установка для испытания группы образцов на усталость

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУППЫ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТЬ, содержащая корпус, установленный на нем вал с приводом вращения, размещенные на корпусе пассивные захваты образцов, активные захваты образцов, приспособления для передачи нагрузки на активные захваты, выполненные каждое в виде ролика, установленного в каретке, и рычага первого рода, одно плечо которого связано с соответствующим захватом, рамы, закрепленные на валу, силовые пружины, толкатели, первый конец каждого из которых связан с соответствующей кареткой, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными рычагами первого рода, одно из плеч каждого из которых связано с активным захватом образца, предназначенного для испытаний на изгиб, и дополнительными рычагами первого рода с равными плечами, точка опоры каждого из которых жестко соединена с активным захватом образца, предназначенного для испытаний на кручение, кулачками, каждый из которых закреплен на втором плече рычага, цилиндрами, в каждом из которых размещена силовая пружина, а на диаметрально противоположных концах их боковой поверхности выполнены по два продольных паза, поршнями, каждый из которых закреплен на втором конце толкателя, помещен в соответствующий цилиндр и снабжен двумя выступами, выступы поршней размещены в соответствующих продольных пазах цилиндров, цилиндры закреплены между противоположными сторонами рам, в которых установлены с возможностью свободного перемещения толкатели, а рычаги с активными захватами, предназначенными для испытаний на изгиб и кручение, расположены в одной плоскости с пассивными захватами образцов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний группы образцов на усталость при различных видах нагружения по сложной программе.

Известна установка для усталостных испытаний группы образцов [1], содержащая корпус, установленный на нем вал с приводом вращения, размещенные на корпусе пассивные захваты образцов, закрепленную на валу раму, силовые пружины, толкатели, связанные с соответствующими силовыми пружинами, активные захваты образцов и приспособления передачи нагрузки на активные захваты.

Недостатком этой установки является то, что установка не обеспечивает одновременного испытания образцов при различных видах знакопеременного нагружения.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для усталостных испытаний группы образцов [2], содержащая корпус, установленный на нем вал с приводом вращения, размещенные на корпусе пассивные захваты образцов, активные захваты образцов, приспособления для передачи нагрузки на активные захваты, выполненные каждое в виде ролика, установленного в каретке, и рычага первого рода, одно плечо которого связано с соответствующим захватом, рамы, закрепленные на валу, силовые пружины, толкатели, первый конец каждого из которых связан с соответствующей кареткой.

Недостатком этой установки является то, что установка не обеспечивает одновременного испытания образцов при различных видах нагружения.

Задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей установки путем одновременного испытания образцов при различных видах нагружения.

Предлагаемая установка обеспечивает одновременное испытание образцов по сложной программе: одних - на растяжение - сжатие, других - на знакопеременный изгиб и третьих - на знакопеременное кручение.

Это достигается тем, что предлагаемая установка для испытаний группы образцов на усталость, она снабжена дополнительными рычагами первого рода, одно из плеч каждого из которых связано с активным захватом образца, предназначенного для испытаний на изгиб, и дополнительными рычагами первого рода с равными плечами, точка опоры каждого из которых жестко соединена с активным захватом образца, предназначенного для испытаний на кручение, кулачками, каждый из которых закреплен на втором плече рычага, цилиндрами, в каждом из которых размещена силовая пружина, а на диаметрально противоположных концах из боковой поверхности выполнены по два продольных паза, поршнями, каждый из которых закреплен на втором конце толкателя, помещен в соответствующий цилиндр и снабжен двумя выступами, выступы поршней размещены в соответствующих пазах цилиндров, цилиндры закреплены между противоположными сторонами рам, в которых установлены с возможностью свободного перемещения толкатели, а рычаги с активными захватами, предназначенными для испытаний на изгиб и кручение, расположены в одной плоскости с пассивными захватами образцов.

На фиг. 1 представлена схема установки, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 и фиг.4 - соответственно разрезы Б-Б и В-В на фиг.1.

Установка содержит корпус 1, на котором установлен привод 2 и вал 3. На валу 3 жестко укреплены расположенные в радиальном направлении верхние 4 и нижние 5 рамы, при этом плоскости рам проходят через продольную ось вала 3. Рамы имеют перемычки в виде цилиндров 6. В отверстиях 7 установлены свободно толкатели 8, каждый из которых на одном конце имеет жестко прикрепленный поршень 9 с выступами 10, размещенными в продольных пазах 11 цилиндров 6 и предназначенными для предотвращения самопроизвольного поворота толкателя вокруг своей оси.

