Устройство карусельного типа для испытаний на усталость при изгибе Советский патент 1990 года по МПК G01N3/34 

растяжением состоит из основания 1, на котором установлены вал 2 в подшипниках 3 и 4, привод вращения на- , ла (не показан), направляющая 5 в виде тора и нагружающий узел в виде втулки 6, закрепленной на валу 2, тяги 7, установленной в отверстии 8 втулки 6 перпендикулярно оси вала 2, груза 9, закрепленного на тяге 7 соос но с ней, двух соосных захватов 10 и 11 для концов образца 12, двух соосных захватов дополнительных грузов 13 и 14,поперечины 15, середина которой жестко связана с концом тяги 7, а ось параллельна оси вала 2, и двух вилок 16 и 17, параллельных плоскости Х-Х симметрии тора. Середина каждой вилки шарнирно связана с соответствующим концом поперечины 15, а концы - с противоположными сторонами дополнительных грузов 13 и 14 шарнирами 18 и 19, ось которых перпендикулярна оси захватов 10 и 11 и пересекает ее. Ось захватов 10 и 11 параллельна оси вала 2. Захваты 10 и 11 имеют форму конических катков, направленных вершинами навстречу друг другу, примыкающих основаниями к соответствующим дополнительным грузам 13 и 14, связанных с ними с возможностью вращения относительно своей оси и контактирующих боковыми поверхностями с внутренней поверхностью направляющей 5, установленной в плоскости Х-Х, проходящей через ось тяги 7 перпендикулярно оси вала 2. На конце тяги 7 выполнен упор 20. Устройство может иметь не менее двух нагружающих узлов, установленных в плоскости Х-Х направляющей 5 под равными углами друг к другу. На внутренней поверхности направляющей 5, контактирукэдей с катками 10 и II, и на боковой поверхности катков 10 и 11 могут быть выполнены сопрягае- мые зубья. Захваты (конические катки) 11 установлены в корпусах 21 дополнительных грузов 13 и 14 на подшипниках 22. В корпусе 21 установлено уплотнение 23, контактирующее с основанием конического катка 11. Между подшипниками 22 установлена распорная втулка 24. Подшипники 22 фиксируются на катках 10 и 11 с помощью пружинной шайбы 25 и крышки 26, закрепленной на торце корпуса 21.

Устройство работает следующим образом.

От привода приводят во вращение вал 2 с втулкой 6, которая вращает тягу 7 с грузом 9, тяга 7 способна перемещаться в радиальном .направлении в пределах, ограниченных упором 20. Тяга 7 вращается вместе с поперечиной 15, вилками 16 и 17, дополнительными грузами 13 и 14 и коническими катками 10 и II. При вращении возникают силы инерции, прижимющие конические катки 10 и 11 к направляющей 5. Можно выделить следующие силы инерции: Р - от масс тяги 7, поперечины 15 и вилок 16 и 17; Р4 - от массы груза 9;2Р9 - от массы захватов (конических катков) 10 и II, дополнительных грузов 13 и 14 и образца 12. От направляющей 5 на катки 10 и II действуют реакции R с составляющими Q R--sin об и N R-cosoi, где d - угол при основании конических катков. Величины реакций и сил инерции связаны между собой соотношениями:

I4

R 0,5(Р{ + Р2 +2P,)/sin oi

Q 0,5(Р, + Р2 +2Р,);

N 0,5(Р , + Ра + 2Р3) ctgtf.

Образец нагружен изгибающим моментом Нu и растягивающей силой N. Величина изгибающего момента в рабочем сечении 27 образца равна

М„ - Р5(Ь + с)-Ю,5(Р,+Р2).-с - Nq,

где b - расстояние от общего центра масс А захвата 10, дополнительного груза 13 и половины образца 12 до оси шарнира 18;

,5 1-г cos oЈ- расстояние от оси шарнира 18 до линии действия силы Q;

1 - расстояние между осями шарниров 18 и 19;

г - радиус сечения тора;

а - расстояние от точки приложения реакции R до оси захватов.

Учитывая приведенное выше значение для N, получим

М„- P,(b+c-a-ctgoO + 0,5(Р,+Р2) (c-a-ctgcO

Из этой формулы видно, что практически при любых значениях входящих в нее величин изгибающий момент не равен нулю. Исключение составляет случай Ь - 0 и с actgoi, т.е. когда линия действия силы R проходит через центр масс А и одновременно пересекает ось шарниров 18 и 19, Следовательрепленный на тяге соосно с ней, и два соосных захвата для концов образца, ось которых параллельна оси вала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного наг- ружения образца как круговым изгибом, так и растягивающей силой, оно снаб

