Установка для испытания образцов материалов на усталость Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость при изгибе.

Известна установка для испытания образцов повторными ударами (а,с. СССР N 1518718, кл.С 01 N 3/34, 1989, БИ Мг 40), содержащая основание, закрепленную на нем ось, привод и образец с захватом.

Наиболее близкой по технической сущности является устройство для динамических испытаний материалов (а.с. СССР 1483323, кл. G 01 N 3/30, 1989.БИ № 20), содержащее корпус, установленный в нем захват образца, механизм нагружения, включающий соединенную с захватом тягу, связанный с последней кулачок, ротор с установленным па нем бойком, предназначенным для взаимодействия с образцом, и привод.

Недостатком указанных устройств является необеспечение испытаний образца при циклическом ударном изгибе и при изгибе с импульсной разгрузкой в каждом цикле.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний образца не только при циклическом ударном изгибе, но и при изгибе с импульсной разгрузкой в каждом цикле.

Поставленная цель достигается тем, что установка, содержащая корпус, установленный в нем захват образца, механизм нагружения, включающий соединенную с захватом тягу, связанный с последней кулачок, ротор с установленным на нем бойком, предназначенным для взаимодействия с образцом, и привод, установка снабжена по крайней мере одним установленным на роторе дополнительным бойком, муфтой с фрикционными накладками, предназначенными для взаимодействия с корпусом, и установочной осью, одним концом жестко

закрепленной в продольном направлении на корпусе, вторым кулачком, и вторым толкателем, выполненным в виде установленного в корпусе с возможностью

продольного перемещения соосно установочной оси стакана и установленного в нем подпружиненного упора, предназначенного для взаимодействия со вторым кулачком, дно стакана предназначено для взаимодействия со вторым концом установочной оси муфты, тяга выполнена гибкой, а связь гяги с первым кулачком выполнена в виде блока, закрепленного на корпусе, через который перекинута гибкая тяга, и толкателя с установленными на нем грузами, на одном конце толкателя закреплена гибкая тяга, а другой конец предназначен для взаимодействия с первым кулачком. Бойки установле- ны на роторе с возможностью

регулирования расстояния от точки их крепления до оси ротора. Установка также снабжена пружиной, установленной между корпусом и муфтой и предназначенной для взаимодействия с ними, и фиксатором,

предназначенным для связи захвата с корпусом.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими решениями а данной области техники не позволило выявить признаки, отличающие- заявляемое решение от прототипа.

По сравнению с прототипом предлагаемая установка обеспечивает испытание образца не только при циклическом ударном

изгибе, но и при изгибе с импульсной разгрузкой в каждом цикле.

Таким образом, предлагаемая установка отвечает критериям новизна, существенные отличия и положительный

эффект, что может ее квалифицировать как изобретение.

На фиг.1 представлена схема установки, вид спереди, разрез А-А на фиг.2; на

фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.З - сечение В-В на фиг.1.

Установка содержит корпус 1, установленный на нем привод 2 в виде мотор-редуктора и муфты 3. На валу 4 установлен ротор 5, в который с обеих сторон ввинчиваются бойки 6.Гайки 7 предназначены для поочередного взаимодействия с головкой 8 образца 9. На головке 8 имеется плоский срез, по которому скользит боек 6 при его враще- нии и отклонении образца. Образец 9 закреплен в пассивном захвате 10 фрикционной муфты 11, установленной свободно на оси 12. Ось 12 одним концом плотно посажена в гнездо крышки 13 корпуса 1, а другим свободно входит в гнездо толкателя 14 со стаканом 15.Толкатель 14 установлен в стенке корпуса 1 с помощью шлицевого соединения и имеет возмож- ность осевого перемещения. К муфте 11 с обеих сторон жестко присоединены фрикционные накладки 16 в виде колец и такие же накладки присоединены жестко одна к крышке 13, а другая к толкателю 14. Для разъединения фрикционных накладок 16 установлены пружины 17. В стакане 15 установлена пружина 18 , прижимающая фрикционные накладки 16 друг к другу, и упор 19, взаимодействующий с кулачком 20. Кулачок20установлен на валу 21 и предназначен для сжатия пружины 18 и ее быстрого расслабления. Жесткость пружин 17 значительно меньше жесткости пружины 18.

На валах 4,21,22 установлены кониче- ские зубчатые колеса 23 и 24, причем передаточное отношение колес 23 равно двум ( по числу бойков 6), а колес 24 равно единице, так что валы 21 и 22 вращаются в два раза быстрее, чем вал 4. На валу 22 установ- лено зубчатое цилиндрическое колесо 25, находящееся в простоянном зацеплении с колесом 26. Колесо 26 и кулачок 27 установлены жестко на одной оси 28, закрепленной в корпусе 1. Кулачок 27 взаимодействует с толкателем 29, на котором располагаются сменные грузы 30. Толкатель 29 с помощью резьбы соединен с регулировочной гайкой 31, которая в свою очередь соединена гибкой тягой 32, охватывающей блок 33, с голо- вкой 8 образца 9. В исходном состоянии (фиг.2)тяга 32 имеет провисание между блоком 33 и головкой 8. Величина провисания тяги 32 определяется тем. что при выходе толкателя 29 из контакта с кулачком 27 в точке Д он остановится с учетом деформации тяги 32 у точки Г, не доходя до поверхности кулачка на расстояние а. Расстояние а необходимо для того, чтобы усилие, создаваемое грузами, как ударное,

