Установка для испытаний образцов и натурных деталей на усталость при чистом изгибе Советский патент 1983 года по МПК G01N3/34 G01N3/36 

Изобретение относится к определению прочностных свойств материалов, а именно к установкам для испытания образцов материалов и натурных деталей на усталость при чистом изгибе.с вращением.

Известна установка для испытаний на усталость при чистом изгибе с вращением, содержащая станину, размещенные на ней захваты для крепления образца, связанные с ними ведущий и ведомый шпиндели, нагружающие и опорные подшипники, размещенные на станине с возможностью самоустановки на цапфах корпусов, привод вращения образца и рычажное устройство для создания в образце напряжений чистого изгиба ri.

Однако такая установка имеет недостаточную точность результатов испытаний вследствие возникновения осевых нагрузок при изгибе образца.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для испытаний образцов и натурных деталей на усталость при чис.том изгибе, содержащая станину, размещенные на ней захваты для крепления образца, связанные с ними ведущий и ведомый шпиндели, каждый из

которых установлен в нагружающем и опорном подшипниках, размещенных в раздельных самоустанавливающихся корпусах, привод вращения образца, нагружающее устройство для создания в образце напряжений чистого изгиба, связанное с кдрпусами нагружающих подшипников, причем стойка корпуса опорного подшипника.ведомого

10 шпинделя и стойка нагружающего устрой.етва, связанного с корпусом на гружающего подшипника ведомого шпинделя, закреплены на каретке, имеющей возможность осевого перемеще15ния по станине. В этой установк-е каждая из указанных стоек закреплена на отдельной каретке С2.

Элементом, ограничивающим долговечность известной установки, являют20ся подшипниковые узлы, в которых используются крупногабаритные сферические самоустанавливающиеся подшипники, ресурс работы которых значительно меньше, чем гарантированный

25 ресурс работы высокооборотных -крупногабаритных подшипников качения с цилиндрическими роликами и специальными сепараторами без буртов на внутренней или наружной обоймах. Подшип-

30 НИКИ последнего типа обладают наиболее высокой работоспособностью из всех выпускаемых промышленностью круп ногабаритных высокоскоростных тяжело нагруженных подшипников качения за счет большей длины площадки контакт ролика цилиндрической формы с обойм ми и возможности их свободного пере мещения в направлении образующей по обойме, наружной или внутренней, не имеющей ограничительных буртов. Такие подшипники в нагружающем устройстве известной установки применить невозможно, так как при работе установки, особенно при испытании крупногабаритных образцов и деталей, неизбежно происходило бы изменение исходного относительного положения между стойкой корпуса опор ного подшипника и стойкой нагружаю щего устройства ведомого шпинделя вследствие того, что конструкцией установки не предусмотрена жесткая взаимосвязь перемещения вдоль стани упомянутых стоек. Вследствие осевых усилий, возник щих при нагрузке, обойлчы высокооборотных подшипников качения с цилинд ческими роликами вместе с вышеуказанными стойкам могут сместиться и выйти из соприкосновения с ролика ми. Действие осевых усилий на образец с ;ижает точность испытаний. Цель изобретения - повышение дол говечности установки за счет применения нагружающих подшипников в вид подшипников качения с цилиндрически ми роликами без буртов на обойме и .повышение точности испытаний. Указанная цель достигается тем, что в установке для испытаний образ цов и натурных деталей на усталость при чистом изгибе, содержащей станину, захваты для крепления испытуемого образца, связанные с ними ведущий и ведомый шпиндели, каждый из которых установлен в нагружающем и опорном подшипниках, размегденных в раздельных самоустанавливающихся корпусах, привод вращения образца, нагружающие устройства для создания в образце напряжений чистого изгиба, связанные с корпусами нагружающи подшипников, причем стойка корпуса опорного подшипника ведомого шпинделя и стойка нагружающего устройства связанного, с корпусом нагружающего подшипника ведомого шпинделя, закреп лены на каретке, имеющей возможность осевого перемещения по станине, указанные стойки закреплены на общей каретке. На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, вид сбоку; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 , на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1. Установка содержит станину 1, установленную в ней на роликовых направляющих каретку 2, ведущий 3 и ведомый 4 шпиндели соответственно с захватами 5 для крепления испытуемого образца 6, привод {не изображен ) вращения образца 6, связанный со шкивом 7, закрепленным на ведущего шпинделе 3, опорные подшип.ники 8 и 9 шпинделей 3 и 4, корпусы которых (.подшипников 8 и 9/ самоустанавливаются на цапфах 10, установленных во вспомогательных подшипниках 11 опорных стоек 12 и 13, и нагружающие устройства для создания в образце б напряжений чистого изгиба посредством приложения усилия к нагружающим подшипникам 14 и 15 ведущего 3 и ведомого 4 шпинделей. Нагружающие устройства содержат гидроцилиндры 16 и 17, связанные штоками посредством траверс 18 .и 1,9 с самоустанавливающимися корпусами нагружающих подшипников 14 и 15, и стойки 20 и 21, каждая из которых имеет поперечину 22, к которой посредством сферического поди:ипника 23 и динамометра 24 подвешен гидроцилиндр 16 (17). Стойки 12 и 20 закреплены непосредственно на станине 1, а стойки 13 и 21 - на каретке 2, перемещение которой необходимо для компенсации деформаций и термического расширения, а также для отвода ведомого шпинделя 4 при монтаже и поломке образца б. Установка работает следующим образом. Под действием рабочей нагрузки, создаваемой гидроцилиндрами 16 и 17, вращающийся образец 6, соединенный в единую балку с захватами 5 и шпинделями 3 и 4, изгибается, а шпиндели поворачиваются в вертикальной плоскости вокруг цапф 10 корпусов опорных подшипников 8 и 9 на некоторый угол. Изменение расстояния меж-ду опорными подшипниками 8 и 9 вcJ:eдствие прогиба балки и поворота шпинделей 3 и 4 компенсируется за счет перемещения стойки 13 вместе с кареткой 2 вдоль станинЕЛ по роликовым направляющим. Одновременно происходит сдвиг стойки 21, закрепленной на той же каретке, в результате чего расстояние между точкой опоры и точкой подвески гидроцилиндра 17 ведомого шпинделя сохраняется постоянным, равным такому же расстоянию для ведущего шпинделя. 1 Отсутствие ограничений в перемещении наружной обоймьз относительно внутренней в продольном направлении в нагружающих подшипниках 14 и 15 обеспечивает автоматическую самоустановку корпусов последних, компенсируя уменьшение длины рычага нагружения, происходящее вследствие поворота шпинделей.

