвольной деформации детали 2), конец усилителя 3 закрепляют на жесткой рамке, подвешенной к корпусу 1 на пружинах 14 и 15. Благодаря подвеске стержни 13 могут перемещаться только вдоль корпуса 1, образуя весьма жесткую систему при других перемещениях, чем удерживают опору 16 от этих перемещений. При других перемещениях опоры 16 возможны были бы перекосы усилителя 3 в поперечном направлении, искривление линии, вдоль которой опираются штоки 7 набора сумматоров.

Формула изобретения

1. Устройство для суммирования числа циклов нагружения детали, содержащее корпус с подвижными опорами для испытуемой детали, установленные на нем сумматоры перемещений с приводами «и связанные с последними счетчики чисел оборотов с упругими прижимами, отличающеес я тем, что, с целью повьшения до

стоверности в условиях циклических деформаций с постоянным средним значением, устройство снабжено усилителем перемещений, выполненным в виде

6

2591446

двух щарнирно соединенных друг с другом первыми концами симметрично установленных стержней, второй конец каждого из которых шарнирно связан J с соответствующей опорой и подвижного штока, установленного на оси симметрии стержней, свободный конец которого предназначен для взаимодействия с первыми концами стержней при to их подъеме, причем шток кинематически связан с упругими прижимами, а приводы кинематически связаны с опорами.

2 Устройство поп,1, о т л и - 15 чающееся тем, что каждый привод выполнен в виде фрикционного храпового механизма, кинематически связанного со штоком.

г г) гг

Редактор Н.Марголина

сЙигЗ

Составитель М.Добромыслов

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 5114/41Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к ист.|та- ниям на усталость, может быть использовано для регистрации чисел циклов напряжений заданных амплитуд в детали машины, йаходящейся в условиях циклического нагружения, и позволяет повысить достоверность в условиях циклических деформаций с постоянным средним значением за счет суммирования циклов заданных амплитуд. При циклическом нагружении детали изменяется расстояние между опорами усилителя деформаций, расположенного в корпусе устройства и состоящего из двух стержней, соединенных первыми концами симметрично друг с другом, а вторыми концами - с опорами, и вертикального штока, который, взаимодействуя со стержнями, перемещается по вертикали и вызывает деформацию упругих прижимов, в результате чего поворачиваются валики счетчиков циклов. Привод осуществляется фрикционным храповым механизмом, кинематически связанным со штоком, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. IND ел