Установка для испытания образца материала на усталость при осевом нагружении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образца материала на усталость при осевом нагружении.

Цель изобретения - расширение диапазона нагрузок за счет обеспечения нагруже- ния образца растяжением с последующим сжатием, только растяжением или только сжатием как при ударном нагружении, так и при циклическом нагружении с любым периодом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (устройство передачи нагрузки на образец).

Установка содержит корпус 1, возбудитель ударной нагрузки в виде падающего груза 2 с направляющими 3. гибкую тягу 4, одним концом соединенную с грузом 2, охватывающую блок 5 и другим концом закрепленную на барабане 6, на валу которого закреплено ведомое зубчатое колесо 7, находящееся а периодическом зацеплении с ведущим зубчатым колесом 8, на котором на части зубчатого венца имеется гладкая выборка, для периодического подъема груза 2 привод 9, состоящий из мотор-редуктора, на выходном валу которого закреплено ведущее зубчатое колесо 8. Груз 2 соединен гибкими тягами 10 с пружинами 11 в средней части с направляющей 12, в которой выполнены отверстия 13 для размещения в них фиксатора 14, соединяющего упор 15 в виде кольца с направляющей 12. Пружины 11 соединены с корпусом пружинами 16. Направляющая 12 имеет жестко соединенный с ней ограничитель 17 и соединена с клином 18, который другим концом соединен с второй направляющей 19. Эта направляющая соединена чедез ось 20 и шатун 21, состоящий из двух частей для регулирования его длины, с кривошипом 22, закрепленным на валу привода 23 для возвратно-поступательного перемещения клина 18.

8 клине 18 выполнены фасонные пазы 24 и 25, одни участки которых параллельны продольной оси клина, а другие параллельны между собой и наклонены к оси клина в сторону образца. В фасонных пазах размещены с малым зазором ролики 26 и 27. Эти ролики установлены на соответствующих осях 28 и 29 и могут на них вращаться при перемещении по поверхности фасонного паза. Оси 28 и 29 с распорными втулками 30 и 31 соединены с соответствующими тягами 32 и 33, расположенными в отверстия корпуса. К тяге 33 прикреплен захват 34 образца 35. Тяга 32 состоит из двух стержней, соединенных планкой 36, к которой прикреплены одними концами пружины растяжения 37. Другими концами эти пружины соединены со стержнем 38, свободно перемещающимся в продольном пазу 39 тяги 40 и периодически взаимодействующим с этой

тягой, соединенной с захватом 41. Между пружинами растяжения 37, параллельно им, установлена пружина сжатия 42, упирающаяся одним концом в тягу 40, а другим - в регулировочный винт 43, установленный в

планке 36,

Установка работает следующим образом. Устанавливают образец 35 в захваты 34 и 41. Перемещением планки 36 относительно тяги 32 выбирают люфт в пружинах 37, а

винтом 43 - в пружине 42.

Для создания циклического нагружения образца 35 отсоединяют тяги 10 от направляющей 12.

Для создания циклического растяжения

с последующим сжатием устанавливают такой радиус кривошипа, чтобы клин 18, перемещаясь из одного крайнего положения в другое, прошел путь, равный За. Затем устанавливают клин 18 в крайнее верхнее положение (по чертежу) и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 был незначительный зазор. Упор 15 поднимают выше (по чертежу) и соединяют фиксатором 14 со следующим отверстием в направляющей 12. Включают привод 23, который приводит в возвратн-о-поступательное перемещение клин 18. При перемещении клина 18 на расстояние а ролик 26 перемещает тягу 32 вместе с планкой 36. а ролик 27 не перемещает тягу 33. В результате пружины 37 оказываются нагруженными, и усилия передаются через стержень 38. тягу 40 и захват 41 на образец 35. Происходит растяжение образца 35. При прохождении клином 18 второго расстояния а в том же направлении тяга 32 остается неподвижной, а тяга 33 перемеща- ется роликом 27 в сторону образца. В результате происходит разгрузка образца 35.