Возможность самоустановки деталей в системе поршень гидроцнлиндра шток - корпус нагружающего подшипника обеспечивается, кроме того, поворотом корпуса гидроцилиндра относительно точки подвеса в сферическом подшипнике 23, поворотом траверсы на цапфах корпуса нагружающего подшипника, поворотом наружной обоймы нагружающего подшипника относительно внутренней, плавающим перемещением поршня в гидроцилиндре.

Нагрузка, передаваемая на образец 6, контролируется с помощью динамометров 24.

Использование изобретения позволяет, проводить испытания натурных деталей и крупногабаритных моделей деталей машин :при высоких нагрузках, в результате чего на основании уточненных значений допускаемых напряжений могут,быть снижены запасы прочности, уменьшена металл.оемкость конструкций, повышена надежность и разрешено применение более дешевых материалов.

Формула изобретения

Установка для испытаний образцов :и.Натурных деталей на усталость при чистом изгибе, содержащая станину,, захваты для крепления испытуемого

образца, связанные с ними ведущий и ведомый шпиндели, каждый из которых установлен в нагружанядем и опорном подшипниках, размещенных в раздельных самоустанавливающихся кор- пусах, привод вращения образца, нагружающие устройства для создания в образце напряжений чистого изгиба. связанные с корпусами нагружающих подшипников, причем стойка корпуса

0 опорного подшипника ведомого шпинделя и стойка нагружающего устройства, связанного с корпусом нагружающего подшипника ведомого шпинделя, закреплены на каретке, имекнцей возможность

5 осевого перемещения по станине, о тличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности за счет обеспечения возможности применения подшипников качения с цй0 линдрическими роликами без буртов на внутренней или наружной обойме и повышения точности испытания, указанные стойки закреплены на общей каретке..

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Серенсен с.В. и др. Машины для испытаний на усталость.М., МашQ гиз, 1957, с. 319, фиг. 238.

2.Авторское свидетельство СССР № 356512., кл. G 01 N 3/34, 1970 (прототип).

Г /

к-к zi

2ff

19

Ф1лг2

Б-6

Ю

Фиг.З