Резонансная испытательная машина Советский патент 1976 года по МПК G01N3/36 

1

Изобретение относится к иснытательной технике, а именно к машинам для механических испытаний, и может быть использовано для испытаний образцов материалов на усталость при симметричном и асимметричном циклах нагружения.

Известна резонансная испытательная машина для усталостных испытаний с электрогидравлическим приводом, содержащая силовую раму, гидроцилиндры статического и динамического нагружения и средства управления 1.

Наиболее близкой по технической суш,ности к предложенному изобретению является реронансная испытательная машина, содержащая силовую раму, закренленные на ней гидроцилиндры статического и динамического нагружения, штоки поршней которых соединены последовательно, набор сменных масс, захваты для кренления испытуемого образца, датчик силы, подключенные к его выходам электронные регуляторы, связанные с ними электромеханические преобразователи сервоклапаноБ, управляющие один - гидроцилиндром статического нагружения, а другой - гидроцилиндром динамического нагружения, и источник гидравлической энергии 2.

Однако известные машины имеют небольшой диапазон рабочих частот, связанный с

тем, что сервоклапан, управляющий гидроцилиндром динамического нагружения, обладает резко выраженной падающей характеристикой, а электромеханический преобразователь сервоклапапа работает в зарезонансном режиме. Такой режим работы сервокланана обусловливает проявление инерционности управляющих органов, что, в свою очередь, приводит к существенному падению на высоких частотах амплитудно-частотной характеристики.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот резонансной испытательной мащины.

Это достигается тем, что электромеханический преобразователь сервокланана, управляющий гидроцилиндром динамического нагружения, выполнен в виде резонансного электродинамического возбудителя, а машина снабжена установленным на подвижной системе возбудителя датчиком смещения, четырехходовым золотником, две полости которого через дросселн нодключены к полостям гидроцилиндра динамического нагружепия,

а две другие - к возбудителю, установленным на линии слива четырехходового золотника двухходовым двухпозиционным клапаном непрерывного действия и связанными с ним и между собой усилителем мощности и блоком

