Устройство для испытаний на усталость

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРГСПУЕЛИК 1777040 А 3/3 ГОСУДАРСТВЕН) ЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А збужде- намичеи др.) и ако в по- а опредероводить сной) чаие таких раммных нагружеению по мому респытаний 5993, кл. пус, эленую тра- нитного достатки яются за(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1375993, кл. 0 О 1 й 3/38, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НАУСТАЛОСТЬ(57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам дляусталостных испытаний образцов материалов. Цель изобретения - повышение точности задания частоты колебаний путем Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для усталостных испытаний образцов материалов.Известны многочисленные конструкции машин, установок и стендов с механическим, электромеханическим, гидравлическим и пневматическим возбуждением динамических нагрузок (Испытательная техника: Справочник, В 2-х кн./Под редакцией В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1982), Большинство из них сложны по конструкции, громоздки, имеют большое число движущихся деталей и узлов трения, создают сильный шум при работе, имеют высокое энергопотребление,Перечисленные не в значительной степени устран счет прирегулирования величины осевой составляющей нагрузки на образец. Устройство содержит основание, соосные пассивный и активный захваты, соединенный с последним диск с якорями и силовоэбудитель в виде расположенных по окружности электромагнитов, установленных по разные стороны диска. В устройстве введен дополнительный электромагнит, якорь которого установлен.на диске соосно с ним, сердечник размещен на основании, поверхность якоря, обращенная к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих . сферических поверхностей и выемки распо, ложены на геометрической оси диска, 1 ил. ия электрических систем в лектромагнитные, электрод магнитострикцион н ые нсного режима работы. Одн м случае испытания образц го типоразмера можно и на фиксированной (резонан что ограничивает применен ств при осуществлении прог ых) и ускоренных режимов менен ния (э ские, резона следне ленно только стоте, устрой (блочн ния. Наиболее близким к изобре технической сущности и достигае зультату является установка для и на усталость (авт. св. СССР )ч. 137 6 01 й 3/38, 1988), имеющая ко мент крепления образца, подвиж версу и систему электромагнагружения, включающую блок питания,электромагниты и блок, управления,Недостатком этого устройства являетсяфиксированная частота нагружения (резонансная), что ограничивает возможность изменения и настройки частотных параметровпри программных испытаниях. Для образцов малой жесткости вследствие низкойсобственной частоты увеличивается времяиспытаний.Цель изобретения - повышение точности задания частоты колебаний образца путем регулирования величины осевойсоставляющей нагрузки на образецПоставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее основание,установленный на нем пассивный и соосный с ним активный захваты образца, соединенный с последним диск с якорем,закрепленными по окружности диска, и силовозбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных электромагнитов ссердечниками, обращенными к диску, который размещен между ними, снабжено дополнительным электромагнитом, якорькоторого установлен на диске соосно с ним,сердечник установлен на основании, поверхность якоря обращенная к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к нейторцовой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этихсферических поверхности и выемки расположены на геометрической оси диска.Повышение точности задания частотыколебаний образца достигается за счет бесконтактного прилокения к образцу осевогоусилия, которое создается дополнительнымэлектромагнитом, Кроме того, данный эффект обеспечивает ускорение испытаний засчет увеличения резонансной частоты нагружения,Расширение эксплуатационных возможностей достигается при этом за счетбесконтактного приложения к образцу осевого усилия, которое создается дополнительным электромагнитом. Это приводит кизменению собственных частот колебанийобразца, Данный эффект позволяет, во-первых, точно задавать частоту при проведениипрограммных усталостных испытаний, когда параметром является частота нагружения, и, во-вторых, осуществлять ускорениеиспытаний за счет увеличения резонанснойчастоты нагружения,В случае изгибных колебаний стержняналичие