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширить функциональные возможности за счет одновременного нагружения образца как круговым изгибом, так и растягивающей силой. На основании 1 установлены направляющая 5 в виде тора, вал 2 с приводом его вращения и нагружающий узел, имеющий тягу 7 с поперечиной 15, груз 9, закрепленный на тяге 7, дополнительные грузы 13, 14, шарнирно закрепленные на вилках 16, 17, и захваты 10, 11 для концов образца 12. Захваты 10, 11 имеют форму конических катков и установлены на дополнительных грузах 13, 14 с возможностью вращения относительно своей оси. При вращении вала 2 катки катятся по внутренней поверхности направляющей 5 и нагружают образец 12 круговым изгибом и растягивающей силой. При использовании нескольких нагружающих узлов, установленных на направляющей под равными углами между осями соседних тяг, повышается надежность устройства за счет снижения нагрузок от несбалансированных масс при одновременном испытании не менее двух образцов. На внутренней поверхности направляющей и боковой поверхности катков могут быть выполнены сопрягаемые зубья, что повышает точность за счет исключения проскальзывания катков. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

но, в устройстве должно быть обеспече-|0 жено направляющей в виде тора, диаметно b t 0. Изгибающий момент передается на образец 12 через опорные пояс- кн 28 захватов и равен; М ц G ,- са , где G, - реакции на опорных поясках 28; Ср - расстояние между ними. Из

30

эпюры изгибающих моментов Ми (фиг,4) видно, что между захватами М(. const. Изменение величин Мц и N осуществляется грузом 9, который состоит из двух дисков с центральным резьбоиым отверстием. На тяге 7 также выполнена резьба, по которой могут перемещаться диски груза 9. Таким образом регулируют величину силы Р.

Катки 10 и II катятся по направляю- 25 щей 5, при этом образец 12 совершает планетарное движение и нагружается как круговым изгибом, так и растягивающей силой N. Ьсли испытываются несколько образцов одновременно (фиг.2), то снижаются нагрузки на направляющую 5 и другцр элементы устройства от вращения несбалансированных масс. При этом испытания на усталость можно проводить одновременно с различными Ми и N для каждого нагружающего узла.

Если направляющая 5 выполнена зубчатой, например в виде конических зубчатых колес, а катки 0 и 1i имеют зубья, сопрягаемые с зубьями направляющей, то это позволяет исключить проскальзывание катков, т.е. точно контролировать частоту нагрухения образца,

ральная плоскость симметрии которого проходит через ось тяги, а нагружающий узел выполнен в виде двух соосных захватам дополнительных гру- 15 зов, поперечины, середина которой -жестко связана с другим концом тяги, а ось параллельна оси вала,

двух вилок, шарнирно связанных с соответствующими концами поперечи ® ны и закрепленных на соответствующих грузах посредством соответствующих пар шарниров, оси которых перпендикулярны оси захватов и пересечены с нею, и упора, закрепленного на одном коНце тяги, но втулке выполнено радиальное отверстие, через которое проходят один конец тяги, а захваты имеют форму конических катков, направленных вершинами навстречу друг другу, связанных своими основаниями с соответствующими дополнительными грузами с возможностью вращения относительно своей оси и контактирующих боковыми поверхностями с

35 внутренней поверхностью направляющей.

при одновременном испытании не менее двух образцов, оно снабжено дополнительными нагружающими узлами, выполненными аналогично основному нагружа45 ющему узлу и установленными по окружности, центр которой проходит через ось вала, с равными углами между ося- . ми соседних тяг,

Формула изобретения

ральная плоскость симметрии которого проходит через ось тяги, а нагружающий узел выполнен в виде двух соосных захватам дополнительных гру- 15 зов, поперечины, середина которой -жестко связана с другим концом тяги, а ось параллельна оси вала,

30

5

двух вилок, шарнирно связанных с соответствующими концами поперечи ® ны и закрепленных на соответствующих грузах посредством соответствующих пар шарниров, оси которых перпендикулярны оси захватов и пересечены с нею, и упора, закрепленного на одном коНце тяги, но втулке выполнено радиальное отверстие, через которое проходят один конец тяги, а захваты имеют форму конических катков, направленных вершинами навстречу друг другу, связанных своими основаниями с соответствующими дополнительными грузами с возможностью вращения относительно своей оси и контактирующих боковыми поверхностями с

5 внутренней поверхностью направляющей.

при одновременном испытании не менее двух образцов, оно снабжено дополнительными нагружающими узлами, выполненными аналогично основному нагружа5 ющему узлу и установленными по окружности, центр которой проходит через ось вала, с равными углами между ося- . ми соседних тяг,

0 3. Устройство по пп.1 н 2, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения проскальзывания катков, на внутренней поверхности направляю5 «ей и боковой поверхности катков выполнены сопрягаемые зубья.

/ зпф

2 2Пф

to

Ј1

1/58Ш

/V

Со

1578571

23 гг 21 гг г

ФигЗ

k

N

1 С,

/

/

V