сравнения фаз, один вход которого связан с датчиком смещения, а другой через электрон ный регулятор - с датчиком силы. На фиг. 1 изображена гидравлическая схе ма предлагаемой машины; на фиг. 2 - элект ромеханический преобразователь. Резонансная испытательная машина содер жит гидроци.тиндр 1 статического нагружени с поршнем 2, гидроцилиндр 3 динамического нагружения с поршнем 4, гидроаккумулято ры 5, набор сменных масс 6, захваты 7 для закрепления в них испытываемых образцов 8 датчик 9 силы, четырехходовые трехпозици онные непрерывного действия с реверсивными электроприводами сервоклапаны 10 и 11 соот ветственно для управления гидроцилиндрами статического и динамического нагружения четырехходовый трехпозиционный непрерывного действия золотник 12, электрогидравлический двухходовый двухпозиционный непрерывного действия сервоклапан 13 с реверсивным ходом, блок 14 сравнения фаз, электронный усилитель 15 мощности, электронные регуляторы 16 и 17 и дроссели 18, обладающие значительным гидравлическим сопротивлением. Сервоклапан 11, управляющий гидроцилиндром 3 динамического нагружения, образован четырехходовым трехпозицконным непрерывного действия золотником 19 и электромеханическим преобразователем 20. Последний (см. фиг. 2) включает электродинамический возбудитель 21 и датчик 22 смещения подвижной системы 23 преобразователя. Подвижная система 23 преобразователя 20 снабжена упругими подвесами 24, которые охвачены губками 25 дифференциального гидравлического зажимающего устройства 26. Силовая рама 27 жестко связывает гидроцилиндры 1, 3 и датчик 9 силы. Силовое замыкание машины осуществляется последовательно соединенными выводными штоками 28 поршней 2 и 4, набором сменных масс 6, испытываемым образцом 8, датчиком 9 силы и рамой 27. Питание гидравлической энергией сервоклапанов 10 и 11 и золотника 12 осуществляется линиями 29 питания и линиями 30 слива источника гидравлической энергии. Сервоклапан 13 установлен на линии 30 слива золотника 12. Управляющие полости последнего соединены каналами 31 и 32 с сервоклапаном 11 через дроссели 18. Выход блока 14 сравнения фаз каналом 33 соединен с электронным усилителем 15 мощности. Один вход блока 14 сравнения фаз соединен каналом 34 с датчиком 9 силы через регулятор 17, а другой вход - каналом 35 с датчиком 22 смещения сервоклапана 11. Каналом 34 соединен также регулятор 17 с подвижной об.моткой электродинамического возбудителя 21. Управляющие полости золотника 12 соединены каналами 36 и 37 с устройством 26 сервоклапана И. Электрические сигналы задатчиков, являющихся составной частью регуляторов 16 и 17, поступают соответственно на вход электроме- 6 ханических преобразователей сервоклапанбв 10 и 11, возбуждая в гидроцилиндрах 1 и 3 соответственно статические и Д1;намические усилия. Машина, как правило, работает в резонансном режиме. Резонансная частота определяется приведенными массой и жесткостью образца. Набором сменных масс 6 достигается установка резонансной частоты. Электрические сигналы с частотой собственных колебаний системы масса - образец с датчика 9, усиленные регулятором 17 до заданного уровня, поступают по каналу 34 в подвижную катушку 38 электродинамического возбудителя 21 сервокланана 11, вызывая перемещение его подвижной системы 23, жестко связанной с золотником 19. Перемещения последнего возбуждают периодические колебания силы той же частоты. Ручная настройка по фазе осуществляется при помощи регулятора 17. По упомянутому силовому замкнутому контуру осуществляется автоколебательный процесс возбуждения силы в испытываемом образце 8. Настройка электромеханического преобразователя 20 сервоклапана 11 на резонансный режим работы, при котором достигается эффективная величина перемещения золотника 19 в широком диапазоне частот, осуществляется при помощи изменения положения губок 25, охватывающих упругие подвесы 24. Усилия, необходимые для деформации губок 25, возбуждаются дифференциальным гидравлическим зажимающим устройством 26. Для автоматической настройки механического колебательного контура сервокланана 11 на частоту, совпадающую с резонансной частотой системы образец - масса, уровень давлений в устройстве 26 поддерживается сервоклапаном 13. Последний управляется блоком 14 сравнения фаз через усилитель 15 мощности. Таким образом, осуществляется положительная обратная связь по амплитуде колебаний подвижной системы сервоклапана 11. При нарущении симметрии колебаний золотника 19 относительно своего среднего положения возникает различная по амплитуде пульсация давлений в полостях гидроцилинра 3. При наличии дросселей 18 по каналам 1 и 32 проходит в основном лищь постоянная оставляющая давлений, перемещая золотник 12 в том или ином направлении. От золотника 12 через каналы 36 и 37 перепад давления, еличина и направление которого определяетя положением золотника, передается на диференциальное гидравлическое зажимающее стройство 26, осуществляя отрицательную братную связь по отклонению симметрии коебаний золотника 19 сервоклапана 11. Наличие механического колебательного онтура, выполненного в виде упругих подвеов, защемленных фигурными губками, позвояет осуществить резонансный режим работы системе управления.

Управляемые дифференциальным гидравлическим зажимающим устр-м |ством фасониые губки позволяют плавно изменять резонансную частоту подвижной системы сервоклапана, управляющего гидроцилиндром динамического нагружения. Такая особенность предлагаемой конструкции повышает верхнюю частоту частотного диапазона работы мащииы, достигая повыщения ее производительности.

Формула изобретения

Резонансная испытательная мащина, содержащая силовую раму, закрепленные на ней гидроцилиндры статического и динамического нагружения, штоки поршней которых соединены последовательно, набор сменных масс, захваты для крепления испытуемого образца, датчик силы, .подключенные К его выходам электронные регуляторы, связанные с ними электромеханические преобразователи сервоклапанов, управляющие один - гидроцилиндром статического нагружения, а другой - гидроцилиндром динамического цагружения, и источник гидравлической энергии, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, электромеханический преобразователь сервоклапаиа, управляющий гидроцилиндром динамического иагружения, выполнен Б виде резонансного электродинамического возбудителя, а машина снабжена установленным на подвижной системе возбудителя датчиком смещения, четырехходовым золотником, две полос1и которого через дроссели подключены к полостям гидродилиндра динамического нагружения, а две другие - к возбудителю, установленным на линии слива четырехходового золотника двухходовым двухпозиционным клапаном непрерывного действия и связанными с ним и между собой усилителем мощности и блоком сравнения фаз, один вход которого связан с датчиком смещения, а другой через электронный регулятор - с датчиком силы.

Источники информации, принятые во янимание при экспертизе:

1. Каталог 82431 фирмы МТС Системе Корпорейшн (США), модель 824.

2. Патент США До 3442 120, кл. 73-92, 06.05.69 (прототип).