Известны машины для испытаний на усталость образцов и деталей, например турбинных лопаток, с применением упругой несущей системы, возбуждаемой на ее парциальной частоте, которая ниже частот испытуемых изделий.
В предлагаемой машине, с целью уменьшения лотерь энергии в опорах и испытания одновременно двух групп образцов при различных температурах, получаемых с помош,ью независимых печей, и исключения надобности в массовой раме и фундаменте машины, несущая система выполнена в виде балки, закрепленной на раме в узлах поперечных колебаний с помощью струн или центров и снабженной на концах многообразцовыми захватами и возбудителем.
На чертеже изображена предлагаемая мащина в двух проекциях и разрез по А-А.
Машина состоит из несущей упругой системы в виде массивной балки /, которая закрепляется на легкой раме 2 в узлах колебаний, отвечающих условию равновесия сил инерции при колебаниях свободной балкиНа обоих концах балки в специальных многообразцовых захватах 3 из жаропрочной стали закрепляются две группы образцов 4. Каждая группа образцов помещается в отдельной лечи 5.
Захваты располагаются в верхней части балки; в нижней части предусмотрены приливы 6 для уравновещивания сил инерции затватов относительно горизонтальной оси. На приливах устанавливаются стабилизаторы 7.
Возбудитель 8 колебаний воздействует на балку в средней ее части. Он представляет собой два Ш-образных электромагнита, питаемых от высокочастотного усилителя.
№ 130227-2Электромагниты установлены по обеим сторонам балки для исключения результирующей силы от действия на балку ттостоянного подмагничивания.
В зависимости от необходимой частоты возбуждения, количества и размеров испытуемых образцов вместо электромагнитной системы может быть применен электродинамический, механический или какой-либо другой ти,п вибратора.
Конструктивно крепление балки на раме может осуществляться с помощью двух струн 9, проходящих по линиям узлов колебаний балки через специальные сверлепия. Посредине длины каждая струна имеет утолщенную часть, которая зажимается в о.порах 10 с помощью винтов 7/.
Вместо струн могут быть применены центры.
Потери в опорах сводятся к рассеянию энергии в металле струп При их крутильных колебаниях, или к потерям на трение в центрах при весьма малых углах поворота балки относительно центров. В обоих случаях потери очень невелики. При использовании струн потери в опорах во столько раз меньше потерь на внутреннее трение в металле несущей балки, во сколько объем балки больще объема струн.
Амплитуда колебания и, следовательно, переменное напряжение у каждого образца пропорциональны амплитуде колебаний былки в месте закрепления образца. В связи с этим можно одновременно испытывать образцы с различными напряжениями переменного изгиба путем закрепления их в захватах на разных расстояниях от узлов несущей балки. При этом все образцы могут быть с одинаковой собственной частотой.
Постоянство режима испытания образцов обеспечивается поддержанием постоянной амплитуды колебаний несущей балки. Это осуществляется за счет регулировки мощности возбуждения с помощью какой-либо из известных схем регулирования. Датчиком обратной связи может служить проволочный тензометр сопротивления или емкостный датчик, устанавливаемые на несущую балку (вдали от лечей).
При малой относительной массе образцов, по сравнению с массой несущей балки, частота несущей балки в системе практически не изменяется до тех пор, пока трещина усталости в каком-либо из образцов не разовьется настолько, что частота собственных колебаний этого образца станет ниже собственной частоты стабилизатора. После этого частота собственных колебаний несущей системы начнет уменьщаться, так как образец в этом случае приближается к режиму динамического поглотителя колебаний; режим испытания образцов нарущается.
В указанный момент вибратор мащины должен автоматически отключаться. Для этой цели может быть использован камертон 12, настроенный на частоту колебаний несущей системы и установленный на раму мащины. Камертон снабжается емкостным датчиком или датчиком какого-либо другого типа. При снижении частоты несущей балки камертон выходит из резонанса, сигнал от датчика исчезает, что и служит импульсом к выключени О вибратора.
После снятия с мащины разрущенного образца вместо него может быть установлен другой образец; испытание может также продолжаться при неиз.менном режиме и с меньщим, че.м вначале, количеством образцов.
Для того, чтобы частота несущей балки в системе практически не зависела от количества испытуемых образцов, необходимо, чтобы суммарная масса образцов не превыщала 1±1,5%,от массы несущей балки. При большей относительной массе образцов после снятия нескольких разрущившихся образцов без их замены, необходимо производить под