При дальнейшем движении клина 18 в том же направлении тяга 32 по-прежнему остается неподвижной, а тяга 33 продолжает перемещаться в том же направлении, вызывая укорочение пружины 42, которая через

тягу 40 и захват 41 нагружает образец 35 сжатием. При этом пружины 37 остаются не нагруженными, так как стержень 38 свободно перемещается в продольном пазу 39 относительно тяги 40. Пройдя третье

расстояние а, клин 18 переместится в нижнее крайнее положение. При обратном возвращении клина 18 в верхнее крайнее положение произойдет разгрузка образца 35 от сжатия, затем нагрузка растяжением

и разгрузка. После этого описанный процесс нэгружения образца 35 циклически повторяется.

Для создания только циклического растяжения устанавливают такой радиус кривошипа, чтобы клин 18, перемещаясь из одного крайнего положения в другое, прошел путь, равный а. Затем устанавливают клин 18 в крайнее положение и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 был незначительный зазор. Включают привод 23. Клин 18, совершая возвратно-поступательные движения, вызывает через ролик 26 и ось 28 возвратно-поступательные перемещения тяги 32 с планкой 36, которые передаются пружинам 37, а тяга 33 с захватом 34 при этом остается неподвижной. Пружины 37 периодически нагружаются и разгружаются, создавая циклическое растяжение образца 35.

Для создания только циклического сжатия устанавливают такой радиус кривошипа, чтобы клин 18, перемещаясь из одного крайнего положения в другое, прошел путь не более 2а. Затем устанавливают клин 18 в крайнее верхнее положение и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 было расстояние, равное а. При этом пружины 37 и 42 не нагружены, ив них отсутствует люфт, что достигается перемещением планки 36 относительно тяги 32 и винтом 43. Включа- ютпривод23. Клин-18, совершая возвратно- поступательные движения, вызывает через ролик 27 и ось 29 возвратно-поступательные перемещения тяги 33, которые передаются пружине 42, а тяга 32 при этом остается неподвижной. Пружина 42 периодически нагружается и разгружается, создавая циклическое сжатие образца 35.

Для создания ударного нагружения образца 35 отсоединяют шатун 21 от направляющей 19, а тяги 10 соединяют с направляющей 12.

Для создания ударного нагружения образца 35 растяжением с последующим сжатием устанавливают упор 15 на расстоянии, равном За, от корпуса 1, при этом ограничитель 17 контактируете корпусом 1. Ведомое зубчатое колесо 7 находится на выходе из зацепления с ведущим колесом 8. Пружины 11 нагружены усилием, превышающим вес клина 18 с направляющими 12 и 19 с таким расчетом, чтобы ограничитель 17 контактировал с корпусом 1. Включают привод 9. Зубчатое колесо 7 выходит из зацепления с колесом 8. Груз 2 падает, тяги 10 с пружинами 11 отводятся в сторону предварительно натянутыми пружинами 16. Падающий груз 2 ударяет при встрече по направляющей 12

и перемещает клин на величину, равную За. Происходит ударное нагружение образца растяжением с последующим сжатием. Затем колесо 8 входит в зацепление с колесом 5 7, и происходит сначала подьем груза 2. пока не натянутся тяги 10, затем вместе с грузом поднимается и клин 18 в исходное положение. При подъеме груза, а затем клина образец 35 находится вначале под посто0 янным сжатием, затем разгрузка, нагружение растяжением и разгрузка. Далее описанный цикл нагружения образца повторяется.

Для создания ударного нагружения об5 разца растяжением устанавливают упор 15 на расстоянии, равном а, от корпуса 1, при этом ограничитель 17 контактирует с корпусом 1. Остальные операции только что описаны, с тем отличием, что клин при ударе

0 груза 2 по направляющей 12 перемещается только на величину, равную а. Происходит ударное нагружение образца растяжением. При подъеме груза и клина образец находится под постоянным растяжением, а за5 тем происходит разгрузка. Затем процесс ударного нагружения образца растяжением повторяется.

