Известные пульсаторы для испытания на усталость строительнь1х материалов, деформирующихся от растяжения, сжатия и изгиба, не являются самостоятельными машинами, а составляют дополнительные приспособления к существующим гидравлическим испытательным машинам. Подобные пульсаторы служат для сообщения колебаний поршню пресса испытательной машины между двумя выбранными пределами; число этих колебаний доходит до 500 в минуту. Обычная конструкция таких пульсаторов состоит из двух наполненных маслом цилиндров, в которых двигаются возвратно-поступательно поршни, соединенные при посредстве- шатунов с двумя коленчатыми ваЛами. При работе пульсатора масло нагнетается по тонким трубкам в цилиндр пресса испытательной машины; это же масло отводится обратно по тем же трубкам в цилиндры пульсатора после перемещения поршня на полный ход, соответствующий половине оборота коленчатого вала. Объемы цилиндров пульсатора постоянны и должны быть подобраны по отношению к цилиндру пресса испытательной машины так, чтобы воспринимаемые его поршнем пульсарующие давления соответствовали получаемой в испытуемом теле деформации И притом или в обратимой форме, т. а. до
предела упругости или в остающейся -форме - после предела упругости. Пределы упругости для различных материалов сильно отличаются один от другого, а соответственно сами повторные колебания могут быть лишь повышены без какого-либо увеличения давлений; колебания передаются испытуемому телу, установленному в обычную неподвижную упорную деталь гидравлической испытательной машины; так называемую перекладину. Кроме того с теоретической точки зрения колебания оказывают свое действие на испытуемое тело после преодоления внутренних сопротивлений его материала путем действия приложенной силы на некотором незначительном перемещении, что может быть выражено формулой:
/ F-5-cosa,
где R-работа, Р-сила, S-перемещение и cos а--угол отклонения направления) действия силы от вертикали, причем в данном случае угол а О, является величиной постоянной для существующих гидравлических испытательных машин, а следовательно cos ot 1 тоже является величиной постоянной. Таким образом можно предполагать, что действие таких пульсаторов на испытуемое носит характер колебаний, имеющих
постоянную амплитуду и постоянной длиHbi волну, в дополнение к этому следует отметить еще доказанное б. князем Гагариным на пишущем приборе изобретенной им испытательной мащины, что при действии повторных нагрузок в пределах упругости предел пропорциональности 0т этого периодически возрастает и поэтому применение таких пульсаторрв при испытании разнообразных по твердости материалов ограничено.
Предлагаемый пульсатор является самостоятельной мащиной для испытания материалов, нуждающихся или в полном сохранении внешнего контура вновь получаемого продукта, например прц дроблении шлифующего материала, ёыработка горного льна и др., или же для создания в самом теле такого напряжения молекулярного сцепления, при котором его молекулы, будучи сближены или разъединены давлением и подвергнуты затем колеблющемуся возбуждению, атомно группировались бы в полимерическИй агрегат, как это имеет место, например, при томлении и истирании хлопкового волокна при процессе получения целлюлозы, трамбовании бетона, консервировании корма, выработке масел и др. Затем предлагаемый пульсатор имеет в виду при соответственном переключении его механизмов выполнять все испытания существующих испытательных машин на деформации изгиба, кручения, сжатия, растяжения и на ударные деформации, а также заменить существующие пульсаторы, работающие с постоянной амплитудой и постоянной длиной волны.
При работе в предлагаемом пульсаторе создается повышенное давление, а затем возбуждаются в эластичном пульсирующем механизме повторные колебания с переменной длиной волны и переменной амплитудой. Теоретически такие колебания обосновываются на законе количества движения и определяются формулой
F - mv - /Н-УО,
где F.t-импульс силы, /иг приращение количества движения.
Йа схематическом чертеже фиг. 1 изображает предлагаемый пульсатор в вертикальном разрезе; фиг. 1 -устройство для регулирования скорости моторов; фиг. 2-горизонтальный разрез части пульсатора по каналу х на фиг. 1; фиг. 3- устройство комбинированного .привода пульсатора в вертикальном разрезе.
Основной частью предлагаемого пульсатора является эластично пульсирующий механизм А, служащий для закрепления образца испытуемого материала (фиг. 1) и состоящий из двух цилиндров, несущих два отдельных и аксиально расположенных и подпружиненных поршня в, штоки-опорь а каждого из котюрых навинтованным кондом расположены в торцевых стенках цилиндров. Для возвратного Перемеийёния нижнего поршня в цилиндр его снабя ен перепускными каналами X, перекрывающимися для этой цели золотником е (фиг. 2) или от руки или приводом от штока поршня и (фиг. 1). Возвратно-поступательное движение поршня 8 верхнего цилиндра о обусловливается наличием в последнем перепускного канала е, с редуктором установки между упорами испытуемого образца различной величины верхний цилиндр о может передвигаться в стойке 27 при помощи винта 28, а по колонне пульсатора посредством винта 29, на котором установлена стойка 27.
