Устройство для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций Советский патент 1988 года по МПК G01N3/32 

00 00 00

ел

со

винта 11. Винт 11 проходит через отверстие во втулке 9 и входит во внутреннее кольцо подшипника 12. Шланги охлаждения и провода питания приспособления для охлаждения преобразователя собраны в общий кабель и намотаны на корпус бачка 2 охлаждения, выполненного в виде барабана и жестко связанного с ходовым винтом на- груженияо 2 ЗоП. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций. Цель изобретения - расширение диапазона прикладьшаемых нагрузок путем увеличения максимальной амплитуды колебаний, а также повышение достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных работой приспособления для охлаждения преобразователя. Образец 6 ввинчивается одним концом в отражатель 7, другим- в концентратор 5, связанный с преобразователем 1 о Отражатель 7 состоит из резонатора 8 и втулки 9, закрепленной на птннделе 10 посредством ( (Л

1

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций.

Цель изобретения - расширение диапазона прикладываемых нагрузок максимальной амплитуды, колебаний, а также повьш1ение достоверности результатов испытаний путем исключения помех вызванных работой приспособления для охлаждения преобразователя.

На чертеже представлена схема устройства с эпюрами распределения амплитуды колебаний вдоль акустической системы и втулки.

Устройство содержит магнитострик- 1даонный преобразователь 1, бачок 2 охлаждения и жестко связаиньш с ходовым винтом 3 нагружатель 4 для испытания образцов на кручение В концентратор 5 широким концом, обращенным в сторону нагружателя 4, ввинчен симметричный образец 6, соединенный другим резьбовьш концом с отражателем 7, состоящим из pesoHatopa 8 и втулки 9 с большим и меньшим основаниями, закрепленной на шпинделе 10 измерителя крутящего момента,посредством установочного винта 11, проходящего через отверстие в корпусе втулки 9 и входящего во внутреннее кольце подшипника 12, расположенного в шпоночном пазу 13 шпинделя 10 измерителя о Шланги 14 охлаждения и провода питания преобразователя 1 собраны в общий кабель, имеющий возможность наматываться на корпус бачка 2 охлаждения, вьшолненного в виде барабана.

Взаимное положение элементов изображенной акустической системы поясняется эпюрой распределения амплитуды колебательногр смещения.

Устройство работает следующим образом.

0

5

0

5

0

При включении преобразователя 1 (например, магнитострикционного) в системе устанавливается механизм стоячих волн. Амплитуда колебательных смещений усиливается концентратором 5. Далее волна колебаний передается на образец 6 с эффектом образо- ван,ия узловой точки (или максимума напряжений) и, аналогично, на резонатор 8. Механизм стоячих волн, образованный на полуволновых участках преобразователь - концентратор - образец - отражатель,в идеальном приближении характерен максимумами (или пучностями) амплитуд колебательного смещения А,Б,В,Г и его минимумами (или узлами) в плоскостях а, б, в. При этом плоскость базирования трепано- видной втулки должна находиться строго в плоскости узла колебаний в для исключения вибраций шпинделя моменто- измерителЯо Особенностью процесса на- гружения образца является наличие максимальных амплитуд в плоскостях Б и В, а максимальных напряжений - в плоскости б.

При включении машины для испытания образцов на.кручение вращается ходовой винт 3 машины с эффектом получения в плоскости б сложного напряженного состояния, причем крутящий момент, передаваемый образцом 6, передается через заделку резонатора 8 в плоскости в на втулку 9. Установочный винт 11 передает крутящий момент на подшипник 12, который действует на стенку шпоночного паза 13 шпинделя jIO измерителя. Таким образом, в идеальном случае происходит передача крутящего момента с отделением его от колебательного нагруже- ния образца При этом предполагается, что передача колебаний от резонатора 8 на втулку 9 не происходит.

