Устройство для испытания на фреттинг-усталость образцов материаов

(9 0 5 рЯ г) АНИ БРЕТЕН АВ ОМУ ЕТЕЛЬСТ%14итут трансп ого мабьев и вский, В.И.В 88.8)идетельство СССР1 М 3/38, 1961.идетельство СССР01 й 3/56, 1981.идетельство СССР01 й 3/56, 1983. У) С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НАФРЕТТИНГ-УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель - повышение точности испытания путем поддержания постоянства заданного контактного давления в процессе фреттинг-износа и отсутствия инерционности узла нагружения, Устройство содержит основание 1, на котором размещены пассивный захват 2 образца 3, механизм деформирования образца 3, связанный с активным захватом 4, узел нагружения контробразцов 6, систему управления и регистрации. Узел нагружения контробразцов выполнен в виде пневмосильфона 11, кинематически связанного с держателями 5 контробразцов, расширительной камеры 15 и источника 16 сжатого газа, пневматически последовательно связанных между собой. 1 ил.10 20 30 35 40 50 55 Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам дляиспытаний образцов материалов на фретти нг-усталость.Известна универсальная машина дляиспытания материалов на усталость, содержащая основание с установленным нанемпассивным захватом образца, устройствонагружения образца, связанное с активнымзахватом образца, и держатели контробразцов, связанные с устройством прижатия ихк образцу. Устройство прижатия контробразцов выполнено в виде пружин, усилиекоторых регулируют с помощью резьбовыхпробок.Недостатком известной машины является изменение во время испытаний заданного усилия прижатия контробразцов кобразцу вследствие неконтролируемой дополнительной деформации пружин, возникающей во время испытаний.Указанная деформация возникаетвследствие износа и пластической деформации зоны контакта образца и контробразцов и носит случайный характер, Этоснижает точность испытаний и, кроме того,усилия прижатия контробразцов при существующем механизме нагружения отличаются друг от друга.Известно устройство для исследованиятрения твердых тел, содержащее корпус спазами, держатели образцов и контробразца, нагружающий механизм в виде эластичной оболочки, в которую подается поддавлением газ и взаимодействующую с держателями образцов, и привод.Недостаток устройства состоит в изменении усилия прижатия образцов и контробразца при износе сопряжения.Кроме того, при перемещении держателей образцов в пазах корпуса упругая оболочка может попадать в пазы, чтонеизбежно исказит результаты испытаний.Наиболее близким к предлагаемому является устройство дпя испытания на фреттинг-усталость плоских образцов,содержащее основание, установленные нанем пассивный захват образца, предназначенный для жесткой связи с одним концомобразца, активный захват образца, связанный с ним механизм деформирования, держатели контробразцов, связанный с нимиузел нагружения и систему управления ирегистрации.Узел нагружения представляет собойкольцевую пружину, установленную с воэможностью взаимодействия с держателямиконтробраэцов, которые выполнены в видештанг, размещенных свободными концамив опорах качения,Недостатком этого устройства являетсято, что во время испытаний усилие прижатияконтробразцов к образцу с заданным контактным давлением изменяется из-за деформации кольцевой пружины, вызваннойнеконтролируемым взаимодействиемконтробразцов и образца в пятне контакта,Геометрия пятна контакта носит сложныйпостоянно изменяющийся при испытанияххарактер, обусловленный появлением впроцессе износа впадин и выступов, по которым в относительном движении перемещаются образец и контробразцы.Кольцевая пружина, обладая большоймассой, вследствие инерционности не может обеспечить следования поверхностейобразца и контробразцов относительнодруг друга при высоких частотах циклического нагружения, что снижает точность ис-пытаний.Целью изобретения является повышение точности испытаний путем поддержания постоянства заданного контактногодавления в процессе фреттинг-износа и отсутствия инерционности узла нагружения;Указанная цель достигается тем, что вустройстве для испытания на фреттинг-усталость образцов материалов, содержащемоснование, установленные на нем пассивный захват, предназначенный для жесткойсвязи с одним концом образца, активныйзахват образца, связанный с ним механизмдеформирования, держатели контробразцов, связанный с ними узел нагружения исистему управления и регистрации, узел нагружения выполнен в виде последовательнопневматически связанных источников сжатого газа, расширительной камеры и пневмосильфона, который кинематическисвязан с держателями контробразцов.На чертеже изображена схема устройства для испытаний на фреттинг-усталостьобразцов материалов.