Стенд для испытаний на прочность

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МюНИ ОПИСАНИЕ ИЭОБ ВУ А ВТОРСКОМУ СВИДЕ спыта удител видетельство СССР01 М 5/00, 1972.детельство СССР01 М 5/00, 1978. кое гн Л ге сл. 2 деформации, масщатабирующ азователь 13, коммутатор 14 ент 15 сравнения, датчик 16 четчик 17 циклов, регистрир рибор 18 с измерительным уси лентопротяжным меха хпороговый элемент 21 элемент 22. 1 ил. преолеИСПЫТАНИЙ ПРОЧиклоющий ройсизмо вом 1920, двучающий и вк(57) Изобриспытанийруктивныхстатическуювибропрочн тение отно браэцов ма лементов и и усталос сть, надежи ится к областиериалов, констконструкций наную прочность,ость и позволяет повысить точность Стенд содержит силовоэб действующий на испытуем эадатчик 3, датчик 4 на лятор 5, включающий эле ния, формирователь 7 си тель 8 мощности, исполн ган 9, программное устр блок 11 аварийной эащить бъект 2, ки, регу 6 сравнеа, усилиьный орво 10, датчикИзобретение относится к испытаниям образцов материалов, конструктивных элементов, узлов и целых натурных конструкций на статическую иусталостную прочность, вибропроч 5нос ть, живуче с ть, рес урс, надежно с тьи др в частности к системам автоматизации прочностных испытаний.Целью изобретения является повышение точности испытаний.На чертеже представлен стенд дляиспытаний на прочность,Стенд содержит один или несколькооднотипных каналов нагружения, Каждый из каналов в зависимости от настройки может создавать как повторностатические, так и динамические нагрузки и содержит силовозбудитель(например, силовой гидроцилиндр) 1 20действующий на испытуемый объект 2,задатчик 3, выходной сигнал которогоопределяет в каждый момент временизаданное значение возбуждаемой нагрузки; датчик 4 нагрузки (в случаенеобходимости, в зависимости от видаиспользуемых преобразователя возбуждаемой нагрузки и задатчика, датчикможет бьп ь снабжен номирующим усилителем-преобразователем обеспечиваю 30щим одинаковый масштаб сигналов датчика и задатчика); регулятор 5 нагрузок, включающий в себя элемент 6сравнения заданного и фактическогозначений возбуждаемых нагрузок, формирователь 7 сигнала, определяющийзакон регулирования, усилитель 8 мощности, орган 9, воздействующий на силовозбудитель 1, программное устройство 10, блок 11 аварийной защиты,который контролирует состояние испытуемого объекта 2, режим нагружения(например, по сигналам о превышениимаксимально допустимых возбуждаемыхнагрузок, поступающим от датчика 4),45исправность элементов системы управления нагружением, например по сигналам о недопустимом росте рассогласования на выходе элемента 6 сравнениярегулятора (датчики аварийных режимов нагружения и исправности элементов системы управления, а также ихсвязи с блоком 11 аварийной защиты начертеже условно не показаны). В опасных ситуациях блок 11 выдает командупрограммному устройству 1 О, которое,воздействуя на задатчики 3, обеспечивает разгрузку испытуемого объекта 2ипи амдраживание нагрузок, достигнутых к моменту появления опасных ситуаций.Кроме того, стенд содержит датчики 12 деформации элементов испытуемого объекта, масштабирующий преобразователь 13, коммутатор 14, элемент 15 сравнения, датчик 16 циклов (нагружение), счетчик 17 циклов нагружения, регистрирующий прибор 18 с измерительным устройством 19 и лентопротяжным механизмом 20, имеющим шаговый привод, двухпороговый элемент 21, один из уровней (порогов) срабатывания которого устанавливается равным величине сигнала с выхода элемента 15 сравнения, соответствующей зарождению повреждения, а второй уровень -величине этого сигнала, соответствующей опасным размерам разрушений, и включающий элемент 22.В качестве датчика 4 нагрузки применен тензодинамометрический датчик с мостовой измерительной схемой; в качестве датчика 12 деформации также используется тензореэисторный датчикмостовой Измерительной схемой, Роль масштабирующего преобразователя выполняет потенциометр, включенный параллельно измерительной диагонали моста датчика 12 деформации.