Возбудитель циклической нагрузки для вибростендов и усталостных испытательных машин Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 G01N3/34 

(54) ВОЗБУДИТЕЛЬ ЦИКЛИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ВИБРОСТЕНДОВ И УСТАЛОСТНЫХ , ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Изобретение относится к испытательной технике в частности к устройствам для создания циклической нагрузки, и может найти применение в вибростендах и усталостных машинах.

Известен возбудитель циклической нагрузки, содержащий кривошипно-шатунный механизм и устройство для задания формы нагружения, соединяющее шатун с приспособлением для крепления испытуемого изделия 1.

Недостатком такого возбудителя циклических нагрузок является то, что он обеспечивает воспроизведение синусоидальной формы цикла, а также сложность изготовления и применения зубчатых и планетарных передач.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является возбудитель циклической нагрузки для вибростендов и усталостных испытательных мащин, содержащий кривошипно-шатунный механизм и устройство для создания формь цикла нагружения, соединяющее щатун с приспособлением для крепления испытуемого изделия. Задание формы цикла нагружения осуще- .

ствляется за счет подачи разной величины давления воздуха от двух рессиверов в над поршневую и поДпоршневую полости двухкорпусного цилиндра 2.

5 Недостатком указанного устройства являются его малые функциональные возможности, ограниченные воспроизведением только синусоидальной и треугольной формами цикла нагружения.

Цель изобретения - расширение воспро изводимых форм циклов нагружения.

Поставленная цель достигается тем, что в возбудителе циклической нагрузки для вибростендов и усталостных испытательных машин, содержащем кривошипно-щатунный

f5 механизм и устройсто для задания формы цикла нагружения, соединяющее щатун с приспособлением для крепления испытуемого изделия, устройство задания формы цикла нагружения выполнено в виде установленной в шатуне упругой поворотной втулки,

° в которой от внутренней поверхности выполнены соосные радиальные пазы, и установленной во втулке оси, концы которой соединены с приспособлением для крепления изделия, причем на оси имеются параллельные

лыски, а толщина оси в зоне лысок равна ширине паза втулки. Для получения ассиметричных циклов в один из пазов втулки может быть введена съемная вставка жесткости.

На фиг. 1 изображен описываемый возбудитель циклической нагрузки с частичным разрезом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - трапецевидная форма нагружения; на фиг. 4 - настройка устройства задания формы цикла нагружения для получения трапецевидной формы цикла нагружения; на фиг. 5 - синусоидальная форма цикла нагружения; на фиг. 6 - настройка устройства задания цикла нагружения для получения синусоидальной формы цикла нагружения; на фиг. 7 - форма импульсной нагрузки; на фиг. 8 - настройка устройства задания формы цикла нагружения для получения изображенной на фиг. 7 формы импульсной нагрузки; на фиг. 9 - форма ассиметрической нагрузки; на фиг. 10настройка устройства для задания формы цикла нагружения для получения ассиметричной формы цикла нагружения.

Возбудитель циклической нагрузки соетоит из кривошипно-шатунного механизма 1 устройства 2 задания формы цикла нагружения и приспособления 3 для крепления испытуемого изделия. Кривошипно-шатунный механизм 1 содержит кривошип 4, шатун 5 и корпус 6. Устройство 2 задания формы цикла нагружения, соединяющее шатун 5 с приспособлением 3, содержит поворотную упругую втулку 7 и ось 8, соединяющую проушину 9 приспособления 3 с устройством 2. Упругая поворотная втулка 7 закреплена в металлической гильзе 10, которая установлена в проушине 11 шатуна 5. Фиксация поворотной втулки 7 осуществляется двумя парами болтов 12 и 13. Упругая поворотная втулка 7 имеет профилированное отверстие 14, образованное цилиндрическими поверхностями с радиусом R, выходящими из центра отверстия втулки, которые сопряжены с плоскими поверхностями 15 паза 16 шириной в, и высотой h. Плоские поверхности 15 паза 16 сопряжены цилиндрическими поверхностями 17. В отверстие 14 вставлена ось 8, соединяющая шатун 5 с приспособлением 3. Ось 8 имеет цилиндрическую поверхность 18 с радиусом, приблизительно равным радиусу цилиндрических поверхностей 17 отверстия 14, и лыски 19, расположенные на одинакоБОм расстоянии от оси а-а, при этом ось 8 в зоне лысок 19 равна ширине паза 16. Две лары болтов 20 служат для ориентации лысок 19 по отношению к оси в-в, перпендикулярно ей или параллельно. Для расширения номенклатуры формы циклов нагружеНИИ в свободные пазы втулки могут устанав. ливаться вставки 21 (фиг. 6 и 10) разной конфигурации и жесткости.

Возбудитель циклической нагрузки работает следующим образом.

