Устройство для предварительного нагружения деталей Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 

: Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для предварительного нагружения дефлей, например, тяг, осевой силой в процессе проведения различных типов испытаний.

Известна резонансная машина с эксцентриковым возбудителем колебаний, предназначенная для проведения виброис- пыт|аний, в которой образец закрепляется в захватах и статически нагружается путем сжатия пружин. Переменные нагрузки в образце создаются от инерционных сил при движении массы между двумя пружинами. При этом масса опирается на упругие на- прарляющие, а движение этой массе сообщается штоками от эксцентрика,

вращаемого электродвигателем. Усилия в образце измеряются датчиком силы, жестко закрепленным на станине.

Недостатком указанной машины является то, что она может быть использована толькодля проведения вибрационных испытаний одной детали, предварительно нагруженной осевой силой. В случае необходимости последовательного проведения и других видов испытаний для группы из нескольких предварительно нагруженных осевой силовой деталей (на ударную прочность, на статическую прочность от поперечных сил, на радиационную стойкость, тепловая стойкость, климатических испытаний, криогенных испытаний, испытаний в вакууме и т.д.) возникает необходимость введения в каждое испытательное средство

VJ

Ю СП CJ

4 со

устройств по созданию и контролю предварительного погружения.

Наиболее распространенными устройствами по созданию предварительного нагружения являются резьбовые пары.

Известны устройства для создания внутренних усилий с помощью резьбовых пар с контролируемым усилием затяжки, Одним из таких устройств является устройство, содержащее пластически деформируемую мерную шайбу и индикаторное кольцо, установленное вокруг шайбы, при этом достижении заданного усилия определяется моментом прекращения проворачивания кольца.

Однако, применение в устройстве пластически деформируемого мерного кольца делает устройство одноразовым, так как при повторной затяжке требуется замена мерного кольца,

Кроме того, известно устройство для создания усилия затяжки резьбового соединения, содержащее тарельчатую пружинную шайбу, индикаторное кольцо и опорный элемент. При затяжке соединения тарельчатая пружинная шайба деформируется, при этом опорный элемент прижимает индикаторное кольцо к пружинной шайбе, предотвращая его проворачивание, что. свидетельствует о достижении необходимого усилия затяжки.

Данное устройство позволяет многократно производить затяжку, но обладает недостаточной точностью определения момента прекращения затяжки вследствие неточности определения момента фиксации индикаторного кольца от проворота, что может привести к превышению максимально допустимой величины разброса осевого усилия. Неточность момента фиксации может возникнуть при несоосном приложении осевого усилия и возникновении перекосов в устройстве, а также вследствие неравномерного (по окружности) обжатия, пружины. Кроме того, индикаторное кольцо соприкасается с пружинной шайбой кромкой отверстия, а кромка отверстия при эксплуатации устройства наиболее подвержена износу и повреждениям, что так же способствует снижению точности определения затяжки. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для испытаний материалов на коррозионное растрескивание, в котором имеется средство для крепления образцов, содержащее нагружатель, При этом нагру- жатель выполнен в виде динамометрического кольца со сферическим основанием, размещенным в сферическом углублении шайбы. На боковой поверхности динамометрического кольца закреплен (наклеен) тензодатчк, связанный с регистратором. Внутри динамического кольца размещен сферический шарнир, взаимодействующий с одной стороны, через подшипник, с нагружающей

гайкой и с испытываемой деталью с другой стороны.

Однако, недостатком известного устройства является невозможность проведения испытаний предварительно сжатых

деталей.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей известных устройств за счет обеспечения предварительного сжатия при проведении

испытаний деталей и групп деталей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для предварительного нагруже- ния деталей, монтируемое на установке для испытаний и состоящее из основания со

средствами крепления в установке для испытаний, захвата в виде стержня с буртиком для крепления испытываемой детали, средства предварительного растяжения детали в виде винта, связанного с ней, гайки, расположенной с возможностью взаимодействия с основанием, и узла контроля нагружения при предварительном растяжении, связывающего захват с основанием, содержит также захват и средство предва

рительного, растяжения расположение на

разных концах основания. При этом узел контроля нагружения при предварительном растяжении выполнен в виде двух телескопически связанных между собой втулок с

5 буртиками, одна из которых - внешняя - закреплена на основании, а другая - внутренняя - связана с захватом, упругого элемента, расположенного между буртиками втулок, и сигнальной шайбы, расположен0 ной между внешней втулкой и буртиком захвата с возможностью контактирования с ними, устройство снабжено колпачковой гайкой, установленной на винте средства предварительного растяжения, узлом конт5 роля нагружения при предварительном сжатии в виде двух телескопически связанных между собой втулок с буртиками, одна из которых - внешняя - закреплена в основании, другая - внутренняя - расположена с

0 возможностью взаимодействия с колпачко вой гайкой, упругого элемента, расположенного между буртиками втулок, стержня с буртиком, связанного с внутренней втулкой, и сигнальной шайбы, расположенной между

5 буртиком стержня и внешней втулкой с возможностью контактирования с ними. Кроме того, устройство снабжено дополнительными захватами, средствами предварительного растяжения, узлами контроля нагружения при предЕэарительном растяжении, узлами нагружена при предварительном сжатии и колпачковыми гайками, связанными между собой и основанием аналогично имеющимся.

На фиг.1, 2 изображен общий вид устройства; на фиг.З показаны варианты конструкции узла контроля предварительного нагружения.

Устройство состоит из съемного основания 1 с узлами крепления 2 к средствам проведения испытаний 18. Испытываемые детали (например, тяги) 3 закрепляются в захватах 4,5 с помощью соединительных элементов 19. При этом, захваты 4 соединены с узлами контроля предварительного на- гружения 6, а захваты 5 с узлами предварительного нагружения 8, которые взаимодействуют с вторыми узлами контроля предварительного нагружения 7. Узлы предварительного нагружения состоят из захватов 5 с резьбовыми хвостовиками 9. На резьбовых хвостовиках 9 расположены гайки 10 для создания предварительного растяжения деталей и колпачковые гайки 11 со сферическими головками для создания .предварительного сжатия деталей. Узлы 6- узлы контроля предварительного растяжения в деталях, Узлы 7 - узлы контроля предварительного сжатия деталей.

Узлы 6,7 состоят из соосных втулок 12, 13. Втулки 13 являются направляющими и закрепляются на основании крепежными элементами 14, Втулки 12 жестко соединены с захватами 4 (например, с помощью резьбы) и находятся соосно внутри втулок 13 и взаимодействуют с ними. Втулки 12, 13 снабжены буртами, между которыми установлены упругие элементы 15. (Возможно размещение упругих элементов между буртами втулки 12 и шайбой 16). Между захватами 4 и втулками 13 установлены сигнальные шайбы 20, взаимодействующие с контровочными элементами 17, которые служат буртами на захватах 4, 5.

Перед проведением испытаний устройство со снятыми испытываемыми деталями с помощью узлов крепления устанавливается с тарировочное приспособление. Производится тарировка узлов контроля предварительного нагружения каждой детали. Для растянутых деталей - тарируются .узлы 6, для сжатых 7. Для сжатых деталей не устанавливаются гайки 10, для растянутых - узлы 7. Тарировка происходит следующим образом. К захватам 4 статически прикрывается (например, с помощью динамометра) заданное для данной детали усилие. После обжатия упругого элемента 15 сигнальные шайбы 20 приобретают возможность свободно вращаться, Контровочными элементами 17, которые служат буртами на захватах 4,5, сигнальные шайбы 20 прижимаются к поверхности втулки 13 до предотвращения 5 свободного вращения. Элементы 17 законт- риваются, Производится разгрузка приспособления, а затем повторное контрольное нагружение. При заданной величине усилия сигнальные шайбы 20 должны проворачи0 ваться от руки. При необходимости производится подрегулировка. В процессе тарировки разгрузка и контрольное нагружение производятся несколько раз для каждой детали до получения стабильных

5 результатов.

После этого, в устройстве в захватах 4,5 устанавливаются детали 3 с помощью крепежных элементов 19. Затем, с помощью узлов предварительного нагружения 8, гайками 10

0 или 11 плавно производится предварительное растяжение или сжатия детали. Контроль нагружения осуществляется по проворачиваемости сигнальных шайб 20. Нагружение прекращается в тот момент,

5 когда шайбу можно будет провернуть от ручки, Затем производится контровка всех соединений.

