устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе

Формула изобретения

Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе, содержащее основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй установлен с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской, отличающееся тем, что оно снабжено нагружателем образца статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединения с возможностью его осевого перемещения, выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения, и нагружателем осевой силы, выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия его нагрузки, а нагружатель образца статической силой с подвеской установлен между захватами образца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в устройствах для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии, в частности, в устройствах для испытания образцов на усталость при круговом изгибе.

Известное устройство для испытания образцов на усталость при круговом изгибе содержит основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской.

Указанное устройство не позволяет проводить испытания при сложном напряженном состоянии комбинированным одновременным нагружением на циклический изгиб и сжатие или растяжение непрерывно вращающегося образца, предварительно нагруженного статическим крутящим моментом.

Целью разработки является создание устройства такой конструкции, которое позволяло бы проводить испытания образцов на усталость статическими и динамическими нагрузками, максимально приближенными к расчетным.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является расширение функциональных возможностей устройства для испытаний образцов и повышение достоверности результатов испытаний.

Для этого устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе, содержащее основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской, снабжено нагружателем образца статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения, выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения, и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата, упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия его нагрузки, а нагружатель образца статической силой с подвеской установлен между захватами образца.

Отличительными особенностями устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе являются следующие признаки: снабжение его нагружателем образца статическим крутящим моментом; выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью; установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения; выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения; снабжение нагружателем осевой силой; выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата; снабжение упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия нагрузки от нагружателя осевой силой; установка нагружателя образца статической силой с подвеской между захватами образца.

На фиг. 1 дана общая схема устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе; на фиг. 2 сечение по А А; на фиг. 3 - сечение по Б Б; на фиг. 4 сечение по В В.

Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе содержит основание 1, установленные на нем с возможностью вращения опоры 2, 3, размещенные в них захваты 4, 5 для образца 6, передний из которых 4 жестко закреплен, а второй 5 с возможностью поворота, привод вращения 7 первого захвата 4 и нагружатель 8 с подвеской 9 для нагружения образца 6 статической силой.

Устройство снабжено нагружателем статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца 6 стержневого элемента 10 с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах 2, 3 и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений 11, 12 с возможностью его осевого перемещения, выступов 13 на наружной поверхности 14 второго захвата 5 для его поворота, граней 15 на второй опоре 3 и фиксаторов 16, 17 их взаимного положения и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании 1 силового цилиндра 18, шток 19 которого шарнирно соединен с опорой 2 первого захвата 4, упорными подшипниками 20, 21, установленными на второй опоре 3 для восприятия его нагрузки.

Нагружатель 8 с подвеской 9 установлен между захватами 4, 5 образца 6.

Захват 5 выполнен с осевым разъемом и состоит из двух деталей 22, 23, входящих общим посадочным пояском 24 в гнездо 25 обоймы 26, выполненной за одно целое с опорой 3. В выступах 13 захвата 5 выполнены отверстия 27 для установки тяги 26 и отверстия 29 для установки упора 30.

Захваты 4, 5 снабжены закрепленными в них сегментами 31 для базирования между их плоскостями 32, 33 образца 6 лысками 34, 35.

Захват 5 фиксируется на обойме 26 посредством фиксаторов 16, а опора 3 - посредством граней 15 и фиксаторов 17.

Подвеска 9 выполнена в виде кольца, установленного на образце 6 с использованием прокладки 36 из антифрикционного материала.

На первой опоре 2 предусмотрен шкив 37 для передачи крутящего момента от привода 7 к первому захвату 4.

Функционирование устройства заключается в следующем.

Трубчатый образец 6 с подвеской 9 закрепляют его концами в захватах 4, 5 с помощью сегментов 31, устанавливают в нем стержневой элемент 10, сочленяя его концы с опорами 2, 3 посредством шпоночных или зубчатых соединений 11, 12, стопорят опору 3 захвата 5 фиксаторами 17 по выполненным на ней граням 15, снимают фиксаторы 16, фиксирующие захват 5 на обойме 26, подсоединяют тягу 28 к приводу 38 и посредством его создают нагрузку статического крутящего момента на стержневой элемент 10 через образец 6, доворачивают упоры 30, устанавливают фиксаторы 16 с фиксацией захвата 5 в новом положении на обойме 26, снимают нагрузку от привода 38, отсоединяют и извлекают тягу 28.

Так как стержневой элемент 10 обладает определенной крутильной жесткостью, то образец 6 оказывается под постоянным воздействием нагрузки.

Затем снимают фиксаторы 17, создают нагрузку на образец 6 через подвеску 9 от нагружателя 8, осевую нагрузку штоком 19 силового цилиндра 18 и включают привод вращения 7 опоры 2, несущей захват 4 с закрепленным в нем образцом 6 и при созданном сложном напряженном состоянии подвергают образец 6 циклическому нагружению. В зависимости от направления действия осевые нагрузки воспринимаются упорными подшипниками 20 или 21. После нагружения образец подвергается дефектации на наличие трещин, изломов и т.д.

Проведенные испытания подтвердили эффективность устройства для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии.