Испытательная машина Советский патент 1960 года по МПК G01N3/38 

Известны испытате.чьлые машины с у.чектрохиилитным возбуждением колебаний, предназначенные для испытания конструкционных материалов на усталость. Однако эти машины обычно не обеспечиваюг получение высоких значений амплитуды деформации и стабилизацию заданной амнлитуды колебаний до раз1)ушения образца.

Предложенная испытательная ман1ина свободна от этих недостатков. Достигается это тем, что ее э;гектромагнитнын возбудитель колебаний выполнен из двух Е-образных сердеч}гиков с обмотками на всех кернах. обмотки, расположенные на среднИХ кернах, питаются ПОСТОЯНТ1ЫМ током, а обмотки, расположенные на крайних кернах,-переменным током. Против средних кернов находится якорь, расположенный таким образом, что зазоры между якорем и среднимм кернами остаются при колебаниях неизменными, а переменное магнитное поле боковых зазо-ров возбуждает колебания якоря.

Па фиг. 1 схематически изо-бражеиа описываемая машина а вертикальном разрезе; на фиг. 2-то же, сечение по оси А-А на фиг. 1; на фиг. 3-тоже, сечение но 5-5 }га фиг. 1; на фиг. 4-электрическая схема машины.

Па массивной плите / (фиг. 1), снабженной полостью для охлаждения, установленыг неподвижный захват 2, рабочая камера 3, кронштейны для крепления рычажного нагружаюш,его устройства 4 л электромагниты 5 вибратора. Внутри камеры 3 устанав;гивается герметизированная нагревательная печь 6 (фиг. 2) и насос-мешалка 7. Через натрубки 8 в направлении, указанном на чертеже стрелками, осушествляется наполнение и выпуск той среды, в которой должны нроводпться испытания. Верхняя часть камеры 3 переходит в колоден, служащий как для .установки испытуемого образца 9, так и для предотвращения попадания рабочей среды, залолняющей камеру (кроме газообразной), на сильфон. Сильфон, соединяя колодец с якорем 10 вибратора, обеспечивает герметизацию рабочего обт:,ема в месте ввода образца. Сильфон охлаждается через патрубки //.

130226 .- 2 Та/кое выполнение рабочей каме)ь обеспечивает:

а)Испытание материалов -в любой среде и в потоке среды,

б)вы 5авнивание температуры в камере, а е.гедовате.чьно, стабильность температ ы образца и

в)осуществление програ.ммиро.чания по температуре за счет соединения патрубков S через холодильник при одновременном нзмененин мошдости, потребляемой печью.

Вибратор состоит из двух Е-образпых эл ектромагнитов 5 (фиг. 3) с башмаками па боковых магнитопроводах и якоря W, образованного двумя башмаками 12, соедииепнымя тра-версой- J3. Траверса снабжена подвижным захватом для крепления образца.

На боковые магпитопроводы надеты соединенные последовательно катушки /Ci и Кз, питаемые переменным током, а на центральный магнитонровод надета катунжа К. питаемая постоянным током.

При нижнем положении переключателя П (фиг. 4) вибратор осуш,еетвляет крутильные колебания образца 9, в верхнем по;гожении-колебания изгиба.

При равенсттзе за.зорой б и б в обеих половинах вибратора магнитная индукция, создаваемая катушками постоянного тока в этих зазорах, будет равной и одного знака (в случае нзгибных, поперечных колебаний) или противоположного Знака (в случае крутильных колебаний) .

Магнитная индукция, создаваемая в зазорах б переменным током, будет складываться с магнитной индукцией, созданной в этом же зазоре ностоянным током, или вычитаться из нее.

При Параллельном питании обоих электромагнитов переменнььм током магнитная индукция, создаваемая этим током е зазорах б, будеТ одинаковой по величине (если катушки обеих половин вибратора имеют одинаковое число витков) и по знаку.

При одновременном включении всех катушек в зазоре б будет действовать суммарная индукция, обеспечивающая притяжепие якоря к башмачкам.

Па фиг 4 изображено мгновеньюе распределение индзиции в зазорах б к б в случае Kpyi-ильпых ко,теба11ий. Как видно из схемы, в зазоре а и б индукция падает, а в зазоре а и б-растет (при постоянной величине индукции в зазоре ей в ). Это обеспечивает поворот якоря W (фиг. 1) вокруг оси АА против часовой стрелки. В случае изгибных, поперечных колебаний индукция будет расти в зазоре а и а (б и б ), а в зазоре бб (аа)-падать, обеспечивая перемещение якоря 10 либо вверх, „тибо вниз.

Так как сила притяжения якоря к башмакам электромагнита пропорциональна величине магнитной индукции, действующей в зазоре, то описанная конструкция вибратора позволяет менять плавно на ходу а.мплитуду колебаний за счет изменения величины тока, проходяи его через катушки э,тект)омагнита. Кро.ме того, частота колебаний образца будет равной частоте переменного тока, питающего э.;1ектромагниты.

Питая электромагниты генератором с регулируемой частотой или подбирая собственную частоту системы образец-т|)аверса с башмаками, можио добиться совпадения co6ciвенной частоты системы Vw,,, с частотой генератора (К,„:

c,.fm л-«

При.ЭТОМ получают .максимальное значение а.мплитуды колебаний, которое будет тем бо.лыие, чем меньше затухан.ие системы. Пепосредственное соединение якоря с испытуемым образцом позволяет проводить испытания при величине затухания, обусловливаемой только самим образцом (потерями в сильфоне можно принебречь).

Поэтому преимуществом вибратора и машины в целом является также возможность -по.тучать значите.чьные амплитуды ко.тебаний при кезначителыЮМ ра ходе энергии.

Другим преимуществом является возможность изменения амплитуды Колебаний за счет изменения величины тока, проходящего через катуШКИ электромагнита, без отклонения от резонаясной частоты и бе;, изменения мощности источника переменного напряжения. Последнее обстоятельство дает .возможность осуществить как высокую степень стабилизации амплитуды колебаний, так и программирование, а главное очень большую глубину стабилизацнИ в обычном режиме и при программировании.

Большая глубина стабилизации позволяет сохранять заданную рмп.титуду деформации вплоть до разрушения образца, несмотря «а отклонение собственной частоты образца от частоты источника nnTaHMH. Е iTOM также заключаегся преимун1ество предложенной машины, так как почти во всех машинах резонансного типа принципиально невозможно довести образец до разрушения, вследствие отклонения собственной частоты образца от частоты генератора. Это отклонение вызы вает резкое падение амплитуды колебаний еще задолго до разрущения образца. Изменение в процессе испытаний собственной частоты образца связано с;) структурными изменениями, в материале, появлением микротрещин и т. п.

Стабилизация осуществляется при помощи реостата /,, движок которого связан с реверсивным электрическим двигателем ЗД, ynpaiv .тяемым при ПОМОН1И фотоэлектрического реле.

Программирование осуществляется через тот же реостат R за счет перемещения фотоэлемента 14 по заданной П1эограмме. Программное )еремещение фотоэлемента осуществляется кулачковым механизмом /5.

Применение одного и того же реостата R, унрощает управление режимом машины и делает ее надежной в работе.

Рычажное нагружающее устройство 4 (фиг. 1 и 2) обеспечивает задание растягивающих напряжений. Экстензометр Э, регистрирующий изменение растягивающих напряжений во времени, устанавливается между неподвижной станиной и траверсой. В качестве экстензометра может быть также применено вогнутое зеркальце 6 в совокупности, например, с фотопленкой, которое служит для стабилизации и программировапия амплитуды колебаний при помощи фотоэлемента.

Предмет и з о б р е т е Н и я

Испытательная мащина д.тя испытания конструкционных материалов на усталость с электромагнитным возбуждением колебаний, отличающаяся тем, что, с целью получения высоких значений амплитуды деформации и обеспечения стабилизации заданной амплитуды колебаний до разрущения образца, электромагнитный возбудитель колебаний выполнен из двух Е-образных сердечников с обмотками на всех кернах, причем обмотки, расположенные на средних кернах, питаются постоя)1ным током, а обмотки, расположенные на крайних кернах,-переменным гоком, и с якорем, расположенным против средних кернов таким образом, что зазоры между ними и якорем при колебаниях останутся неизменными, а переменное магнитное по.те боковых зазоров возбуждает колебания якоря.

- 3 -М 130226 4

.