Далее готовое к проведению испытаний устройство снимается с тарировочного при0 способления и закрепляется на средстве проведения испытаний (например, на вибростенде, на ударном стенде, в климатической камере, в тепловой камере и т.д.). Использование данного изобретения

5 позволяет повысить точность контроля предварительного нагружения тяг за счет того, что касание контрольного диска с втулкой происходит по плоскости. При этом сни- жается износ контактирующих

0- поверхностей при длительной эксплуатации устройства. Снижается чувствительность устройства к перекосам при приложении усилий за счет наличия направляющих втулок. Расширяются эксплуатаци5 онные возможности за счет возможности проведения испытаний предварительно сжатых тяг. Кроме того, возможно использование предлагаемого устройства в составе различных испытательных средств, что при0 водит также, к снижению стоимости проведения испытаний. Сокращается цикл проведения испытаний за счет возможности испытания одновременно группы деталей (например, тяг). Появляется

5 возможность проведения испытаний в одной группе деталей с различными типоразмерами, с различной величиной предварительного нагружения как по величине, так и по знаку (растяжение, сжатие).

Формула изобретения 1. Устройство для предварительного на- гружения деталей, монтируемое на установке для испытаний и содержащее основание со средствами крепления в установке для испытаний, захват в виде стержня с бурти- ком для крепления испытываемой детали, средство предварительного растяжения детали в виде винта, связанного с ней, и гайки, расположенной с возможностью взаимодействия с основанием, и узел контроля на- гружения при предварительном растяжении, связывающий захват с основанием, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения предварительного сжатия при проведении испытаний деталей, захват и средство предварительного растяжения расположены на разных концах основания, узел контроля нагружения при предварительном растяжении выполнен в виде двух телескопически связанных между собой втулок с буртиками, одна их которых - внешняя - закреплена на основании, а другая - внутренняя - связана с захватом, упругого элемента, расположенного между буртиками втулок, и сигнальной шайбы, расположенной между внешней втулкой и буриком захвата с возможностью контактирования в ними, устройство снабжено колпачковой гайкой, установленной на вине средства предварительного растяжения, и узлом контроля нагружения при предвариельном сжатии в виде двух телескопически связанных между собой втулок с буртиками, одна из которых - внешняя - закреплена в основании, а другая - внутрен-. няя - расположена с возможностью взаимоействия с колпачковой гайкой, упругого элемента, расположенного между буртика- ми втулок, стержня с буртиком, связанного с внутренней втулкой, и сигнальной шайбы, расположенной между буртиком стержня и. внешняя втулкой с возможностью контактирования с ними.

2. Устройство по пЛ, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными за хватами, средствами предварительного растяжения, узлами контроля нагружения при предварительном растяжении, узлами контроля нагружения при предварительном сжатии и колпачковыми гайками, связанными между собой и основанием аналогично имеющимся..

) Использование; в испытательной технике Сущность изобретения: устройство для пр|едварительного нагружения перед испы- содержит основание со средствами крепления в установке для испытаний. На; основании установлены захваты с буртами; для деталей, винты с гайками для растя- же ния и колпачковые гайки для сжатия деталей, а также узлы контроля нагружения деталей при предварительном растяжении и при предварительном сжатии. Узел контроля нагружения при предварительном растяжении содержит две втулки с буртами - внутреннюю и внешнюю. Внешняя закреплена в основании, а внутренняя подвижна относительно нее. Между буртами втулок расположен упругий элемент. Захватсвязан с внутренней втулкой. Между буртом захвата и внешней втулкой установлена сигнальная шайба. Узел контроля нагружения при предварительном сжатии выполнен аналогично указанному узлу, но с внутренней втулкой взаимодействует колпэчковая гайка с одной стороны и с другой стороны с ней связан стержень с буртом. Усилие упругих элементов узлов нагружения предварительно тарируется на требуемую величину нагружения. При установке детали она нагружается до свободного проворота одной из сигнальных шайб. 1 з.п.ф-лы. 3 ил. с/ С

, Фиг. У.

ФигЗ.