установка для испытания на усталость образцов материалов при осевом нагружении

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОСЕВОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, два активных и два соосных пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину, связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения раму с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения числа одновременно испытуемых образцов и расширения функциональных возможностей путем одновременного деформирования образцов при различных законах нагружения, она снабжена дополнительными активными и закрепленными на основании дополнительными пассивными захватами, зубчатыми рейками, одни из которых жестко закреплены на раме, а другие установлены на основании с возможностью осевого перемещения, зубчатыми колесами, установленными на основании с помощью осей и находящимися в зацеплении с соответствующими зубчатыми рейками, и двумя группами дополнительных силовых пружин, одни концы которых взаимодействуют с соответствующими дополнительными активными захватами, другие первой группы с рамой, а второй группы с зубчатыми рейками, которые установлены на основании.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для одновременного испытания образцов материалов при осевом нагружении одних и при чистом изгибе других.

Известна установка для испытания образцов на прочность при повторном ударном нагружении (авт.св. СССР N 1525539, кл. G 01 N 3/08, 1988), содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, силовую пружину и образец с захватами.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, два активных и два соосных пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину, связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения раму с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца.

Однако эти установки имеют недостаточную производительность и не обеспечивают одновременного деформирования образцов при различных законах нагружения.

Цель изобретения повышение производительности путем увеличения числа одновременно испытуемых образцов и расширение функциональных возможностей путем одновременного деформирования образцов при различных законах нагружения.

Цель достигается тем, что установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении снабжена дополнительными активными и закрепленными на основании дополнительными пассивными захватами, зубчатыми рейками, одни из которых жестко закреплены на раме, а другие установлены на основании с возможностью осевого перемещения, зубчатыми колесами, установленными на основании с помощью осей и находящимися в зацеплении с соответствующими зубчатыми рейками, и двумя группами дополнительных силовых пружин, одни концы которых взаимодействуют с соответствующими дополнительными активными захватами, другие первой группы с рамой, а второй группы с зубчатыми рейками, которые установлены на основании.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

Установка содержит основание 1, закрепленные на нем пассивные захваты 2-5 образцов 6-9, установленную на основании 1 с возможностью осевого перемещения раму 10, состоящую из двух стержней, соединенных планками 11 и 12, силовую пружину 13, одним концом взаимодействующую с активным захватом 14 образца 6, а другим с ударником 15, жестко закрепленным на раме 10, силовые пружины 16 и 17, взаимодействующие одними концами с соответствующими винтами 18 и 19, установленными на раме 10, а другими с соответствующими активными захватами 20 и 21 образцов 8 и 9, силовые пружины 22 и 23, одними концами взаимодействующие с соответствующими винтами 24 и 25, установленными на активных захватах 20 и 21, а другими с соответствующими зубчатыми рейками 26 и 27, установленными на основании с возможностью осевого перемещения, зубчатые колеса 28 и 29, установленные на основании посредством осей 20 и 31 и находящиеся в зацеплении с соответствующими зубчатыми рейками 26 и 27, а также с соответствующими зубчатыми рейками 32 и 33, жестко закрепленными на раме 10, выключатели 34 и 35, установленные на основании 1 и служащие для управления по известной электрической схеме электромагнитными фиксаторами 36, установленными с возможностью перемещения вдоль основания 1, якоря 37 электромагнитных фиксаторов, выполненные в виде клиновидных кулачков, утопляющихся при действии на них планки 12, установленный на основании 1 привод 38, состоящий из мотор-редуктора, и соединенные с ним последовательно кривошипный диск 39, толкатель 40, состоящий из двух частей с возможностью изменения его длины, и ползун 41, соединенный другим концом с рамой и перемещений ее только в одном направлении.

Установка работает следующим образом.

