Установка для испытания образца на усталость при сложном нагружении

(19) (11) 01 ХЗ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерскогодела(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА НА УСТАЛОСТЬ ПРИ СЛОЖНОМ НАГРУЖЕНИИ(57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для усталостных испытаний образцов материалов при сложном напряженном состоянии при одновременном действии осевого и изгибающего усилий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний вращающегося образца на сжатие с двухчастотным изгибом. На жесткой раме размещены гидравлический силовозбудитель осевой нагрузки с одним из захватов, гидравлический силовозбудитель поперечного изгиба с толкателем, рабочая полость которого соединена с рабочей полостью возбудителя осевой нагрузки, другой захват, кинематически связанный с приводом его вращения. Вращательное движение рамы, а следовательно, и образца относительно станины установки приводит к периодическому изменению давления в полостях гидровозбудителей за счет взаимодействия штанги гидровозбудителя осевой нагрузки с невращающейся станиной установки. Образец одновременно участвует в двух вращениях: вращении относительно своей оси и вращательном движении относительно неподвижной станины установки, причем в первом случае образец нагружается пульсирующей изгибающей нагрузкой одной частоты, а во втором - изгибающей и осевой пульсирующими нагрузками другой частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.5101520 40 45 50 55 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для усталостных испытаний образцов материалов при сложном напряженном состоянии, при одновременном действии осевого и изгибающего усилий.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний вращающегося образца на сжатие с пропорциональным двухчастотным изгибом, что достигается участием образца в двух вращениях: вращении относительно своей оси, что приводит к появлению изгибающей пульсирующей нагрузки одной частоты, и вращении относительно оси установки, что приводит к появлению пульсации осевой и изгибающей нагрузок другой частоты.На чертеже представлена схема установки.Установка содержит жесткую раму 1, размещенные на ней гидравлический силовозбудитель 2, предназначенный для приложения к образцу 3 осевой нагрузки, гидравлический силовозбудитель 4 с толкателем 5 для поперечного изгиба, Силовозбудитель 4 может иметь, в зависимости от схемы нагружения, несколько, в данном случае три, силовозбудителей, рабочие полости которых соединены с рабочей полостью силовозбудителя 2 осевой нагрузки и могут иметь средства обеспечения запаздывания изгибающей нагрузки, Установка имеет один захват 6 и другой 7 для образца 3. Установка снабжена станиной 8, планетарной передачей с колесом 9 внутреннего зацепления, закрепленным на станине 8, шестерней 10, установленной на кривошипе 11. Имеется два шарнира, один из которых 12 закреплен на поверхности шестерни 10, второй 13 - на противоположной стороне станины 8 с эксцентриситетом е относительно оси колеса 9. Шарниры 12 и 13 соединены со штангами 14, 15 так, что одна из штанг 15 проходит в отверстие в раме 1 и взаимодействует с одним из захватов 6, другая 14 жестко соединена с рамой 1, например, через корпус силовозбудителя 2. Плунжер силовозбудителя 2 осевой нагрузки имеет подпятник в виде полусферического паза 16, в который входит пята 17 в виде шарового сегмента, образованная торцом захвата 7. Такая же пята и подпятник имеются у захвата 6, и каждая пара пята - подпятник имеет фиксатор 18 для исключения осевого вращения пар. При задействованных фиксаторах 18, как показано на захвате 6, пара пята в подпятн обеспечивает поворот захватов при возникновении прогиба образца 3. При задействованных фиксаторах захвата 7 подпятник 16 взаимодействует с плунжером силовозбудителя 2 через опорный подшипник 19. Имеются стопоры 20 для фиксации подпятника 16 относительно плунжера силовозбудителя 2. Эксцентриситет е регулируется винтом 21, Кривошип 11 приспособлен для размещения шестерни 10 в двух положениях: при зацеплении с колесом 9 и без зацепления с колесом 9. Кривошип приводится в действие приводом 22. Балансировка установки обеспечивается грузами 23.Установка работает в следующих режимах.