Известны резонансные машины для усталостных иснытаний, основанные на применении парных вращающихся в противоположных направлениях маховиков, равноудаленных от концов испытуемого образца и приводимых Б движение воэбуди.телями колебательных движений.
Конструктивное отличие предлагаемой испытательной мащины от известных в условиях симметричпого цикла нагружений (например, мащины Шенка) заключается в том, что мащина настраивается .в резонанс посредством изменения момента инерции маховиков, выполненных в виде взаимно-перпендикулярных трубок, запрессованных в головку торсиометра и удлинителя и снабженных подвижными грузамиклеммами.
Величина крутящего момента устанавливается по разности углов закручивания концов торсиометра, определяемой при помощи двух стробоскопических щкал, закрепленных одна на верхнем торце маховика, вторая на верхнем торце стержня, находящегося на одном из захватов испытуемого образца.
Величина прилагаемой к образцу нагрузки регулируется посредством изменения вязкого сопротивления крутильно-колебате.тьной системы, для чего На одном из маховиков установлен воздущный поглотитель-регулятор нагрузки.
Преимущества настоящей машины заключаются в простоте конструкции, отсутствии фундамента и облегченном снятии показаний (без применения специальных приборов).
На фиг. 1 из.об .ражеп общий вид мащины; на фиг. 2-нагружающее и торсиометрическое устройство; на фиг. 3-щгкала для отсчета закручивающего момента; на фиг. 4-устройство регулятора нагрузки; на фиг. 5-схема электропитания возбудителей крутильных колебаний; из фиг. 6-фик:ирующее устройство.
Л1Ь 91113
Сварная станина 1 устанавливается без фундамента на регулируемых винтовых опорах; на станине расположены два электродинамических возбудителя крутильных колебаний 2, а также нагружающее и торсиометрическое -устройство. Во внутренней полости 3 станины, закрытой металлическим кожухом, помещен комплект электропитания возбудителей и асинхронный двигатель 4 для охлаждающего вентиляционного устройства.
В качестве возбудителей, создающих в процессе работы мащины, изменяющийся по синусоидальному закону крутящий момент во взаимно-противоположных направлениях, использованы обычные универсальные коллекторные двигатели, к статорам которых похяается постоянный, а к роторам-переменный ток. Щетки двигателей заменены гибкими проводниками, припаянньши к двум противоположным ламелям коллектора, расположенным на нейтральной оси. Корпуса возбудителей притянуты полукруглыми скобами к стойкам на станине MaiUiHHbi; между скобами и корпусами проложена упругая резиновая прокладка.
Благодаря такому способу крепления возбудителей, последние не провертываются и получают возможность следить за положением торсиометра и удлинителя, с которыми жестко связаны роторы возбудителей.
Электропитание возбудителей (фиг- 5) осуществляется посредством однофазного тока от сети через стабилизатор 5 напряжения, обеспечивающий практически постоянное напряжение; к выходным клеммам ста:билизатора присоединены параллельно выпрямитель 6 и автотрансформатор 7.
Постоянный ,ток от выпрямителя проходит через последовательно соединенные обмотки 8 ,стато;ров возбудителей, причем сила тока снижается до требуемой величнны дополнительным сопротивлением 9; переменный то:к от автотрансформатора обтекает последовательно соединенные обмотки 10 роторов возбудителей. Такая электросхема соединения обмоток статоров и роторов возбудителей дает возможность создавать неременный по величине и направлению закручивающий мо мент.
К мащине подводятся от сети все три фазы, с учетом применения трехфазного асинхронного двигателя 4 для охлаждающего вентиляционного устройства.
Нагружающее и торсиометрическое з-стройство (фиг. 1 и 2) представляет собой крутильно-колебательную систему, связанную с возбудителями 2 и состоящую из упругого элемента, составляемого испытуемым укороченным образцом 11, 1жегтко скрепленным поперечными клиньями с удлинителем 12 и стержневым торсиометром 13, на концах которых закреплены трубчатые маховики 14. Каждый из указанных маховиков выполнен в виде трубки, запрессованной у одного в головку здлинителя, у другого-в головку .торсиаметра. Маховики расположены в двух взаимно-перпендикулярных направленн;ях: трубка правого ,маховика-вертикально, а трубка левого маховика-горизонтально (на фиг. 2 левый маховик условно изображен в вертикальном положении).
Нагружающее и торсионное устройство могут поворачиваться в горизонтальной плоскости на некоторый, ограниченный по величине, Згол в обе стороны от среднего положения. Ограничение углового перемещения указанных устройств производился фиксатором (фиг. 6), выполненным в виде стальной спицы 15, верхним концом закрепленной в вертикальной канавке на торде головки удлинителя посредством планки 16 и винта 17; нижний конец спицы заострен и упирается в уг- 3 -№ 91113
лубление винта 18, ввернутого в корпус станины и снабженного контргайкой 19.
Благодаря синхронному действию возбудителей система совершает вынужденные 1крутильные колебания, вызывающие нагружение испытуемого образца заКр:учиваюш.им усилием. Собственна|Я частота колебаний системы регулируется в соответствии с частотой возбул даюш,их закручивающих моментов, посредством перемещения грузов-клемм 20 по трубкам маховиков М, для чего последние снабжены нанесенными на них делениями.