так и статическое, передавалось на образец

9. Муфта 11 соединена с корпусом 1 пружиной 34 так, что муфта в защемленном состоянии имеет возможность поворачиваться без растяжения пружины 34 ( пружина 34 имеет свободный ход) на угол, определяемый расстоянием а на кулачке 27. На корпусе 1 установлен фиксатор в виде магнита 35 с возможностью регулирования его положения по отношению к захвату 10 и предназначен для связи последнего с корпусом.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают образец 9 в захват 10. Вращением бойков 6 при открученных стопорных гайках 7 устанавливают необходимую длину контакта бойка 6 с головкой 8, соответствующую заданной осадке пружины 34. Усилие в пружине 34 устанавливается по заданному напряжению в сечении образца при испытании его на усталостную прочность при изгибе. Стопорят гайками 7 бойки 6. Эту регулировку проводят при несжатой пружине 18. После чего устанавливают муфту 11 так, чтобы образец 9 занял вертикальное положение и подводят магнит 35 вплотную к плоскости среза на пассивном захвате 10 и закрепляют магнит на корпусе 1. В этот момент кулачок 20 сжимает через упор 19 пружину 18, которая, воздействуя на толкатель 14, прижимает фрикционные накладки 16 друг к другу и муфта 11 становится защемленной между крышкой 13 и толкателем 14. Включают привод 2, который начинает вращать ротор 5, и одновременно через коническую передачу 23 и вал 21 вращать кулачок 20 и через коническую передачу 24, вал 22 и зубчатые колеса 25 и 26 вращать кулачок 27.

Толкатель 29 выходит из контакта с кулачком 27 в точке Д и падает вместе с грузами 30 и через тягу 32 вызывает ударный изгиб образца 9. После прохождения ударного изгиба срабатывает кулачок 20, пружи- на 18 расслабляется, а пружины 17 разъединяют фрикционные накладки 16. При этом муфта 11 под действием грузов 30 поворачивается и толкатель 29 проходит расстояние а и упирается в поверхность кулачка 27. В этот момент в пружине 34 выбирается свободный ход и она остается ненагруженной. К этому моменту боек 6 приходит во взаимодействие с головкой 8 образца 9 и начинает ето отклонять, при этом муфта 11 поворачивается и растягивает пружину 34. Образец 9 нагружается до тех пор, пока боек 6 контактируете головкой 8. При выходе бойка 6 из контакта с головкой 8 образца 9 происходит импульсная разгрузка образца. Муфта 11 под действием пружины 34 возвращается в исходное состояние и удерживается магнитом 35. При дальнейшем вращении вала 4 бойки б меняются местами, а кулачки 27 и 20 возвращаются в исходное положение,После чего процесс нагружения образца циклическим ударным изгибом и изгибом с ипульсной разгрузкой в каждом цикле повторяется,

Установка обеспечивает испытание образца 9 и только на циклический ударный изгиб. Для этого устанавливают незначительную длину контакта бойка G с головкой 8 образца 9, необходимую для создания усилия в пружине 34, способного вернуть муфту 11 в исходное положение. Напряжение в сечениях образца 9, возникающие от усилия пружины 34, незначительны и ими можно пренебречь.

Установка обеспечивает испытание образца 9 и только на циклический изгиб с импульсной разгрузкой. Для этого отсоединяют тягу 32 ог головки 8 образца 9 и выводят из взаимодействия толкатель 29 с кулачком 27.

Величина ударной нагрузки, действующей на образец 9, регулируется изменением величины грузов 30. Величина амплитуды напряжений цикла, создаваемого изгибом с импульсной разгрузкой, регулируется изменением длины контакта бойка G с головкой 8 образца 9, а также заменой пружины 34 иной жесткости.

Формула изобретения

1.Установка для испытания образцов материалов на усталость,содержащая корпус, установленный в нем захват образца, механизм нагружения, включающий соединенную с захватом тягу, связанный с последней кулачок, ротор с установленным на нем бойком, предназначенным для взаимодействия с образцом, и привод, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения

функциональных возможностей путем обеспечения испытаний образца не только при циклическом ударном изгибе, но и при изгибе с импульсной разгрузкой в каждом цикле,

установка снабжена по крайней мере одним установленным на роторе дополнительным бойком, муфтой с фрикционными накладками, предназначенными для взаимодействия с корпусом, и установочной осью, одним

концом жестко закрепленной в продольном направлении на корпусе, вторым кулачком, и вторым толкателем, выполненным в виде установленного в корпусе с возможностью продольного перемещения соосно установочной оси стакана и установленного в нем подпружиненного упора, предназначенного для взаимодействия со вторым кулачком, дно стакана предназначено для взаимодействия со вторым концом установочной оси

муфты, тяга выполнена гибкой, а связь тяги с первым кулачком выполнена в виде блока, закрепленного на корпусе, через который перекинута гибкая тяга, и толкателя с установленными на нем грузами, на одном конце толкателя закреплена гибкая тяга, а другой конец предназначен для взаимодействия с первым кулачком.

2.Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения регулирования

амплитуды цикла, бойки установлены на роторе с возможностью регулирования расстояния от точки их крепления до оси ротора.

З.Установка попп.1 и 2, отличающая с я тем, что , с целью обеспечения регулирования усилия, при котором начинается изгиб с импульсной разгрузкой, она снабжена пружиной, установленной между корпусом и муфтой и предназначенной для взаимодействия с ними, и фиксатором, предназначенным для связи захвата с корпусом.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость при изгибе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей