Машина для динамических испытаний изделий на кручение Зуева и Вандышева Советский патент 1982 года по МПК G01N3/34 

(54) МАШИНА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

ИЗДЕЛИЙ НА КРУЧЕНИЕ В.А.ЗУЕВА

И Б.А.ВАНДЫШЕВА

Изобретение относится к исследованиям .прочностных свойств материало а именно к машинам для динамических испытаний на кручение, и может найти применение для испытания образцовых и рабочих моментомеров, а также элементов конструкций машин при вынужденных угловых колебаниях. Известна машина для испытания на усталость при кручении, содержащая два редуктора для одновременного ста тического нагружения двух образцов, между которыми расположен на качающем коромысле вибратор с приводом 1. Однако ввиду расположения двигате ля непосредственно на качающемся коромысле, машина может работать при низких частотах, а одновременное испытание двух образцов, имеющих, как правило, неодинаковую жесткость, не поз воляет задавать им равную относительную амплитуду напряжений. Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности является машиУ1а для динамических испытаний изделий на кручение, содержащая возбудитель циклического крутящего момента, колеблющийся вал которого одним концом связан с одним из захватов для испытуемого изделия, механизм для статического закручивания, который включает пару зубчатых колес и полый вал, связанный со вторым захватом для испытуемого изделия и ведомым зубчатым колесом, корпус для установки полого вала 2. В этой машине возбудитель установлен на массивной станине, ведомое колесо жестко соединено с полым валом, нагружгние статическим моментом осуществляется посредством ручного привода. Недостатками машины являются недостаточно высокая Точность и стабильность динамического нагружения из-за того, что силопередакхдие дета ли возбудителя воспринимают большие нагрузки, развиваемые механизмом ста39тического закручивания, и соответственно затрачиваются большие мощности а также наличие массивной станины, через которую замыкается кинематиче ки-силовая цепь машины, и отсутствие штатных защитных устройств. Цель изобретения - повышение точности испытаний, снижение металлоемкости и потребляемой мощности, а также обеспечение безопасности при разрушении испытуемого образца. Цель достигается тем, что машина снабжена закрепленным на полом валу мотор-редуктором, на валу которого закреплено ведущее зубчатое колесо механизма для статического закручивания, ведомое колесо установлено на корпусе и связано с другим концом вала возбудителя циклического крутящего момента через упругий элемент малой жесткости, захваты и возбудитель размещены внутри полого вала, а последний соединен с корпусом и ведомым колесом посредством разъемны соединений. Упругий элемент может быть выполнен в виде коаксиально расположенных пружин кручения. Кроме того, машина снабжена приспособлением для выборочного подключения пружин кручения к колеблющемуся валу, а полый вал соединен с корпусом и ведо мым колесом посредством конуснофланцевых соединений, снабженных средствами для их затяжки. На фиг.1 изображена предлагаемая машина, продольный разрез; на фиг.2 вид А на фиг.1. Машина содержит корпус 1, на который установлен возбудитель 2 цикл ческого крутящего момента, снабженный средствами 3 для регулирования амплитуды момента и приводимый во вращение от электродвигателя 4.Колеб лющийся вал 5 возбудителя 2 одним концом связан с одним из захватов 6 испытуемого изделия 7, выполненным в виде муфты 8 с торцовыми шлицами. Корпус 1 служит для установки по лого вала 9 о С полым валом 9 соедин на штанга 10, связанная со вторым захватом 11 испытуемого изделия 7. На полом валу 9 установлен также мотор редуктор 12, на валу которого закреплено ведущее зубчатое колесо 13 а ведомое зубчатое колесо И устано ленЬ на корпусе 1 и связано с другим концом вала 5 возбудителя циклическо ГО крутящего момента через упругий элемент малой жесткости, выполненный в виде коаксиально расположенных пружин 15 и 16 кручения. Полый вал 9, мотор-редуктор 12 и зубчатые колеса 13 и 14 образуют механизм для статического закручивания, являющийся дифференциальным механизмом. Полый вал 9 опирается на установленный на корпусе 1 конический роликовый подшипник 17 и имеет окна 18, закрытые во время работы двумя щитками 19, например из оргстекла. Радиальной опорой ведомого колеса 14 служат ролики 20, установленные на нижнем фланце 21 полого вала 9 а осевой опорой - регулируемый .по высоте радиальноупорный подшипник 22, установленный на корпусе 1 и выполняющий одновременно функции второй опоры полого вала 9. Силовая штанга 10 имеет возможность перемещения в осевом направлении для настройки машины по длине испытуемого изделия и соединена муфтой 23, например шлицевой с фиксатором 24, управляемым рукояткой 25, с верхним фланцем 26 полого вала 9. Вес силовой штанги 10 уравновешен двумя симметрично расположенными грузами 27. Машина снабжена приспособлением для выборочного подключения пружин 15 и (или) 16 кручения ко второму концу колеблющегося вала 5, содержащим рычажный механизм 28 и полумуфту 29. Полый вал 3 соединен с корпусом 1 и ведомым колесом 14 зубчатой пары посредством разъемных соединений, выполненных в виде конусно-фланцевых соединений 30 и 31, снабженных сред.ствами 32 и 33 для их затяжки. Захваты 6, 11 и возбудитель 2 размещены внутри полого вала 9. На штанге 10 установлен образцовый моментомер 34, Машина работает следующим образом. Перед испытанием изделия 7 настраивают машину с помощью силовой штанги 10 по длине изделия 7 и устанавливают последнее на машину. К валу 5 подключают пружины 15 и (или) 16 кручения в соответствии с заданным предельным моментом, раскрывают соединения 30 и 31, фиксируют штангу 10 фиксатором 24 и осуществляют статическое нагружение изделия 7 включением мотор-редуктора 12. 5918 Последний вместе с полым валом 9 вращается вокруг оси машины и через штангу 10 производит закручивание изделия 7 относительно установленного н нуль вала 5 возбудителя 2. Колесо Т, вращаясь одновременно с полым валом 9, но в противоположном направлении, закручивает пружины 15 и 1б кручения. При этом колесо I поворачивается на угол, больший угла поворота полого , вала 9 во столько раз, во сколько жесткость подключенных пружин 15 и 16 кручения меньше жесткости испытуемого изделия 7. После статического нагружения производят затяжку соединений 30 и 31. Включением электродвигателя Ц приводят в действие возбудитель 2 и зада,ют требуемую частоту, а с помощью средств 3 для регулирования амплитуды - устанавливают требуемое значение динамической нагрузки. Статическая нагрузка, приложенная к изделию 7, воспринимается и автоматически уравновешивается с помощью механизма, статического закручивания и пружин 15 и 16 кручения. Вал 5 возбудителя 2 при этом оказывается разгруженным от дополнительной статической нагрузки, Разгрузка возбудителя циклического крутящего момента от статических усилий и свободная замкнутая кинематичес ки-силовая цепь машины позволили сиизить металлоемкость машины и потребляемую мощность возбудителя и повысить точность и стабильность динамической нагрузки, а выполнение полым валом функции защитного кожуха .обеспечить гарантированную безопасность при разрушении испытуемого изделия в -любом частотном режиме испытаний , Формула изобретения 1, Машина для динамических испытаний изделий на кручение, содержащая возбудитель циклического крутящего 6 момента колеблющийся вал которого одним концом связан с одним из захватов для испытуемого изделия, механизм для статического закручивания, который в-ключает пару зубчатых колес и полый вал, связанный со вторым захватом для испытуемого изделия и ведомым зубчатым колесом, корпус для установки полого вала, отличающаяся .тем, что с целью повышения точности испытаний, снижения металлоемкости и потребляемой мощности, а также обеспечения безопасности при разрушении испытуемого изделия, она снабжена закрепленным на полом валу мотор-редуктором, на валу которого закреплено ведущее зубчатое колесо механизма для статического закручивания , ведомое колесо установлено на корпусе и связано с другим концом вала возбудителя циклического крутящего момента через упругий элемент малой жесткости, захваты и возбудитель размещены внутри полого вала, а последний соединен с корпусом и ведомым колесом посредством разъемных соединений, 2,Машина поп,1,отличающая с я тем, что упругий элемент выполнен в виде коак.сиально расположенных пружин кручения. 3,Машина по пп,1и2, отличающаяся тем, что она снабжена приспособлением для выборочного подключения пружин кручения к колеблющему ей валу, Ц. Машина по nn,1-3t отличающаяся тем, что полый вал соединен с корпусом и ведомым колесом посредством конусно-фланцевых соединений, снабженных средствами для их затяжки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 626389, кл, G 01 N 3/32, 1978. 2, Школьник Л.И, Методика усталостных испытаний, М,, Металлургия, 1978, с,172, рис,95 (прототип).