Таким образом, машина практически работает с частотой 50 гц непосредственно в резонансе, на который настраивается нссредствоМ изменения моментов инерции маховиков.
Величина нагрузки испытуемого образца зaкpyчивa oщ,им усилием регулируется изменением вязкого сопротивления колебательной системы, для чего На левом маховике установлен регулятор 21 нагрузки (фиг. 1).
Регулятор нагрузки состоит из лонастей 22 в виде прямоугольных пластинок, установленных на обоих концах трубки маховика 14, емонтирогванного в голювке удлинителя 12 лонасти свободно перемещаются в нолости корпуса 23, закрепленного стойками на станине машины.
Для изменения величины нагрузки корпус регулятора снабжен заслонкой 24, поворачиваемой в процессе испытаний (без остановки машины) для регулирования площади донных отверстий 25 ДЛ|Я прохода воздуха. Происходящее при этом изменение величины вязкого сопротивления колебательной системы влечет за собой изменение амплитуды колебания и величины закручивающего момента.
Величина закручивающего момента определяется посредством двух стро босконических щкал 26. закрепленных на торце трубки правого маховика 14 и на торце жес.ткой стрелы 57, привернутой к головке-захвату торсиометра 13.
Шкала 26 выполнена в виде пластинки, на к оторой нанесены под острым углом две широкие линии; обе стороны угла снабжены делениями, перпендикулярными к |биссектрисе угла. При закреплении на нодщкальнике пластинка принимает форму цилиндра, образующей которого является биссектриса угла; радиус цилиндра равен расстоянию от шкалы до оси вращения маховика 14 или стрелы 27.
При колебаниях маховика и стрелы на каждой щкале визуально воспринимаются четыре линии соответственно крайним нолол ениям маховика и стрелы. Расстояние точки пересечения внутренних линий от нулевой линии (первой слева) пропорционально амплитуде качания маховика и стрелы; разность отсчетов RO указанным шкалам пропорциональна углу закручивания торсиометра.
Величина закручивающего момента или величина закручивающего усилия получается путем умножения указанной разности на соответствующую цену деления, определяемую в процессе статического тарирования торсиометра.
Машина снабжена вентиляционным устройством, предназначенным для охлаждения в процессе испытания возбудителей, приборов электропитания, а также захватов крепления испытуемого образца; вентиляционное устройство приводится в дейгтвие асинхронным двигателем 4, вращающим колеса 28 с радиальными лопатками, закрепленные на роторе двигателя и нагнетающие воздух, выходящий через отверстие в верхней части станины машины.
Для испытания стержневых образцов различной длины предусмотрена возможность осевого перемещения правой половины нагружающего и торсиометрического устройства машины.
Предмет изобретения
1. Резонансная .машина для усталостных испытаний стержневых образцов материалов на закручивание с применением колебательной системы из парных вращающихся в противоположных направлениях маховиков, равноудаленных о.т конпов испытуемого образца и приводимых в движение возбудителями колебательных движений, о т л и ч ающаяся тем, что, закрепленный в захватах испытуемый образец кинематически связан через торсиометр с одной стороны и удлинитель с другой-маховиками, выполненными ,в виде трубок, закрепленных в головках торсиометра и удлинителя, расположенных под прямьш углом один к другому и сна:бженных грузами-клеммами, перемещаемыми вдоль оси маховикОВ при настройке колебательной системы в резонанс с частотой возбуждающих моментов.
2. Л1ашина по п. 1, отличающаяся тем, что, в качестве возбудителей колебательного движения нагружающ.его устройства применены коллекторные двигатели, питаемые переменным током через стабилизатор напряжения, причем, с целью получения в процессе испытания переменного по направлению закручивающего момента, к последовательно соединенным обмоткам статоров возбудителей подается через выпрямитель постоянный ток, а к по:,1едовательно соединенным обмоткам роторов через автотрансформатор-переменный ток.
3.Машина по пп. I и 2, от л и ч а ю ui а я ся тем, что, с целью регулирования величины прилагаемого к испытуемому образцу закручивающего усилия .посредством изашнения величины вязкого сопротивления колебательной 1:-истемы, на одном из трубч атых маховикс.в параллельно его сси установлен воздушный поглотитель с лопастями, осуществляющий в процессе закручивания образца засасывание и выталкивание воздуха через отверстия в корпусе поглотителя и, з зависимости от увеличения или уменьшения площади отверстий, вызывающий изменение амплитуды колебаний и величины закручивающего момента.
4.Машина по пп. 1 и 2, от л и ч а ю щ а я С1Я тем, что, ее стробоскопическое устройство для измерения закручивающего момента по величине закручивания торсиометра выполнено в виде парных угловых ш:хал, установленных на противоположных концах торсиометра и закрепленных на верхних торцах одного из трубчатых маховиков и жесткой стрелы, скрепленной с одним из захватов образца.
Фиг. 1
а 2В 14 26 20
L
Ill
Риг.б
Фиг S
17
Ч