При включении устройства кривошипношатунный механизм 1 передает через устройство 2 нагрузки на приспособление 3. Непосредственно передача нагрузки приспоблению 3 осуществляется .через поворотную упругую втулку 7 и ось 8. При движении шатуна 5 вверх ось 8 внедряется в паз 16 поворотной упругой втулки 7 (фиг. 4) и, вследствие деформации последней, будет формироваться участок оа (фиг. 3), который соответствует увеличению деформации (нагрузки). Увеличение деформации происходит до тех пор, пока максимально удаленные точки поверхности 18 оси 8 не достигнут кромок перехода плоских поверхностей паза 16 в криволинейные поверхности отверстия 14, в которое первоначально вводится ось 8. После этого ось 8 движется в вертикальном пазу 16, где деформации будут постоянными (т.е. нагрузка будет постоянной - участок ав). Таким образом, чем длиннее прямоугольный участок поверхностей паза 16, тем больше участок ав. При этом амплитуда оси 8 выбирается такой, что при ее движении она не достигает крайних положений, т.е. поверхностей 17 паза 16, следовательно возрастания нагрузки на участке ав не будет.

При движении шатуна 5 вниз ось 8 выходит из верхней части паза 16, чем обеспечивается падение нагрузки на участке cd, и ось 8 уходит в цилиндрические поверхности отверстия 14, что .соответствует точке с. При дальнейшем движении шатуна 5 вниз ось 8 постепенно входит в верхнюю часть паза 16, чем обеспечивается падение нагрузки на участке cd, а на прямолинейном участке 15 паза 16 деформация постоянна, т.е. нагрузка на ось 8 постоянна (участок de). После этого шатун 5 совершает движение вверх и ось 8 выходит из паза 16, чем обеспечивается падение нагрузки на участке ef. Таким образом, получается трапецевидный цикл.

Для получения синусоидального (треугольного) цикла втулки 7 поворачивается и фиксируется болтами 12, устанавливаемыми в отверстия по оси с-с в положение, показанное на фиг. 6. В свободное пространство .паза 16 вставляются вставки 21 для установки оси 8 всреднее положение. При движении шатуна 5 нагрузка на ось 8 передается через материал втулки 7 попеременно на верхнюю и нижнюю цилиндрические поверхности оси 8, чем достигается попеременное увеличение и падение нагрузки или получение синусоидального или близкого к треугольному циклу. При этом, вследствие того, что происходит обжатие упругого материала втулки 7, требуемь1е для нагружения объекта перемещения шатуна 5 будут существенно больше, чем имеющиеся люфты в соединениях возбудителя. Этим достигается перекрытие люфтов и повышение точности и плавности нагружения. Для получения импульсных нагрузок поворотную упругую втулку 7 и ось 8 устанавливают в положение, показанное на фиг. 8. При движении шатуна 5 вверх в начальный момент происходит скольжение лысок 1/9, оси 8 в пазу 16 т.е. нагрузка равна нулю, и время необходимое для прохождения паза 16 до встречи с поверхностями 17, соответствует участку оа. После этого ось входит в контакт с поверхностью 17, и создается импульс нагрузки as, а при движении вниз происходит падение нагрузки до нуля, затем ось 8 скользит в пазу 16, что соответствует участку cd, до обжатия нижней части поверхностей 17 паза 16, что соответствует участку de и т.д. Для получения ассиметричных циклов можно использовать вставки 21 разной конструкции, устанавливаемых в разных положениях в пазу, как показано, например, на фиг. 10. Геометрия сечений оси 8 входящих в паз 16, подбирается с учетом упругих свойств материала втулки 7 и необходимости получения амплитуды нагрузки заданной величины. Использования изобретения позволяет использовать один вибростенд или усталостную испытательную маШину для создания широкого класса нагрузок, что уменьшает потребный для проведения испытаний парк испытательного оборудования. Формула изобретения 1.Возбудитель циклической нагрузки для вибростендов и усталостных испытательных машин, содержаш,ий кривошипно-шатунный механизм и устройство для задания формы цикла нагружения, соединяющее шатун с приспособлением для крепления испытуемого изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения воспроизводимых форм циклов нагружения, устройство задания формы цикла нагружения выполнено в виде установленной в шатуне упругой поворотной втулки, в которой от внутренней поверхности выполнены соосные радиальные пазы, и установленной во втулке оси, концы которой соединены с приспособлением для крепления изделия, причем на оси имеются параллельные лыски, а толшина оси в зоне лысок равна ширине паза втулки. 2.Возбудитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения ассиметриччых циклов, в один из пазов втулки введена съемная вставка жесткости. Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 316481, кл. G 01N 3/36, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 676906, кл. G 01 N 3/34, 1977 (прототип).

Фиг. 2. 8 Фиг. 5 Фиг. б

б

Фиг. 7

16

Фиг. 8