Для создания ударного нагружения образца сжатием устанавливают между огра0 ничителем 17 и корпусом 1 расстояние, равное а, а упор 15 устанавливают на расстоянии, равном а или 2а, от корпуса 1. Остальные операции описаны выше. Клин 18 при ударе груза 2 по направляющей 12 проходит расстояние, равное а или 2а. Происхо5 дит ударное нагружение образца сжатием. При подъеме груза и клина образец находится под постоянным сжатием, затем происходит разгрузка. Далее процесс ударного нагружения образца сжатием повторяется.

0 Изменяя углы наклона рабочих поверхностей клина 18 на равные величины, создают разные скорости деформирования образца при ударном нагружении и разные усилия в образце при циклическом нагруже5 нии.

Изменяя жесткость пружин 42 и 37 путем их замены, изменяют жесткость нагружения при ударной нагрузке и усилия в образце при циклическом нагружении.

0

Формула изобретения Установка для испытания образца материала на усталость при осевом нагружении, содержащая корпус, захваты образца, воз5 будитель ударной нагрузки с грузом, узел передачи нагрузки на захваты образца, выполненный в виде клина, направляющей клина, двух тяг, расположенных в одной Плоскости.и одними концами связанных с

соответствующими рабочими поверхностями клина, а другими - с соответствующим захватом образца, и регулировочный винт, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона нагрузок за счет обеспечения нагружения образца растяжением с последующим сжатием, только растяжением или только сжатием как при ударном нагружении, так и при циклическом нагружении с любым периодом, она снаб- жена устройством для периодического подъема груза, выполненным в виде зубчатой передачи, ведущее колесо которой имеет гладкую выборку на части зубчатого венца, барабана, на валу которого установ- лено ведомое колесо зубчатой передачи, блока, гибкой тяги, охватывающей блок и закрепленной одним концом на барабане, а другим на грузе, упругими тягами, подпружиненными к корпусу в плоскости, перпен- дикулярной их осям, и предназначенными

для соединения груза с направляющей клина, и устройством для возвратно-поступательного перемещения клина, узел передачи нагрузки на захваты образца имеет упор, установленный на направляющей клина с возможностью перемещения вдоль неё, два ролика, соединенные каждый с соответствующим концом первой и второй тяг, силовые пружины, соединенные одними концами с вторым концом второй тяги, дополнительную тягу с продольным пазом, предназначенную для соединения с вторым захватом образца, и стержень, установленный в продольном пазу перпендикулярно его оси и соединенный с другими концами силовых пружин, регулировочный винт установлен на втором конце второй тяги, а на рабочих поверхностях клина выполнены соответствующие фасонные пазы, каждый из которых предназначен для размещения в нем соответствующего ролика.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образца материала на усталость при осевом нагружении. Цель изобретения - расширение диапазона нагрузок за счет обеспечения нагружения образца растяжением с последующим сжатием, только растяжением или только сжатием как при ударном нагружении, так и при циклическом нагружении с любым периодом. Установка содержит корпус 1, установленное на нем устройство для периодического подъема груза 2, являющегося возбудителем ударной нагрузки, и кривошипно - шатунный механизм с приводом 23, предназначенный для возвратно поступательного перемещения клина 18. В клине 18 выполнены два фасонных паза 24 и 25, в которых размещены ролики 26 и 27, передающие свои перемещения через соответствующие тяги 32 и 33 соответствующим пружинам 37 и 42, которые нагружают образец 35 растяжением с последующим сжатием, только растяжением или только сжатием ударной нагрузкой, если перемещение клина 18 вызывается падающим грузом 2, или циклическими нагрузками, если перемещение клина 18 вызывается кривошипно-шатунным механизмом. 2 ил. 7 3 00 ГО О N3 00 ю

А-А

38 -J7