В реальном случае, поскольку кре- пежньй фланец имеет конечную толщину а положение плоскости в зависит от длины скручиваемого образца, колебания передаются на корпус втулки 9. При этом, начинаясь в плоскости в с образованием стоячей волны, они распространяются до плоскости Д, образу в плоскости д узел колебательного смещения. Особенностью втулки 9 является то, что, расширяясь (по закону конуса, экспонаты, катеноиды и т.д.) она играет роль трепановидного (в данном случае полуволнового) концентратора, ослабляющего амплитуду колебаний к широкому своему торцу, что соответственно уменьшает передаваемую амплитуду помех на стенки шпинделя 10, входящего с зазором в расточку втулки 9 и имеющего с ней случайное кромочное касание при перекосе образца, причем присоединение его к шпинделю моментоизмерителя происходит в плоскости узла колебаний (или в плоскости д) через посредство установочного винта 11.

Таким образом, действует первая ступень понижения уровня проходящей помехи (остаточных вибраций) на мо- ментоизмеритель.

Колебательные смещения, все-таки достигающие винта 11, рассеиваются внутренним и наружным кольцами подшипника и его телами качения, практически не попадая на шпиндель.

Таким образом, действует вторая ступень понижения уровня остаточных вибраций, полностью препятствуя попаданию вибраций на моментоизмеритель.

При изменении длины резонансного образца 6 изменяется лишь точка касания наружного кольца подшипника со стенкой шпоночного паза 13. Характер распределения амплитуд при этом остается неизменным.

Подготовка предлагаемого устройства к работе происходит следующим образом

Ходовой винт 3 машины приводится в крайнее нижнее положение, а шпанги охлаждения и кабеля питания с бачка 2 сматываются на необходимую для последующего закручивания длину. В отсоединенную от машины для испытания образцов на кручение трепановидную втулку 9 вставляется и жестко крепится резонатор 8. В него вводится и зажимается с фиксированным усилием об

5

разец 6. Аналогично про исходит закрепление второго конца образца в концентраторе 5 акустической мощности. Подщипник 12 вставляется заподлицо в шпоночный паз 13 шпинделя 10 и с помощью ходового винта 3 вся акустическая система поднимается до совпадения плоскости отверстия под винт 11 с плоскостью оси внутреннего кольца подшипника. При ручном повороте механизма вращения машины происходит совмещение осей подшипника 12 и резьбового гнезда под винт 11 установочный, После завинчивания последнего устройство готово к работе. Включением преобразователя 1 и (одновременно) механизма вращения машины начинается очередной цикл испытаний образца в условиях сложнонапряженного состояния, механизм которого указан . Завершение цикла может кончаться разборкой системы, в том числе упрощенной, при разломе образца. Резонатор 8 может не вьшиматься из втулки 9, а подшипник 12 - из шпоночного паза.

Далее цикл подготовки и проведения испытаний повторяется. При изменении материала и соответственно длины резонансного образца изменяется длина резонатора 8, что не меняет условия работы устройства, а возникающие при небольших перекосах образца кромочные эффекты на торце трепановидной 5 втулки 9, как правило, незначительны, за счет благоприятного соотношения длины и высоты посадочной поверхности шпинделя 10 и зазора между ним и втулкой 9 о

0

5

0

0

5

0

5

Формула изобретения

колебаний оно снабжено полувопновым концентратором для динамической разгрузки в виде втулки с основаниями разных диаметров, установленной большим основанием на шпинделе с возможностью осевого перемещения и фиксации, и связанным с втулкой соосным отражателю резонатором, на котором закреплен соответствующий захват,

2, Устройство по По1, отличающееся тем, что в шпинделе выполнен шпоночный паз, в узловой плоскости осевых колебаний втулки вьшол- нено разьбовое отверстие, а устройство снабжено фиксатором положения втулки, включаюшрнм установленный в

шпоночном пазу шпинделя подшипник и установочный винт, размещенный в резьбовом отверстии и входящий во втутреннее кольцо подшипника,

3. Устройство по пп,1 и 2, от - личающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных работой устройства охлаждения преобразователя, приспособление для охлаждения выполнено в виде жестко закрепленного на ходовом винте нагрз ателя барабана с намотанными на него шлангами и проводами питания, образующими общий кабель.