Измерительная диагональ моста датчика 4 и выход потенциометра соединены последовательно встречно и через фильтр подключены к дифференциональному входу операционного усилителя. Нотенциометром компенсируется дрейф нуля. Выходной сигнал операционного усилителя, пропорциональный разности сигнала датчика 4 возбуждаемой нагрузки и масштабированного сигнала датчика 12 деформации, через развязывающий диод направляется в двух- пороговый элемент 21, выполненный в виде компараторов на операционных усилителях и ключей на тиристорах. Сдновременно сигнал с выхода усилителя через контакт реле, выполняющего роль включающего элемента 22, подводится к измерительному устройству 19 регистрирующего прибора 18. Пороговые значения разности сигналов датчиков возбуждаемых нагрузок 4 идеформаций 12 задаются значениями напряжений, поступающих от программного устройства 1 О на инвертирующие входы операционных усилителей компарзторов. Нижнему порогу соответствует срабатывание компаратора на уси30 3 13924лителе и тиристора, в анопцунэ нгпькоторого включена облсотка реле, определяющего начало записи процесса развития повреждения регистрируюсцим прибором 18, Верхнему порогу соответствует срабатывание компаратора на другом усилителе и другом тирцсторе, ванодную цепь которого включена обмотка другого реле, контакты котороговключают блок 11 автоматической защиты при достижении опасных размеровповреждений.В качестве датчика 16 циклов может использоваться триггер Шмитта. 15Регистрирующим прибором 18 могутслужить разнообразные самопишущиеприборы с последовательным преобразованием или автокомпенсациоцного типа(например, типа КСТ), в которыхсинхронный двигатель привода диаграммной ленты заменен шаговым двигателем (например, в простейшем случаеприводом шагового искателя типа ШИ).Программное устройство 10 выполняется в виде многоцепного реле времени (при программном управлении вфункции времени), счетно-импульснойсистемы (при программном управлениив функции числа циклов нагружения)или др,Роль коммутатора 14 выполняют шаговые искатели, многофазцые мультивибраторы и триггеры, и др. При использовании, например, шагового ис 35кателя его контакты вводятся в разрыв цепей подключения потенциометрак мосту датчика 12.Стенд работает следующим образом,Перед началом работы, когда испытуемый объект еще не имеет разрушений, потенциометром нормируют выходной сигнал моста датчика 12 деформации таким образом, что разность этого сигнала и сигнала моста датчика 445возбуждаемой нагрузки, поступающаяна вход усилителя, была нулевой напротяжении всего цикла погружения.При включении стенда сигнал задатчика 3 определяющий заданный хаэак 350тер изменения многоэвенных значенийвозбуждаемой нагрузки, сравниваетсяс сигналами отрицательной обратнойсвязи, вырабатываемыми датчиком 4 ихарактеризующими фактическое значе 55ние нагрузки. В элементе 6 сравнениярегулятора вырабатывается сигнал рассогласования, из которого в блоке 7формируется сигнал управления, воз 16дгйс твуюспсэсс ссос:.сг уссспессця гсо мошнсс - ти ц усилитгпе 8 мощцсэстц на исполнительный орган 9 таким образом, что силовозбудительсэтрсэб;этывсэет з,эдсэсс цог значение нагэу эок. Ргжэслс цзс руже - ция програлэмируется пут м ссергсс 1 рсэйски задатчика Э по ксэмацдам программного устройства 10.При циклическом цагруженцн цс.нытуемого объекта ссосле каждого цикла датчик 16 вырабатывает цмпуль ы, учитываемые счетчиком 17. При отсутствии повреждений одно реле вк.чючаюшего элемента отключено, его контакты разомкнуты и сигнал с выхода усилителя, зависящий от размеров ссовреждения, не поступает в измерительное устройство 19 регистрирующего прибора 18.При возникновецисс гсовр эс,.сессссэс бъекта 2 в ходе испытаний (например, при появлении и развитии усталостцых трещин, ослаблении соединений элементов объекта 2), ведущих к изме нению (уменьшецию) его жес;кости, перераспределенссю напряжений в элементах, увеличессисо деформаций с бьекта при неизменных параетрах прсскладываемых нагрузок, наруссч.