Машина для испытания материалов на усталость при изгибе Советский патент 1949 года по МПК G01N3/38 B06B1/04 

Изобретение касается машины для испытания материалов иа усталость при изгибе, в которой для изгибания образца используются электрод ИИ амические силы, оозда. ваемые вращающимся или пульсирующим магнитным полем.

Отличительной особенностью этой машины является конструктивное выполнение ее магнитной системы.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема машины, иллюстрирующая принцип ее действия; на фиг. 2 R 3 - конструктивная схема машины в двух вариантах исполнения; на фвг. 4 - эскиз прибора для измерения амплитуды колебания образца.

Работа машины основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля неподвижного статора с постоянным по направлению магнитным полем ротора, расположенного на свободном конце испытуемого образца.

Испытуемый образец / (фиг. I i 2) одним концом неподв и жно з:акреплен при помощи цанги 3 в ос;1;овании 9. На верхнем свободном чонце его укреплен ротор 4, который помещается внутри статора 5, имеющего трехфазную обмотку 6.

Статор крепится в корпусе 7, который одновременно является магнитопроводом катушки подмагничивания 8.

Ротор отделен от статора основным воздушным зазором S, , а от магнитопровода - дополнительным воздушным зазором и, Наличие этих зазоров дает ротору возможность свободного перемещения при изгибе образца.

При включении обмотки статора в последнем возникает вращающееся магнитное поле. Одновременно через обмотку катушки подмагничивания 8 пропускается постоянный ток, в результате чего образуется дополнительный Магнитный потОК, не меняющийся по направлению и вступающий во взаимодействие с вращающимся магнитным потоком статора.

В результате, в каждое мгновение в какой-то части зазора и, направление обоих магнитных потоков будет совпадать (индукция увеличивается), а в диаметрально противоположной части зазора §2 направление их будет встречным, т. е. индукция будет резко уменьшаться. Ротор будет притягиваться к той стороне статора, у которой индук605

ция больше, изгибая при этом образец.

Ввиду того, что магнитный поток статара вращается вокруг ротора, сила притяжения ротора к статору будет следовать за потоком статора, т. е. вращаться вокруг ротора, изгибая образец последовательно во все стороны и тем самым создавая в нем закономерные напряжения.

Изменение величины изгибающей силы удобнее всего производить изменением постоянного по напрялсению магнитного потока, что достигается регулированием силы тока в обмотке катущки подмагничивания посредством реостата.

Можно добиться такого положения, когда величина дополнительного магнитного потока будет равна величине вращающегося магнитного потока статора. Тогда результирующий магнитный поток будет существовать только с одной стороны ротора.

Очевидно, что при этом будет иаибольщая сила притяжения, а, следовательно, и максимальное напряжение в образце.

Меняя напряжение в отдельных фазах тока, подводимого к обмотке статора, или включая только две фазы, можно получить различные формы колебаний ;магнитного потока статора, в соответствии с которыми ротор будет соверщать свои движения.

Эти движения могут быть; кругообразные, эллиптические с различным соотнощением осей, прямолинейные с одинаковыми отклонениями в обе стороны от нейтрального положения, прямолинейные с отклонением только в одну сторону от нейтрального положения.

Корпус устанавливается на колонках 2 и в зависимости от длины образца может быть закреплен на соответствующей высоте.

При необходимости испытания образцов, закрепленных с o6o«x концов, применяется второй вариант мащины (фиг. 3).

Испытуемый образец / неподвижно закрепляется при помощи цанг 3 в трубках 10. Внешние концы труб опираются на шариковые

606

сферические подшипники 11, допу--скающие свободный угловой поворот концов образца.

На внутренних концах труб крепятся роторы 4, которые расположены внутри статоров 5, имеющих трехфазную обмотку.

Статоры крепятся в корпусах 7 и 7а, один из которых укреплен на основании мащины, а второй - на подвижной ллите. Наличие подвижной плиты, перемещается в пазе основания 5, позволяет испытывать образцы различной длины.

Определение напряжения в о-бразце производится по величине отклонения ротора, т. е. по величине деформации изгиба образца. Для этого можно применить два способа: механический с помощью индикатора и олт.ичеокий.

При оптическом способе используется круглое зеркальце/2 (фиг. 4) прикрепленное к скобе 13, сквозь которую проходит игла 14 с заострениями на обоих концах. На верхний конец образца, имеющего резьбу, навинчивается стальной колпачок 15 с коническим углублением на верхней плоскости, в которое упирается нижнее острие иглы 14. Верхнее острие иглы упирается в углубление на конце пластинчатой пружины 16, прижимающей иглу к колпачку и удерживающей таким образом зеркальце в указанном на чертеже положении.

Другой конец пластинчатой пружины неподвижно крепится к специальной стойке, устаковленной на корпусе статора. Таким образом, свободный конец пластинчатой пружины не может перемещаться в горизонтальной плоскости, и, следовательно, верхний конец иглы оказы.вается лепод вижным.

При отклонении ротора от первоначального положения нижний конец иглы отводится в сторону, вследствие чего игла, а вместе с ней и зеркальце 12 будут наклоняться.

На поверхность зеркальца направлен узкий пучок света, который после отражения падает на экран 17.

Во время работы машины зайчик на экране описывает в увеличенном

.масштабе траекторию движения верхнего .конца образца. Масштаб увеличения этой траектории зази сит от длины иглы « от величины пути луча до экрана.

На основании расчета напряжений в образце в зависимости от его деформации с учетом величины длины иглы и пути луча до экрана на последний наносится серия концентрических окружносте1т через определенные интервалы, соответствующие различным напряжениям в образце.

Движение на экране зайчика луча, отраженного от зеркальца, позволяет непрерывно вести наблюдение за напряжением, с которым испытывается образец, и за характером воздействующей на него нагрузки.

Предмет изобретения 1. Машина для испытания материалов на усталость при изгибе с применением образца в впде прямолинейного стержня, закрепляемого с одного или обойх концов и снабженного жестко укрепленным на нем цилиндрическим железным ротором, подмагпичиваемым постоянным током и помещенным во вращающемся магнитном поле статора, питаемого переменным током о тличающаяся тем, что подмагничивающая ротор обмотка помещена на магнитно связанном с основным статором отдельном сердечнике, непосредеивенно охватывающем исследуемый образец, с целью создания постоянного магнитного потока, направленного вдоль оси ротора.

2.Форма выполнения машины по п. , отличающаяся тем, что, с целью испытания образца, закрепленного с обоих концов, служащие для крепления образца зажимы установлены в сферических шарикоподшипниках, допускающих свободный угловой поворот концов образца.

3.В машине по пп. I я 2 применение двух отдельных независимо воздействующих на образец магнитных систем, одна из которых выполнена подвижной в осевом направлении для возможности изменения точки приложения 1изгибающих образец зсилий.

4.В маш:ине по п. 1 применение для измерения амплитуды колебания образца подвижного зеркала, укрепленного па вертикальной оси, установленной в опорах, одна из которых неподвижна, а вторая закреплена на свободном конце испытываемого образца.

4 6