Устройство для усталостных испытаний образцов на изгиб

)э 601 МЗ 32 ТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕТЕ ВУ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Кировский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1682873, кл. 6 01 й 3(32, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА ИЗГИБ(57) Изобретение относится к испытательной технике: Оно имеет целью обеспечитьточную автоматическую регистрацию длиныусталостной трещины, возникающей в обИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки качества материалов в металлургии и в машиностроении.Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения слежения за ростом трещины в образце непосредственно по форме кривой тока в обмотках шаговых электродвигателей.Нз чертеже изображена блок-схема описываемого. устройства. Здесь блок А, очерченный штриховой линией, включает основные элементы устройства, а блок Д - элементы, введенные в устройство согласно настоящему дополнительному изобретению. Устройство содержит два ШД-.1 и схему управления 2, обеспечивающую задание всей системе частоты реверсировэния, максимального угла поворота валов двигателей, частоты вращения валов. Дополнительно введено шунтирующее сопротивление 3; напряжение с шунта, пропорциональное то-. ку в фазе ШД управляет генератором разце, причем в качестве источников колебаний используются шаговые электродвигатели, Сущность изобретения в том, что устройство снабжено шунтом, включенным в обмотку двигателя, генератором напряжений, подсоединенным к шунту и связанным с генератором счетчиком импульсов. Изменение момента сопротивления вращению в связи с образованием трещины отражается на форме кривых тока в обмотке двигателя. Подробности этих кривых регистрируют в виде количества импульсов, снимаемых с генератора напряжений и счетчика. 1 ил.(ГУН), который преобразует колебания напряжения в унитарную последовательность импульсов на выходе. Количество и импульсов за один шаг вращения вала ШД подсчитывается счетчиком импульсов и поступает на ЦПУ 5. По изменению числа импульсов и судят об измемениях кривой тока в обмотке ШД, а, имея предварительно построенную тарировочную зависимость между величиной п и длиной трещины, - определяют длину трещины в ходе испытания через заданные временные интервалы. Блок 6 на фиг. - усилитель сигнала с шунта и фильтр низкой частоты.Устройство работает следующим образом.Исполнительному органу устройства - ШД 1 от типовой схемы управления 2 задаются: максимальный угол поворота валов, частота реверсирования, а также шаговая частота вращения валов, В ходе циклического нагружения испытуемого образца в каждой фазе обмотки ШД 1 протекает ток, 1820291характеризующийся определенной формой.Эта форма соответствует величине моментасопротивления на валу ШД (1) при изгибании образца, еще не содержащего усталостного повреждения, т.е. имеющегоконкретную изгибную жесткость.На шунте З,.поскольку он включен вфазу обмотки ШД, существует напряжение,. пропорциональное току в этой обмотке и,следовательно, указанной выше величинемомента сопротивления вращению валаШД. Этим напряжением управляется ГУН 4,преобразующий сигнал с шунта 3 в униполярную последовательность импульсов. Период этих импульсов, в свою очередь,зависит от напряжения на шунте 3, и, поэтому, количество импульсов являются индикатором исходного физического параметрасистемы - момента сопротивления вращения вала ШД 1.При возникновении усталостной трещины в испытуемом образце, снижаются егоизгибная жесткость, и, следовательно, момент сопротивления на валу. Это мгновенноотражается на форме тока в обмотке ШД 1,в том числе и в той фазе ее, куда включеншунт 3. Напряжение на шунте изменяется,и, вслед за.ним - количество импульсов, вкоторые ГУН 4 преобразует это напряжение. Для определения длины образовавшейся в образце усталостной трещинынеобходимо регистрировать количество импульсов, вырабатываемых ГУН 4. Это делаетавтоматически счетчик 5, Нужная точностьконтроля длины трещины обеспечивается,кроме прочего, тем, что: в блок регистрацииД,введен высокоомный усилитель с фильтром низкой частоты 6, чтобы минимизировать, влияние разброса низкочастотныхколебаний параметров ШД на каждом шаге;весь блок Д подключается автоматически кшунту (3) всегда при одном и том же положении ротора ШД через достаточно малыеинтервалы времени (1;5 с),Счетчик 5, подсчитав количество импульсов, передает результат на ЦПУ, а сампосле этого обнуляется и оказывается готовым к приему новой информации при очередном подключении блока Д к шунту 3.Периодичность измерений и их продолжительность (частота включения счетчика) -могут быть организованы известными аппаратными или программными средствами,Зная периодичность подключения блока Д к шунту 3 и используя распечатаннуюинформацию ЦПУ 5, строят график изменения числа импульсов во времени, сравнивают его с предварительно полученнойтарировочной зависимостью и судят о,моменте возникновения трещины в образце или о ее длине. Таким образом, контроль усталостного повреждения испытуемого образца выполняется прямо в связи с изменением тока в обмотке ШД 1 без попыток 5 измерять шаговую частоту вращения валаШД.В ходе экспериментальной проверки заявляемого решения испытывали на усталость образцы из стали ОХ 12 Н 10 Т 10 толщиной 0,15 мм, шириной 10 мм, В качестве источников колебаний использовали двигатели марки ДШ,4 А. Для создания в образце иэгибных на 15 пряжений 200 МПа установили максимальное значение угла поворота вала ШД,равное 67 град. Возбуждение ШД организовали в однофазном режиме. Сопротивлениешунта(фиг.) выбрали в 1 (один) Ом. Изме 20 рения шаговой частоты вращения ШД непроизводили. К тому же учитывали, что шаговая частота - параметр для синхронныхэлектродвигателей типа ШД - консервативный, мало зависящий от момента сопротив 25 ления на валу (кн. Ф.М.Юферева -Электрические машины автоматических устройств - М. "Высшая школа", 1988 г., с,102и с,337).В ходе испытания образца циклическим30 чистым изгибом использовали заявленноетехническое решение - контролировали образующуюся трещину по числу импульсовна выходе ГУН, пропорциональных изменению тока в фазе ШД, При изменении числа35 импульсов на 3% удалось зафиксироватьтрещину минимальной длины 0,5 мм. Далее,путем периодического сравнения фактической длины растущей трещины с колебаниями частоты импульсов на выходе ГУН,40 построили тарировочную кривую для испытуемого класса материала, не прибегая крегистрации шаговой частоты вращения вала ШД.Таким образом, заявляемое техниче 45 ское решение дает преимущество: обеспечивает автоматический точный контрольдлины образующейся в образце усталодной трещины за счет непосредственногослежения формы кривой тока в обмотках50 ШД,Формула изобретенияУстройство для усталостных испытанийобразцов на изгиб, содержащее основание,две поворотные опоры с захватами для за 55 щемления концов образца, установленныена основании источники колебаний, выполненные в виде шаговых электродвигателей,на валах которых закреплены соответствующие поворотные опоры, и связанную с электродвигателями систему управления, о т л и1820291РО В, 50 Гц Составитель П,ДубровТехред М.Моргентал ектор И.Шулла актор Заказ 2026 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагар ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности за счет обеспечения слежения формы кривой тока в обмотках электродвигателей за ростом трещины в образце, оно 5 снабжено шунтирующим сопротивлением,связанным с системой управления, генератором напряжений, вход которого подсоединен к шунтирующему сопротивлению, и подключенным к выходу генератора счетчиком импульсов,