Затем эластично-пульсирующий механизм А (фиг. 1) может осуществить комбинированную не последовательнопериодическую пЬдачу рабочей среды по каналу х под действием поршня и для создания импульсирующих движений. В этом механизме шток поршня и связан коромыслом 19, штоком 18 поршня 17 регулятора М потока, управляемого или от руки путем перестановки упора 2/, вдоль прореза 20 винтом 52.или при помощи провода, действующего на ограничительные клапаны ф.
Для регулирования скорости вращения приводных моторов служит ртутный поплавковый манометр 22 (фиг. Р), включенный в систему прибора. Этот манометр снабжен контактами 23, служащими при перемещении поплавка для включения в электрическую цепь секций реостата 26, изменяющего ход приводньлх электромоторов при помощи имеющег э в цепи соленоида 24, снабженного катарактом 25 с сопротивлением, изменяемым при помощи поворотной диафрагмы. Для указания же нормально пов1э1шаиDoro давления предназначен манометр Р. Для регулирования не последовательнопериодической подачи рабочей средыжидкости или газа к прессу служит колесо, связанное коромыслом Ч со штоком / поршня и пресса при помощи храповой передачи 13, 14 и снабженное контактами, предназначенными для включения в цапь соленоида 11, соединенного С запорным клапаном 12 приемной трубы qpecca.
Для регулирования пульсирующих ударов поршня служат грузы р (фиг. 1 и фиг. 3), подвешенные на тягах т и действующие на поршень и (фиг. 1) посредством шгока или от центробежной силы, возникающей при вращении грузов р в том случае, если одни тяги т закреплены в пазу 7 штока камнем 3, в то время как другие тяги освобождены и их камень 4 скользит попазу 2 штока, или же от центростремительной силы, €сли закрепление камней 3 и 4 выполнено обратно. Приведение грузов в исходное положение производится или изменением числа оборотов ;циска 10 или действием кулачка 6 на рамку 5 шкива 9. , Более сложное колебательное импульсирующее движение производится при помощи двух поршней м и Из (фиг. 3), аналогично действующих соответственно от вала 9, втулки 92 и/дисков JOi и JO привода или оба в одном или в противоположных друг другу направлениях. .Втулка 9 надета на вал Pj и каждый из .«их присоединён зубчатым сочленением /5 к отдельным друг от друга группам маятников и связан с коническими фрикционными дисками /fj и находящимися под воздействием пружины /б; изменение направления достигается путем переключения шкива 9 фрикционногд сцепления по диску JO, обозначенного соответствующим индексом.
Действие предлагаемого пульсатора заключается в следующем. Испытуемый материал помещается во внутреннюю полость оболочки (гильзы), предварительно установленную открытым своим нижним торцом на штока ж (фиг. 1) так чтобы эта головка могла свободно в оболочке аксиально перемещаться. Затем оболочка накрывается другой головкой верхнего штока ж, Головки штоков или оба вместе или
порознь могут быть снабжены,съемными герметическими манжетами в местах соприкосновения с оболочкой. Установленный таким образом образец подвергается действию пульсирующих движений этих IUTOKOB; полученные нижним штоком Затухающие или прогрессирующие колебания воспринимаются частично образцом, а частично поршнем верхнего цилиндра О, для чего последний должен быть предварительно при помощи редуктора з нагружен сопротивлением в виде жидкости или газа, перешедшей через канал 2 из одной полости цилиндра в другую. Такое устройство верхнего поршня обеспечивает непрерывность деформации тела в период падения колебания при переходе кривой от максимума к минимуму путем создания повторной волны колебаний на верхний поршень цилиндра О, который, сопротивляясь мгновенному импульсу комбинированного привода, способей благодаря эластичности мягко сопротивляться вирированиям образца.
Как первые жесткие сопротивлени, .так и вторичные мягкие сопротивления регистрируются чувствительным динамометром 3 (фиг. 1), установленным на редукционном клапане е, и легко обнаруживаются на перегибах наносимой на бумагу кривой. Затем наблюдается количество оборотов фрикционного сцепления, размах грузов и отсчитываются показания обоих манометров. Эти цифровые показания, вычисленные и занесенные графически в координатах, дают наглядную картину сравнения при испытании образцов из того или иного материала.
Действие предлагаемого пульсатора при испытании на усталость материалов, сопротивляющихся деформациям растяжению, сжатию, изгибу и кручению, заключается в следующем. Испытуемый образец закрепляется в соответствующих зажимах, установленных на головках штоков УК, а затем в зависимости от требуемой деформации производят соответствующее включение механизмов. Так например, при испытании с постоянной амплитудой и постоянной длиной волны на растяжение винтовое соединение штрка ж законтривается. Путем перевода золотника е (фиг. 2) из.рдногр положения в другое вводится в действие верхНИИ канал л:. Установленный таким образогч прибор готов к испытанию. Для аналогичного испытания в случае сжатия требуется лишь перевод золотника е (фиг. 2) для сообщения нижнего канала х с нижней полостью цилиндра. Верхний цилиндр О (фиг. 1) поворачивается на стойке 27 на 90° для создания жестокого упора о боковую стенку цилиндра. Комбинированное испытание на растяжение и сжатие одновременно, периодически чередуясь, например, пять колебаний на растяжение, а два на сжатие или иначе, достигается путем переключения золотника е (фиг. 2) приводам от штока поршня и (фиг. 1), не показанным на чертежах.
