Установка для испытаний материалов на усталость Советский патент 1993 года по МПК G01N3/34 

202 12261718

Изобретение относится к установкам для испытаний материалов на усталость при чистом сдвиге и статическом нагружении и позволяет расширить диапазон частот прокладываемых крутящих моментов. При включении двигателя 13 приводятся во вращение образец 2, ведомый шпиндель 11 и корпус 2.1 возбудителя динамический колебаний. Две шестерни 26 и 27 обкатываются по неподвижной третьей шестерне 28, чем обеспечивается вращение в одну сторону двух эксцентриков 24 и 25. Вертикальные составляющие центробежных сил создают в плоскости вращения пару сил, которая через корпус возбудителя нагружает образец 2 циклическим крутящим моментом. С помощью муфты 32 приводят во вращение шестерню 28 двигателем 33, изменяя частоту и направление вращения, т.е. величину крутящего момента и частоту нагружения. 1 ил.

(/

С

00 CJ

ел ел о о

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний материалов на усталость при чистом изгибе и статическом осевом нагруже- нии,.

Целью изобретения является расширение диапазона частот прикладываемых крутящих моментов.

На чертеже изображена кинематическая схема установки.

Установка содержит основание 1, устройство для нагружения образца 2 чистым изгибом, включающее тяги 3 и4, траверсу 5 и подвеску 6 с грузом 7, зажимы 8-и 9 образца 2, установленные в ведущем 10 и ведомом Т1 шпинделях, корпус 12 первого из которых шарнирно соединен с основанием 1, и приводной двигатель 13, вал 14 которого посредством муфты 15 соединен с ведущим шпинделем 10, на котором закреплен маховик 16, центр тяжести которого расположен на пересечении осей вращения и поворота шпинделя 10.

Установка содержит также устройство для осевого нагружения образца в виде пружины 17 и гайки 18. Корпус 19 шпинделя 11 установлен с возможностью осевого перемещения в гильзе.20, которая шарнирно соединена с основанием 1, Кроме того, установка содержит возбудитель динамических колебаний, корпус 21 которого жестко закреплен на конце ведомого шпинделя 11 и содержит две оси 22 и 23, проходящие параллельно оси вращения ведомого шпинделя 11, на которых соответственно расположены эксцентрики 24 и 25 и две шестерни 26 и 27, связанные между собой третьей шестерней 28, закрепленной на валу 29, установленном соосно со .шпинделем 11, в подшипниковом узле 30.

Вал 29 снабжен механизмом торможения, например, в виде электромагнитной муфты, подвижная часть 31 которой закреплена на валу 29, а неподвижная 32 - в корпусе 19 ведомого шпинделя 11, и соединен с валом двигателя 33, также установленным на корпусе 19.

Установка работает следующим образом.

Образец 2 закрепляют в зажимах 8 и 9. Установкой груза 7 на подвеску 6 производят нагружение образца 2 чистым изгибом и включают приводной двигатель 13, который приводит во вращение образец 2. Вращение от ведомого шпинделя 11 передается через корпус 21 возбудителя динамических колебаний шестернями 26 и 27, которые, обкатываясь по шестерне 28, обеспечивают ёрёщение в одну сторону двух эксцентриков 24 и 25, чем достигается уравновешивание

горизонтальных составляющих центробежных сил. Вертикальные составляющие этих сил создают в плоскости вращения парусил, которая через корпус возбудителя 21 нагру- жает образец 2 крутящим моментом, т.е. эксцентрики размещены таким образом, что силы инерции создают синусоидально изменяющийся крутящий момент относительно оси ведомого шпинделя, в результате чего возбудитель совершает угловые колебания относительно своей продольной оси. При этом маховик 16, обладая большой инерцией, служит массой, относительно которой закручивается образец.

Установка может работать в четырех режимах.

При первом режиме работы электродвигатель 33 не вращается, электромагнитная муфта 32 отключена. В этом случае скорость вращения ведущего шпинделя 10, маховика 16, образца 2 ведомого шпинделя 11 возбудителя динамических колебаний 21, вала 29 электродвигателя 30 с полумуфтой 31 определяется скоростью вращения ш вала 14 приводного двигателя 13. Образец 2 подвергается круговому изгибу с наложением осевой растягивающей силы путем сжатия пружины 17 гайкой 18.

Второй режим работы установки обеспечивается включением электромагнитной муфты, при этом из-за сцепления полумуфт 31 и 32 вал 29 электродвигателя 30 жестко защемляется, обеспечивая неподвижность шестерни 28 возбудителя динамических колебаний. Корпус 21, вращаясь со скоростью, равной скорости вращения щ вала 14 приводного двигателя 13,обеспечивает обкатывание шестерен 26 и 27 по неподвижной „ шестерне 28, а следовательно, и вращение эксцентриков 24 и 25. В этом случае образец 2 подвергается круговому изгибу с наложением осевой растягивающей силы от пружи- ны 17 и циклически изменяющегося крутящего момента, амплитуда которого оп0

5

0

5

0

5

5

0

5

ределяется частотой возбуждения щ.

При третьем режиме работы установки электромагнитная муфта отключена, а вал 14 приводного двигателя 13 и вал 29 двигателя 30 ведомого шпинделя 11 вращаются в одну сторону соответственно со скоростью ni и па. В этом случае частота вращения эксцентриков 24 и 25, а следовательно, и амплитуда крутящего момента определяются разностью скоростей щ и П2, т.е. образец будет подвержен действию кругового изгиба с частотой, равной частоте щ вращения приводного двигателя, и действию крутящего момента с частотой, равной частоте па вращения дополнительного двигателя.

При равенстве скоростей m крутильных колебаний ведомого шпинделя не будет и образец будет подвержен действию только кругового изгиба.

В четвертом режиме работы установки вала 14 и 29 двигателей 13 и 30 вращаются в противоположные стороны. В этом случае частота вращения эксцентриков 24 и 25 будет равна сумме скоростей щ и П2, т.е. образец будет подвержен действию круге- вого изгиба с частотой, равной щ, и действию крутящего момента с частотой, равной

Щ + П2.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить функциональные возможности, поскольку испытания образцов на чистый изгиб можно проводить при действии статической осевой нагрузки, кругового изгиба и циклически изменяющегося крутящего момента, частоту которого мож- но изменять в широких пределах.

Формула изобретения Установка для испытаний материалов на усталость, содержащая основание, обой- му, ведущий и ведомый шпиндели, корпус первого из которых связан с основанием посредством шарнирной опоры, а корпус второго установлен с возможностью осевого перемещения в обойме, связанной с ос-

нованием посредством шарнирной опоры, зажимы образца материала, закрепленные на шпинделях, устройство для статического нагружения, выполненное в виде размещенной на корпусе ведомого шпинделя подпружиненной к обойме гайки, устройство для нагружения чистым изгибом, приводной двигатель, связанный с ведущим шпинделем, вал с шестерней, жестко закрепленный на корпусе ведомого шпинделя соосно с ним, и устройство для циклического кручения, выполненное в виде закрепленного на ведущем шпинделе маховика, центр тяжести которого расположен в точке пересечения шарнирной опоры и оси шпинделей, и возбудителя динамических колебаний, имеющего корпус, жестко закрепленный на ведомом шпинделе, и две параллельные валу оси с закрепленными на каждой из них по крайней мере по одному эксцентрику и по одной шестерне, связанной с шестерней ва- ла, о т л и ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения диапазона частот прикладываемых крутящих моментов, она снабжена соединительной муфтой, одна часть которой закреплена на валу с шестерней, и приводом вращения, на выходном валу которого закреплена другая часть соединительной муфты.