растягивающей продольной силыприводит к увеличению собственных частот,а при действии сжимающего продольногоусилия - к уменьшению, Так, первая собственная частота жестко заделанного кон 5 10 20 установлен диск 5 с якорями 6, закрепленными по окружности диска. Силовозбуди 40 45 50 55 25 30 35 сольного стержня изменяется согласно следующему уравнению (см. Вибрация в технике: Справочник. В 6-ти томах, - М., 1978. -Т.1, 352 с.): сд =щ) 5 Р (1)14 Егде аз - собственная частота стержня без учета продольной силы;Р - продольная растягивающая (сжимающая) сила;- длина стержня;Е - изгибная жесткость стержня, Принципиальная схема предлагаемого устройства показана на чертеже. Образец 1 одним концом консольно закреплен в пассивном захвате 2, расположенном на основании 3, На другом конце образца 1 с помощью активного захвата 4 тель состоит из расположенных по окружности диска соосных электромагнитов 7 с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ними. Коаксиально оси образца 1 установлен дополнительный электромагнит, сердечник 8 которого расположен на основании 3, а якорь 9 - на диске 5. Торцовые (рабочие) поверхности сердечника 8 и якоря 9 выполнены по сферическим поверхностям, центры которых лежат на геометрической оси диска 5. Сердечник 8 может перемещаться по оси образца 1 относительно основания 3 винтовым механизмом 10,Устройство работает следующим образом.При проведении испытаний на циклический круговой и плоский изгиб в работу с помощью коммутирующего устройства поочередно включаются диаметрально противоположные пары электромагнитов 7,установленные с разных сторон диска 5. При этом частота переключения соответствующих пар электромагнитов 7 подбирается равной собственной частоте колебаний образца 1. чем и обеспечивается резонанс- . ный режим работы устройства, Для повышения точнос 1 и задания резонансной частоты колебаний образца при проведении программных испытаний или с целью обеспечения ускоренных испытаний в работу включается дополнительный электромагнит постоянного тока, состоящий из сердечника 8 и якоря 9, С помощью этого электромагнита в образце бесконтактно создается осевое усилие растяжения, в результате чего увеличивается его собственная частота колеба1777040 Формула изобретения щей силе Р = 100 Н имеют обственная (резонансная) ается н.а 87.ное напряжение р ет пренебрежимо м При растягиваю и 1 87 аэ, т.е. частота увеличиДополнител ния при этом бд более 10 Н/мм ) астяжеало (не Составитель А.Хеймаская Техред М.Моргентал ктор Н.Милюкова актор Г,Б акаэ 4118 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская.наб., 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород. ул,Гагарина. 10 Про ний. За счет выполнения торцовых поверхностей сердечника 8 и якоря 9 сферическими зазор в электромагнитной системе, а следовательно, и величина осевого усилия при иэгибных колебаниях поддерживаются постоянными.Регулировка величины осевого усилия, определяющего резонансную частоту испытаний, производится путем изменения тока, протекающего через обмотку сердечника 8 электромагнита, и величины зазора в электромагнитной системе (между сердечником 8 и якорем 9) с помощью винтового механизма 10.П р и м е р. Для плоского стального, консольно закрепленного образца толщиной Ь=0,4 мм идлиной 3 =40 мм(Е =23100 Н/мм ) зависимость первой собственной частоты от величины приложенногоосевого усилия Р по формуле (1) имеет вид Изобретение обеспечивает возможностьпроведения программных и ускоренных испытаний, т,е. расширяет эксплуагационные возможности устройства.5 Устройство для испытаний на усталость,содержащее основание, установленный на 10 нем пассивный и соосный с ним активныйзахваты образца, соединенный с последним диск с якорями, закрепленными по окружности диска, и силовоэбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных 15 электромагнитов с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ним, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности задания частоты колебаний образца путем регулирования вели чины осевой составляющей нагрузки наобразец. устройство снабжено дополнительным электромагнитом, якорь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник установлен на основании, поверхность 25 якоря, обращенная к сердечнику, выполнена сферической. на обращенной к ней торцевой поверхности сердечника выполнена сферическая выемка, а центры этих сферических поверхности и выемки расположены 30 на геометрической оси диска.