На другом конце каждого толкателя жестко укреплена каретка 12, на оси 13 которой установлен ролик 14. В каждом цилиндре 6 размещена силовая пружина 15, одним концом взаимодействующая с поршнем 9 толкателя 8, а другим - с винтом 16, размещенным в раме и служащим для создания и регулирования усилия в пружине. Рычаги первого рода 17-21 укреплены шарнирно с помощью осей 22 на корпусе 1 и имеют каждый на одном плече кулачок 23, предназначенный для взаимодействия противоположными сторонами с соответствующими роликами 14 кареток 12. Пассивные захваты 14 укреплены жестко на корпусе 1.

Другие плечи рычагов 17 и 18 соединены с соответствующими активными захватами 25 и 26 образцов 27 и 28. Образцы 27 испытывают растяжение при взаимодействии кулачков 23 с верхними роликами 14 и сжатие - с нижними роликами 14, а образцы 28 - наоборот.

Другие плечи рычагов 19 соединены шарнирно с помощью осей 29, расположенных в продольных паза 30 активных захватов 31 образцов 32. Образцы 32 испытывают изгиб с изгибающим моментом одного знака при взаимодействии кулачков 23 с верхними роликами 14,. а при взаимодействии с нижними роликами - изгиб с изгибающим моментом противоположного знака.

Другие плечи рычагов 20 и 21 соединены шарнирно с равными плечами рычагов первого рода 33, соединенных жестко с активными захватами 34 образцов 35. Другие плечи рычагов 20 и 21 выполнены в виде вилок, в которых расположены шаровые опоры 36, взаимодействующие с противоположными сторонами соответствующих плеч рычагов 33. Образцы 35 испытывают кручение с крутящим моментом одного знака, если кулачки 23 рычагов 20, взаимодействуют с верхними роликами 14, а кулачки 23 рычагов 21 - с нижними роликами. При противоположном взаимодействии кулачков 23 с роликами 14 образцы 35 испытывают кручение с крутящим моментом противоположного знака.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают образцы 27 в захваты 24 и 25, образцы 38 - в захваты 24 и 26 (фиг.2), образцы 32 - в захваты 24 и 31 (фиг.1) и образцы 35 - в захваты 24 и 34 (фиг.3 и 4). Для испытания образцов 27, 28, 32 и 35 при симметричном цикле вращением винтов 16 (фиг.2) создают в пружинах 15, усилия которых будут передаваться на рычаги 17, равные усилия, как в верхних пружинах, так и в нижних.

Аналогично создают в пружинах 15 усилия, передающиеся на рычаги 18-21. При этом усилия в пружинах 15, передающиеся на рычаги 17, свои, как и усилия, передающиеся на рычаги 18-21 в зависимости от вида нагружения образцов растяжение-сжатие, изгиб, кручение). Включают привод 2, который вращает вал 3 с закрепленными на нем рамами. В моменты взаимодействия верхних роликов 14 с кулачками 23 рычагов 17 толкатели 8 перемещаются вверх, поршни 9 открываются от рам 4, после чего усилия пружин 15 передаются через рычаги 17 на образцы 27, которые подвергаются растяжению.

После выхода из взаимодействия верхних роликов 14 во взаимодействие с кулачками 23 рычагов 17 вступают ролики 14 нижних рам 4. При этом образцы 27 подвергаются сжатию. При взаимодействии роликов 14 верхних рам 4 с кулачками 23 рычагов 18 образцы 28 подвергаются сжатию, а при взаимодействии нижних роликов 14 - растяжению. При взаимодействии роликов 14 верхних рам 4, а затем роликов 14 нижних рам 4 с кулачками 23 рычагов 19 (фиг.1) образцы 32 подвергаются изгибу. При взаимодействии одновременно роликов 14 верхних рам 4 и роликов 14 нижних рам 5 с кулачками 23 соответственно рычагов 20 и 21 (фиг.3 и 4), а затем роликов 14 нижних рам 4 и роликов 14 верхних рам 5 - с кулачками 23 тех же рычагов образцы 35 подвергаются кручению.

Для испытания образцов при асимметричном цикле вращением винтов 16 создают в верхних пружинах 15 одинаковые усилия, но отличные от усилий в нижних пружинах. При этом в зависимости от вида нагружения образцов усилия в пружинах 15, расположенных на равных расстояниях от оси вала, устанавливают свои и включают привод 2.

При выключении из работы всех толкателей нижних рам 4 и верхних рам 5 образцы испытывают при отнулевом цикле.

При каждом режиме испытания определяют предел выносливости материала образцов. Затем создают вращением винтов 16 в каждой верхней и нижней пружинах разные усилия, соответствующие указанным уже режимам испытания и видам нагружения образцов. При каждом включении привода 2 образцы будут испытывать одинаковыми циклами, состоящими из нескольких различных пиков по числу верхних или нижних рам. Различным поджатием пружин 16 исследуют влияние пиков нагрузки на предел выносливости материала образцов одновременно при различных видах нагружения образцов (растяжение - сжатие, изгиб, кручение).