Для испытания импульсирующими ударами необходимо штоку ж (фиг. 1) дать возможность аксиального перемещения в верхнем цилиндре. Шток зк нижнего цилиндра для данного испытания укрепляется неподвижно. Затем золотник е (фиг. 2) устанавливают на привод от штока поршня и (фиг. 1) для периодического четного чередования действий пульсатора и притом, например, один раз по верхнему каналу х,, а другой-по нижнему каналу х Установленный таким образом пульсатор будет периодически действовать на испытуемый образец- ли растягивающе-раскручиваю.шими или затем сжимающе-скручиваюшими напряжениями и т. д. Суммируя эти комбинированные действия, можно получить среднюю деформацию скручиванию испытуемого образца, подверженного действию силы, приложенной в се. редине или несимметрично по отношению в длине испытуемого образца. Место разрушения указывает точку приложения силы.
Аналогия деформаций, поставленных в условия координатной системы XVZ испытуемого образца чистого скручивания, зависит от угла а поворота координат системы около своего начала, приложенного в самой материальной точке любого сечения испытуемого образца. Но так как направление действия силы в формуле работ cosa, предложенного пульсатора переменно, вследствие наличия винтового сочленения штока УК, то cos« в формуле работы не постоянен
и не равен единице (что имеет место на том же пульсаторе, когда cosa равен единице, в случае установки штока ждля аксиального перемецдения), а величина его изменяется в широких пределах и зависит от установленного наперед редуктором 3 сопротивления верхнега цилиндра О, в то время как S величина постоянная, так как входит в область импульсируюших сильных ударов, а не переменная и в данном случае поддерживается одинаковой в-случае повышения давления механизмом М.
Результаты испытаний при подсчетах выравниваются постоянным коэфициентом прибора.
Предмет изобретения.
li Гидро - пневматический пульсатордля испытания материалов на сжатие и растяжение, отличающийся Тем, что в целях сообщения поршню пресса эластичных движений с переменной амплитудой и длиной волны применен комбинированный привод к упомянутому поршню, состоящий из взаимодействующих мещду собою.- а) кулачка 6, служащего для поступательного перемещения поршня и пресса, Ь) центробежной передачи 3-4 предназначенной для возвращения пор шня пресса-после воздействия на него кулачка 6 в исходное положение и с) шкива 9 и диска / фрикционной передачи, служащих для одновременного сообщения вращательных движению поршню и и передаче 3-4.
2.При пульсаторе по п. 1 применение в передаче 3-4 подвеса, выполненногов форме шарнирных рычагов, один из: шарниров которого помещен в неподвижно укрепленном подшипнике, а крайние шарниры связаны один со штоком поршня и, а второй - со шкивом 9 и диском JO фрикционной передачи.
3.При пульсаторе по п. 1 применение в целях регулировки пульсирующих ударов поршня, продольных пазов /-2 в штоке поршня и, служащих для шарнирного прикрепления в них тяг к грузам р.
4.При пульсаторе по п. 1 применение в полости фрикционного шкива 9 пружин надетых на ось шкива и служащих буферными для него упорами.
5.При пульсаторе по п. 1 применение контактного регулятора скорости вращения приводных моторов, состоящего из
включенного в систему прибора поплавкового манометра 22,, снабженного контактами, служащими при перемещениях поплавка для замыкания на цепь соле«оида 24, предназначенного для включения большего или меньшего сопротивления в цепь приводного мотора.
6.При пульсаторе по п. 1 применекие, в целях прерывно периодической
подачи жидкости или газа к прессу, регулировочного приспособления, состоящего из связанного храповой передачей 75, 14 со штоком / пресса-колеса, снабженного контактами, предназначенными для включения в электроцепь соленоида //, связанного с запорным клапаном /2 приемной трубы пресса.
7.При пульсаторе по п. 1 применение опор для закрепления испытуемого материала, выполненных в виде навинтов н, ных штоков лс. и д/с, подпружиненных поршней 8-в, помещенных в неподвижно закрепленных цилиндрах, из коих нижний цилиндр имеет полости, соединенные с каналами х, снабженными золотником е, а верхний цилиндр имеет перепускной канал 3 и редуктор з8.Форма выполнения пульсатора по п. 1, отличающаяся применением валаР и надетой на нем втулки 9 (фиг. 3), присоединенных зубчатым сочленением 15 к отдельным друг от друга группам маятников и связанных с коническими фрикционными дисками 10 и 10 находящимися под воздействием пружины 16.