Устройство содержит основание 1, установленные на нем пассивный захват 2,предназначенный для жесткого консольного закрепления в нем одного конца образца3, активный захват 4, в котором закреплендругой конец образца 3, связанный с активным захватом 4 механизм деформирования,держатели 5 контробразцов б, связанный сними узел нагружения и систему управления и регистрации,Механизм деформирования включает. вибратор 7, соединенный посредством шарниров 8 и тяги 9 с активным захватом 4образца 3.Держатели 5 контробразцов 6 выполнены в виде штанг, одни из концов которыхпередают усилие прижатия контробраэцов6, а другие через опоры качения 10 установлены на основании 1.Узел нагружения контробразцов 6 выполнен в виде пневмосильфона 11, связанного через шарниры 12 и тягу 13 с держателями 5 контробразцов 6 и соединенного последовательно трубопроводом 14 через расширительную камеру 15 с источником 16 сжатого газа,На расширительной камере 15 установлен кран 17 для выпуска сжатого газа, а между расширительной камерой 15 и источником 16 сжатого газа - кран 18 для подачи в систему сжатого газа.Система управления и регистрации включает тензодатчики,установленные на тяге 13 (не показаны), датчик давления, раз.- мещенный в пневмосильфоне (не показан), блок 19 регистрации, состоящий изусилителя и регистрирующего устройства, блок 20 включения, счетчик 21 циклов, блок 22 контроля, регулятор 23 уровня сигналов, оптический микроскоп 24 со стробоскопическим осветителем для оценки амплитуды колебаний образца 3.Устройство работает следующим образом,Образец 3 закрепляют в пассивном 2 и активном 4 захватах, заполняют пневмосильфон 11 газом из источника 16 через кран 18 и расширительную камеру 15, создавая необходимое давление, изменяющее размеры пневмосильфона 11.Развиваемое пневмосильфоном 11 усилие передается через шарниры 12 и тягу 13 на держатели 5 контробразцов 6, обеспечивая их прижатие к образцу 3.Величину давления контролируют датчиком давления, размещенным в пневмосильфоне 11, а усилие прижатия контробразцов 6 к образцу 3 - тензодатчиками, установленными на тяге 13, Показатели датчика давления и тензодатчиков фиксируют блоком 19 регистрации.Блоком 20 включают вибратор 7 и счетчик 21 циклов. Регулятором 23 уровня сигналов задают необходимую амплитуду и частоту колебаний образца 3 и оценивают ее при помощи микроскопа 24.Вибратор 7 через тягу 9 и шарниры 8 воздействуют на образец 3, нагружая его ци кл ическим изгибом. П ри изгибе контробразцы 6 проскальзывают по поверхности образца 3, в результате чего в зоне их контакта возникает фреттинг-процесс.Время прекращения испытаний образца 3 на фреттинг-усталость определяется блоком 22 контроля, который при увеличении амплитуды колебаний образца 3 более чем на 15 отключает устройство. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изменение давления в пневмосильфоне при испытаниях производят выпуском части газа в атмосферу иэ расширительной камеры 15 через кран 17 или подачей в нее газа из источника 16 сжатого газа через кран 18,В процессе изгиба расстояние между контробразцами 6 изменяется, При увеличении расстояния пневмосильфон 11 сжимается и часть газа из него вытекается в расширительную камеру 15. Общее изменение объема камеры 15 и пневмосильфона 11 пренебрежимо мало, поэтому давление в пневмосильфоне 11 и усилие прижатия контробразцов 6 остается беэ изменений. При уменьшении расстояния между контр- образцами 6 пневмосильфон 11 растягивается и часть газа из расширительной камеры 15 поступает в него. Общее изменение суммарного объема при этом также пренебрежимо мало, поэтому усилие прижатия контробразцов 6 остается практически постоянным. При скольжении контробразцов 6 по неровностям пятна контакта сохранение постоянства давления в системе пневмосильфон - расширительная камера 15 обеспечивает постоянное усилие их прижатия к образцу 3 на любых режимах работы.Выполнение узла нагружения контробразцов в виде последовательно пневматически соединенных источника сжатого газа, расширительной камеры и пневмосильфона, кинематически связанного с держателями контробразцов, обеспечивает постоянство контактного давления в сопряжении образец-контробразец во время испытаний и исключает влияние частоты циклического нагружения на достоверность испытаний, что повышает их точность.Формула изобретения Устройство для испытания на фреттингусталость образцов материалов, содержащее основание, установленные на нем пассивный захват, предназначенный для жесткой связи с одним концом образца, активный захват образца, связанный с ним механизм деформирования, держатели контробразцов, связанный с ними узел нагружения и систему управления и регистрации,отлича ющееСя тем,что,с целью повышения точности испытания путем поддержания постоянства заданного контактного давления в процессе фреттинг-износа и отсутствия инерционности узла нагружения, узел нагружения выполнен в виде последовательно пневматически связанных источника сжатого газа, расширительной камеры и пневмосильфона, который кинематически связан с держателями контробразцов.