Машина для испытаний на усталость Советский патент 1981 года по МПК G01N3/32 

(54) МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА -УСТАЛОСТЬ

1

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов, а именно к машинам для испытаний на малоцикловую усталость и может найти применение при испытании образцов и элементов конструкций при пульсирующем цикле нагруженйя.

Известна машина для испытаний на усталость, содержгццая электромеханическое нагружающее устройство с захватами для образца, станину с траверсой, двухкоординатный прибор и динамометр, выполненный в виде нескольких рам, объединенных в группы, и несущие датчики сопротивления, соединенные в мост Уинстона II.

Недостатком мгииины является невысокая точность поддержания максимашьных нагрузок вследствие дрейфа нуля двухкоординатного прибора.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является машина для испытаний на усталость, содержащая реверсируемый силовозбудитель, цепь управления реверсировани-i ем силовозбудителя, динамометр,включенный в цепь измерения нагрузки, двухкоординатный управляющий и регистрирующий прибор, включающий корпус, задатчики экстремальных нагрузок

цикла в виде фотодиодов,включенных в цепь управления реверсированием силовозбудителя, линейку с закрепленной; на ней шторкой, служащей для перекрытия фотодиодов, привод линейки, подключённый кцепи измерения нагрузки. В этой машине фотодиоды неподвижно установлены на корпусе двухкоординатного прибора на отметках максимальЮных нагрузок 2 .

Недостатком машины является наличие погрешности задания максимальных нагрузок из-за дрейфа нуля, которая, в свою очередь, требует периодичес15кой коррекции нуля двухкоординатного -прибора, осуществляемой вручную,Необходимость в ручной коррекции приводит к повышению трудоемкости обслуживания машины.

20

Цель изобретения - снижение трудоемкости обслуживания..

Цель достигается благодаря тому, что машина снабжена устройством для коррекции нуля нагрузки, состоящим

25 из каретки, служащей для установки на ней фотодиодов и имеющей упор,который установлен в положении, соответствующем нулевой нагрузке, с возможностью зацепления ео шторкой,обес30печиванвдего перемещение каретки в одну сторону, механизма перемещения каретки, включаклцего установленные н линейке электромагнит, взаимодействующий с ним первый рычаг, подпружиненный второй рычаг, который устайовлен на корпусе с возможностью взаимодействия с первым рычагом при включенном электромагните и служит для перемещения каретки в другую сторону и блока управления, подключенного к цепи управления реверсированием, причем цепь питания электромагнита подключена к блоку управления с возможностью включения электромагнита при разгрузке образца.

На фиг, 1 представлена машина, общий вид; на фиг. 2 - двухкоординат ный управляющий и регистрирующий прибор; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - вид Б на фиг.2.

Машина содержит две колонны 1, установленные на них неподвижную траверсу 2 и подвижную траверсу 3, захваты 4 и 5 для испытуемого образца 6, динамометр 7, включенный в цепь измерения нагрузки (не показана реверсируемый силовозбудитель,включающий электродвигатель 8, редуктор 9 и винт 10, цепь управления реверсированием силовозбудителя (не показана) . На одной из колонн 1 установлены два микровыключателя 11 электродвигателя 8, предназначенные для ограничения хода траверсы 3. Двухкоординатный управляющий и регистрирующий прибор включает корпус 12, задатчики экстремальных нагрузок цикла в виде фотодиодов 13 и 14, включенны в цепь управления реверсированием силовозбудителя, линейку 15, с закрепленной на ней шторкой 16, служащей для перекрытия фотодиодов 13 и 14, привод линейки 15 (не показан), подключенный к цепи измерения нагрузки. Устройство для коррекции нуля нагрузки состоит из каретки, служащей для установки на- ней фотодиодов 13, 14 и имеющей упор 17,. который установлен в положении, соответствующем нулевой нагрузке с возможностью зацепления со шторкой 16, обеспечивающего перемещение каретки в одну сторону механизма перемещения каретки и блока управления. Каретка образована установленными в отверстиях 18 боковых пластин 19 стержнями 20,параллельными направлякхдей 21 линейки 15, и двумя KOpnycciMH 22 и 23 для установки фотодиодов 13 и 14,имеющих возможность для установочного перемещения по стержням 20.

Механизм перемещения каретки включает установленные на линейные 15 электромагнит 24,. взаимодействующий с ним первый рычаг 25, и подпружиненный второй рычаг 26, который установлен на корпусе 12 с возможностью взаимодействия с первым рычаШ.м 25 при включенном электромагните 24 и

служит для перемещения каретки в другую сторону. Блок управления (не показан) подключен к цепи управления реверсированием. Рычаг 25, установленный на оси 27, имеет плечо с плоским концом 28 и плечо с рабочим концом 29, вес которого больше веса плеча с плоским концом.

На корпусе 12 установлен выключатель 30 для отключения машины от сети питания.

Цепь питания электромагнита 24 (не показана) подключена к блоку управления с возможностью включения электромагнита 24 при разгрузке образца 6.

Рычаг 26 установлен на оси 31 и имеет ограничитель 32 поворота.

Машина работает следующим образом.

В исходном положении линейка 15 устанавливается в положение, при котором правая кромка шторки 16 касается левой плоскости упора 17 (фиг. 2 В указанном положении нуль двухкоордкнатного прибора совпадает с правой кромкой шторки 16, а отсчет величины нагрузки производится от левой плоскости упора 17.

Корпус 22 каретки закреплен на стержнях 20 в положении, в котором фотодиод 14 закрывается шторкой 16 после прохождения ее правой кромки от нуля до отметки максимгшьной нагрузки.

Нагружение образца 6 рйстягивающим усилием осуществляется при перемещении траверсы 3 вниз. При этом сигнал от динамометра 7 поступает к приводу линейки 15 и последний перемещает линейку 15 налево. В тот момент, когда шторка 16 перекрывает фотодиод 14, происходит реверсирование электродвигателя 8, и подвижная траверса 3 движется вверх, разгружая образец 6, а линейка 15 перемещается пропорционально сигналу динамометра 7 направо до тех-пор, пока правая кромка шторки 16 не перекроет фотодиод 13, после чего цикл нагружения повторяется.

Вследствие того, что положение фотодиода 13 не совпадает с нулем нагрузки, т.е. с левой плоскостью упора 17, разгрузка образца 6 осуществляется до некоторой малой по величине нагрузки, определяемой расстояние между фотодиодом 13 и левой плоскостью упора 17.