Для установки образцов 6 и 7 в захваты отсоединяют от рамы 10 планку 11 вместе с ударником 15, снимают пружину 13 с активным захватом 14 и устанавливают образец 6 в пассивный захват 2. Затем устанавливают активный захват 14, пружину 13 и планку 11 с ударником 15 в прежнее положение и, поворачивая диск 39, сжимают несколько пружину 13 и устанавливают образец 7 в пассивный захват 3. Устанавливают образцы 8 и 9 в соответствующие захваты 4 и 20, 5 и 21. Устанавливают радиус крепления толкателя 40 к диску 39, соответствующий требуемому усилию в пружине 13. При крайнем правом (по чертежу) положении ползуна 41 устанавливают длину толкателя 40 такой, чтобы головка ползуна 41 упиралась в выключатель 34 при его срабатывании и между головкой ползуна и планкой 12 оставался незначительный зазор, а планка 11 касалась образца 7. В момент воздействия на выключатель 34 головкой ползуна 41 при его срабатывании якоря 37 втягиваются в гнезда электромагнитных фиксаторов 36. Винтами 18, 19, 24 и 25 регулируют величину осадки соответствующих пружин. При отсутствии зазора между этими винтами и соответствующими пружинами их осадки равны между собой и равны каждая осадке пружины 13 при нагружении образцов. При наличии зазора между винтами 18, 19, 24 и 25 и соответствующими пружинами осадка каждой пружины уменьшается на величину соответствующего зазора, а следовательно, уменьшается и усилие в пружинах.

Включают привод 38, который, вращая диск 39, перемещает влево (по чертежу) связанные между собой толкатель 40, ползун 41 и раму 10, которая сжимает одновременно пружины 13, 16 и 17 и посредством зубчатых реек 32 и 33 вращает зубчатые колеса 28 и 29. Эти колеса перемещают зубчатые рейки 26 и 27, которые сжимают пружины 22 и 23. Таким образом, пружина 13 через активный захват 14 нагружает образец 6 сжатием, а пружины 16 и 22 через активный захват 20 и пружины 17 и 23 через активный захват 21 нагружают образцы 8 и 9 чистым изгибом. При движении рамы 10 влево якоря 37 втянуты в гнезда электромагнитных фиксаторов 36. При подходе рамы 10 в крайнее левое положение планка 12 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) воздействует на выключатель 35, электромагнитные фиксаторы 36 обесточиваются, якоря 37 выходят из своих гнезд и останавливают планку 12, а вместе с ней и раму 10. При движении ползуна 41 в крайнее правое положение образцы 6, 8 и 9 находятся под нагрузкой, так как все пружины сжаты. При подходе ползуна 41 в крайнее правое положение последний воздействует на выключатель 34. При этом включаются электромагнитные фиксаторы, якоря 37 втягиваются в гнезда, планка 12 освобождается от фиксаторов и рама 10 под действием усилий всех пружин резко перемещается вправо. В этот момент образцы 6, 8 и 9 разгружаются, а рама 10 с ударником 15 наносит ударное сжатие по образцу 7. После этого нагружение образцов циклически повторяется.

Якоря 37 выполнены в виде клиновидных кулачков для того, чтобы в случае несрабатывания электромагнитов не произошло поломки установки. В этом случае якоря 37 утопятся в свои гнезда планкой 12. Для измерения усилий используют типовые динамометры, встроенные в захваты образцов.

Установка обеспечивает испытание каждого образца по отдельности, а также и в различных их комбинациях, остальные образцы на испытание не устанавливают. При этом, если образец 7 на испытание не ставят, то, чтобы не происходило удара планкой 12 по головке ползуна 41, вместо образца 7 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 7, и диаметром, равным диаметру головки образца 7.

Установка также обеспечивает испытание образцов 6, 8 и 9 (образец 7 на испытание не устанавливают и захват 3 оставляют свободным) на длительную прочность при постоянной во времени нагрузке. Для этого обесточивают электромагнитные фиксаторы 36 в тот момент, когда они смогут удержать планку 8, а вместе с ней и раму 10, оставляют обесточенными на все время испытания образцов и отключают привод 38. Периодически поджимают пружину 13 перемещением планки 11 и пружины 16, 17, 22 и 23 соответствующими винтами 18, 19, 24 и 25, если в них усилия со временем уменьшатся.

При снятии с установки электромагнитных фиксаторов 36 образец 6 испытывают на усталостное сжатие, а образцы 8 и 9 на усталостный чистый изгиб при отнулевых циклах нагружения.