Для работы в режиме испытаний вращающегося образца на сжатие с двухчастотным изгибом фиксаторами 18 стопорят пары подпятник 16 - пята 17 одного из захватов 6 и другого - от осевого взаимного вращения, стопоры 20 удаляются. Включают привод 22, при работе которого кривошип 11 вращается вместе с шестерней 10 вокруг оси колеса 9. От взаимодействия шестерни 10 с колесом 9 происходит вращение шестерни 10 также и вокруг своей оси. Вращение шестерни вокруг своей оси через шарнир 12 и одну из штанг 15 передается на образец 3. При повороте кривошипа 11 вместе с ним вокруг оси колеса 9 поворачивается рама 1 вместе со всеми размещенными на ней элементами. Наличие эксцентриситета е приводит к тому, что при повороте станины расстояние между штангами 14 и 15 уменьшается, и это создает осевую нагрузку на образце 3 и давление рабочей жидкости в силовозбудителе 2, которое передается на силовозбудитель 4 и толкатель 5 и вызывает изгибающую нагрузку на образце 3. При дальнейшем повороте кривошипа 11 восстанавливается прежнее положение деталей установки, Пределы изменения осевой и изгибающей нагрузок регулируют величиной эксцентриситета е, которую изменяют в ходе испытаний путем вращения винта 21. При нулевом эксцентриситете (е=О) производят испытания вращающегося образца 3 на чистый изгиб с постоянной осевой и изгибающей нагрузками, определяемыми давлением рабочей жидкости в силовозбудителях 2 и 4. Частота нагружений задается скоростью вращения кривошипа 11 и передаточным числом пары колесо 9 - шестерня 10. Для работы в режиме испытаний вращающегося образца 3 на сжатие, двух- частотный изгиб и кручение вводят в действие стопоры 20, освобождают фиксаторы 18 между пятой 17 и подпятником 16. Включают привод 22, и образец 3 вращается вокруг своей оси и вокруг оси колеса 9. При этом, кроме пульсирующей осевой и двухчастотной изгибающей нагрузок в периоды роста осевой нагрузки за счет трения скольжения между пятой 17 и подпятником 16 на образце 3 возникает крутящий момент, пропорциональный осевому усилию и изменяющийся с частотой изменения осевого усилия. При е=О производят испытание вращающегося образца 3 на чисть 0изгиб с постоянным осевым и постояннымкрутящим усилиями,Для испытаний в режиме пульсирующего сжатия и одночастотного изгиба с невращаюшимся образцом 3 производят лерестановку шестерни 10 на кривошипе 11 так,чтобы шестерня 10 не входила в зацепление с колесом 9 и сохраняла возможность поворота вокруг своей оси, а всефиксаторы 18 и стопоры 20 вводят в действие. При включении привода 22 вращениекривошипа 11 приводит к вращению рамы1 вокруг оси колеса 9, но положение образца 3 относительно толкателей 5 не изменяется. Производится испытание пульсирующей осевой и одночастотной пульсирующейизгибающей нагрузкой по одному направлению в образце.Для испытания в режиме сжатия с одночастотным изгибом вращающегося образца 3 шестерню 11 фиксируют от поворота 20вокруг своей оси при положении, выведенном из зацепления с колесом 9, а стопоры 20 удаляют. При включении привода 22 за один оборот кривошипа 11образец 3 также совершает один оборотвокруг своей оси, и за этот период осевая и изгибающая нагрузки совершаютодин цикл. Происходит испытание вращающегося образца 3 пульсирующей осевой,пульсирующей изгибающей нагрузками с одинаковыми частотами нагружения, равнымичастоте вращения кривошипа. При е=0ведут испытание на чистый изгиб с постоянным осевым усилием с частотой вращенияобразца 3, равной частоте вращения кривошипа 11.35Для испытаний в режиме пульсации осевой, одночастотной изгибающей и пульсирующей крутящей нагрузок установку собирают по предыдущей схеме, с той разницей, что устраняется фиксатор 18 между подпятником 16 и пятой 17, а в действие вво дится стопор 20. В этом случае, при вращении кривошипа 11 образец 3 испытывает пульсирующую осевую, одночастотную пульсирующую изгибающую нагрузку и пульсирующую крутящую нагрузку, и все нагрузки пропорциональны по величине и изменяются с одинаковой частотой, равной частоте вращения кривошипа 11.формула изобретения1. Установка для испытания образца на усталость при сложном нагружении, содержащая станину, гидравлический силовозбудитель осевой нагрузки образца, гидравлический силовозбудитель с толкателем для поперечного изгиба образца, рабочая полость которого соединена с рабочей полостью силовозбудителя осевой нагрузки, и два захвата, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний вращающегося образца на сжатие с пропорциональным двухчастотным изгибом, она снабжена кривошипом, двумя штангами, жесткой рамой с отверстием, на которой закреплены один из захватов, установленный между рамой и другим захватом гидравлический силовозбудитель осевой нагрузки и гидравлический силовозбудитель с толкателем для поперечного изгиба, планетарной передачей, выполненной с колесом внутреннего зацепления, закрепленным на станине, и с шестерней, установленной на кривошипе и шарнирно соединенной с одним из захватов через одну из штанг, проходящую через отверстие рамы, гидравлический силовозбудитель осевой нагрузки при помощи другой штанги шарнирно закреплен на станине с возможностью изменения эксцентриситета относительно оси вращения кривошипа.2. Установка по п, 1, отличающаяся тем, что плунжер силовозбудителя осевой нагрузки выполнен с полусферическим пазом, а другой захват выполнен с пятой в виде шарового сегмента, размещенной в полусферическом пазу.. Вере8 ного комений и о Раушска Ужгород,Редактор М, ТовтинЗаказ 5217/38ВНИИПпо113035,филиал ПП СоставТехред И Тираж 77ГосударствЕн елам изобрет сква, Ж - 35, Патент, г. Корректо Подписное итета СССР ткрытий я наб д. 4/5 ул. Проектная,. Самборская