етсяпервоначальное соотношение (например, пропорциональность) между сиг:салпмн датчика 4 возбуждаелэой цагру.эки сс датчика 12 деформации и возникает от:сичная от нуля разность, эти;. сигналов. При достижении разностью сигналов датчиков 4 и 12 определенного уровня, соответствующего началу разрушения, на выходе усилителя элемента 5 сравнения сигнал достигает уровня, соответствующего величине цассряжения с выхода программного устройства 1 О, приложенного к инвертирующему входу усилителя компаратора двухссорогосэого элемента 21, срабатывает комгсаратор, включаются тиристор и реле включающего элемента 22 в его аноцной цепи.Контакты этого реле замыкаются и к измерительчому устройству 19 начинает поступать и регистрироваться сигнал, пропорциональный размерам повреждения. Дополнительные замыкающие контакты этого же реле включают одновременно лентопротяжный механизм 20.Благодаря связи привода лентопротяжного механизма 20 регистрирующего прибора 18 с датчиком 16 циклов цик1392416 Данный стенд позволит повысить точность испытаний, получить информацию о динамике . разрушений, регистрировать процесс развития повреждений от момента зарождения до полного (или частичного) разрушения. 30 Формула изобретения Стенд для испытаний на прочность, содержащий силовозбудитель с исполнительным органом, задатчик, датчик нагрузки, датчик деформации, усилитель мощности, масштабирующий преобразователь, первый элемент сравнения, коммутатор, программное устройство и блок аварийной защиты, причем вход задатчика подключен к первому выходу Составитель ЛароваТехред М.Дидык Редактор Л.Повхац Корректор Н.Король Заказ 1804/4 б Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРцо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раутская цаб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лограммд мецлет свой масштаб прц изменении темпа (частоты) циклического цагружеция, что упрощает оГработку результатов испытаний.5После достижения опасного размера разрушения сигнал ца выходе усилителя элемецта 15 сравцецця достигает уровня, заданного для срабатывания компаратора ца операционном усилителе двухпорогового элемента 21. При этом включается тиристор и срабатывает реле. Его контакты, воздействуя на блок 1 аварийной защиты, обеспечивают прекращение нагружения путем замораживания достигнутой нагрузки или программной разгрузки испытуемого объекта. Одновременно прекращает работу регистрирующий прибор 18 (для четкой его остановки дополнительные размыкающие контакты реле вводятся в цепи передачи сигналов к измерительному устройству 19 и лентопротяжному механизму 20. программного устройства, а усилительмощности соединен с исполнительныморганом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точностииспытаний, оно снабжено формирователем сигнала, вторым элементом сравнения, двухпороговым элементом, включающим элементом, счетчиком, датчиком циклов и регистрирующим прибором,причем датчик нагрузки соединен спервыми входами элементов сравнения,выход второго элемента сравнения через формирователь сигнала подключенк входу усилителя мощности, датчикдеформации соединен с первым входомкоммутатора, выход которого соединенс входом масштабирующего преобразователя, первый выход которого подклю"чен к второму входу первого элементасравнения, первый выход которого соединен с первым входом двухпороговогоэлемента, второй вход которого подключен к первому выходу программногоустройства, выход которого соединенс вторым входом коммутатора, второйвыход первого элемента сравнения соединен с первым входом включающегоэлемента, второй вход которого соединен с первым выходом двухпорогового элемента, второй выход которогоподключен к входу блока аварийной защиты, выход которого соединен с входом программного устройства, выходзадатчика соединен с вторым входомвторого элемента сравнения, второйвыход масштабирующего преобразователя соединен с входом датчика циклов,первый выход которого соединен ссчетчиком, а второй выход счетчикаи выход включающего элемента подключены соответственно к входам регистрирующего прибора.