Если бы ФОТОДИОД 13 был бы установлен точно на нулевой отметке, то малейший дрейф нуля двухкоординатного прибора налево сделал бы невозможным закрытие фотодиода 13 шторкой 16 что привело бы к остановке линейки 15, поскольку с динамометра 7 поступал бы сигнал, соответствующий нулевой нагрузке. Во время циклического нагружения образца 6 может происходить дрелф н ля двухкоординатного прибора. Блок управления периодично, чере заданные равные промежутки времени, называемые периодом между коррекция ми, вырабатывает сигнал для осущест ления цикла нагрулсения, во время ко торого производится корректирование нуля нагрузки и перестройка цепи уп равления реверсированием силовозбуди теля на выполнение такого цикла, а также отсчитывает заранее определенное время - время для совмещения ну .леи, - необ-ходимое для совмещения ну лей нагрузки и двухкоординатного при бора, и по истечении этого времени, выдает команду цепи управления реверсированием на работу машины по обычному циклу нагружения. Началом отсчета времени для совмещения нулей является момент перекрытия фотодиода 13 шторкой 16. После выдачи блоком управления сигнала на коррекцию и первого следующего за этим сигнала от фотодиода 14 подается питание на электр магнит 24 механизма перемещения каретки, который притягивает к себе плоский конец 28 рычага 25. При этом рабочий конец 29 поднимается вверх. При движении линейки 15 направо рыча 25 рабочим концом 29 зацепляет за подпружиненный рычаг 26 и поворачивает его на оси 31 против часовой стрелки. Рычаг 26 касается корпуса 22 и перемещает каретку влево до тех пор, пока рычаги 26 и 25 не выходят из зацепления, после чего рычаг 26 возвращается в исходное положение. При дальнейшем движении направо линейки 15 шторка 16 закрывает фотодиод 13, а блок управления начинает отсчет времени для совмещения нулей При перекрытии шторкой 16 фотодиода 13 при коррекции нулей не производится реверсирование электродвигателя 8, а происходит дальнейшее перемещение линейки 15 вправо, пропорционально сигналу от динамометра 7, При этом первая кромка шторки,16 уже закрывшей фотодиод 13, достигает левой плоскости упора 17, линейка 15 толкает каретку вправо до тех пор пока образец 6 не окажется полностью разгружен, и линейка не остановится по сигнсшу от динамометра 7. Траверса 3 продолжает после этого движение вверх до истечения времени на совмещение нулей. Вслед за этим моментом блок управления вырабатывает команду цепи управления реверсиро ванием на выполнение циклов нагружения без коррекций нулей, по которой отключается питание электромагнита 24 и происходит реверс электродвига теля 8. В том случае, если суммарная вели чина коррекции нуля нагрузки окажется больше допустимой для усг-ронстна для коррекции нуля HarfjyaKit, производится автоматическое выключение машины. Если в результате ряда коррикци нуля каретка сместится в свое краинее левое положение, нуль нагрузки может оказаться левее фотодиода 14. В этом случае после команды на коррекцию линейка 15 остановится по сигналу от динамометра 7 левее фотодиода 14, а траверса 3 будет подниматься вверх до микровыключателя 11, после чего произойдет остановка электродвигателя 8. Если в процессе коррекций каретка сместится в крайнее правое положение, нуль нагрузки может оказаться правее выключателя 30. Тогда,при очередной коррекции, каретка, перемещаясь вправо, достигнет выключателя 30 корпусом 23, и троиэоидет отключение от сети двухкоординатного прибора, а траверса 3 поднимется вворх до микровыключателя 11. При разрушении образца, происходящем в полуцикЛе нагружения, траверса 3 опускается вниз до мнкровыключателя 11. Мсшина может быть оснащена нагревательным устройством для осуществления температурнЕэОс испытаний. Пр именение маЫины для испытании на усталость позволяет проводить эксперименты без вмешательства аппарата с целью коррекции нуля при зада.нном уровне допустимого дрейфа. Формула изобретения Машина для испытаний на усталость, содержащая реверсируемый силовозбудитель, цепь управления реверсированием силовозбудителя, динамометр,включенный в цепь измерения нагрузки, двухкоординатный управляющий и регистрируккций прибор, включающий корпус, задатчики экспериментальных нагрузок Цикла в виде фотодиодов, включенных в цепь управления реверсированием силовозбудителя, линейку с закрепленной на ней шторкой, служащей для перекрытия фотодиодов, и привод линейки, подключенный к цепи измерения нагрузки, отличающаяся тем, что, с целью сни/кения трудоемкости обслуживания, она снабжена устройством для коррекции нуля нагрузки,состоящим ИЗ каретки, служащей для .установки в ней фотодиодов и имеющей упор, который установлен в положении, соответствующем нулевой нагрузке, с возможностью зацепления со шторкой, обеспечивающего перемещение каретки в одну сторону, механизма перемещения каретки, включающего установленные на линейке электрюмагнит взаимодействующий с ним первый рычаг. подпружиненный второй рычаг, который установлен на корпусе с возможностью взаимодействия с первым рычагом при включенном электромагните и служит для перемещения каретки в другую сторону, и блока управления, подключенного к цепи управления реверсированием, причем цепь питания электромагнита подключена к блоку управле86НИН с возможностью включения электромагнита при разгрузке образца. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 249709, кл. G 01 N 3/32, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2549670/25-28, кл. G 01 N 3/32, 1977 (прототип).

11

31

Фиг.З

s 13

Pu-i.f

А-/4

21} 32. IS 0

22

zo

ВиЭБ

3

.30