Устройство для испытания на разрыв детали типа тела вращения

(51) 4 О 01 Л 3/08 ЕТЕ ЕЛЬСТВУ га рабоенан 10,кол енический и к воэ ни шпинзазо евой во СССР 1985.ваетс олесо увелабочи подшаз ор ипник между со пло 10 заподшип сущую ым а рыва РАЗ- та" вьпп елнчивается,евмотур с минимальием по газу, На сти корпуса выполнер гопатребл еской поверх ко товые канавки многоходовые ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ( 54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИСГЫТАНИЯ НА РВВ ДЕТАИ ТИПА ТЕЛА ВРАЦЕНИЯ (57) Изобретение относится к испы тельной техникеЦель изобретения повышение надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детали, Осевая пневмотурбина, состоящая из рабочего колеса и соплового аппарата /, вращает шпиндель 3, коническая часть которого образует с конической по 2верхностью корпуса 1 подшипник завой смазкой, Полость Б между чим колесом и подшипником сооб с атмосферой через электроклап связанный с датчиком 14 осевых баний шпинделя; На шпинделе 3 лена испытуемая деталь 5. При новени предаварийной ситуации еремещается, увеличивая пар атом, электро клапан тся, расход газа через собность подшипника,а переводится в режим 2 для повьппения несущеи способностиодшипника. 1 з,п,ф-лы, 3 илИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на разрыв деталей типа тел вращения с помощью центро 5 б ежной силы.Цель изобретения - повьппение надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой дет апи, 1 ОНа фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства, разрез; на фиг, 2 - узел 1 на фиг, 1; на фиг, 3 - схема, иллюстрирующая направление потока в пневмотурбине и подшипнике.Устройство для испытания на разрыв детали типа тела вращения содержит полый корпус 1 с конической внутренней поверхностью 2, Шпиндель 3 установлен своей конической частьюконцентрично с зазором относительноконической поверхности корпуса 1, собразованием подшипника с газовойсмазкой, На шпинделе 3 установлен 25узел 4 крепления испытуемой детали 5,Осевая пневмотурбина для привода шпинделя состоит из рабочего колеса 6 исоплового аппарата 7, Рабочее колесо6 жестко закреплено на шпинделе 3,сопловый аппарат 7 закреплен на корпусе 1, Устройство снабжено системой8 подачи газа на подшипник и к пневмотурбине, В корпусе 1 выполнен канал 9, предназначенный для сообщенияполости корпуса, рагпэложенной междурабочим колесом 6 и и:." ипником, сатмосферой через двухпозиционный электроклапан 10, Испытуемая деталь 5 раз -мещена в защитном кожухе 11, э акреп 40ленном на корпусе 1, Узел 4 крепленияиспытуемой детали посредством пальца12 соединен с мембраной 13, закрепленной на корпусе 1На мембране 3 установлен датчик 14 осевых колебанийшпинделя выход которого связан с управляющим входом электроклапана 10,На внутренней поверхности кожуха11 закреплен демпфер, состоящий иэ упругого кольца 15 и фрикционного диска 16,Рабочее колесо 6 закреплено на приводном валу 17 шпинделя 3 и с однойстороны ограничено торцом 8 заборной части шпинделя 3, а с другойприжимными эл е ме нт ами 19,Вход газ а в пневмотурбину обр аз ован кольцевым зазором А между крышкой20 корпуса и стаканом 21. Выход нэ рабочего колеса Ь соединен с рабочимзазором подшипника через полость Б.Устройство снабжено указателемчисла оборотов шпинделя 3, выполненным в виде бесконтактного микродатчика 22 и валика 23, связанного сприводным валом 17, и размещенным вполости В стакана 21,На конической поверхности 2 корпуса 1 выполнены канавки 24 фиг, 2),с углом подъема винтовой линии, равным 90 ф- (, где с( - угол, образованный направлением выходной части лопатокрабочего колеса и осью шпинделя.Устройство работает следующим образом,Испытуемая деталь 5 устанавливается на шпиндель 3 посредством узла4 крепления. Газ, подаваемый иэ системы 8, поступает на подшипник ишпиндель 3 "всплывает" на пневмоподушке концентрично относительно подшипника, обеспечивая рабочий зазо 1между коническими поверхностями шпинделя 3 и корпуса 1.Отработавший в подшипнике гаэ выходит в атмосферу в верхней его части через торцовый зазор, образованньш фланцем шпинделя 3 и верхним торцом корпуса 1, а в нижней части подшипника - через канал 9.Вместе со шпинделем 3 всплывает"и испытуемая деталь 5 с узлом 4 крепления, прижимной фланец которого приэтом вступает в контакт с пальцем 2.Газ, подаваемый в корпус, поступает по кольцевому зазору А через сопловый аппарат 7 на рабочее колесо 6пневмотурбины,которое придает вращение шпинпелю 3 с испытуемой деталью 5,Отработанный пневмотурбиной газ поступает в полость Б, где смешиваетсясо сбросным газом из подшипника и поканалу 9 при открытом электроклапане1 О уходит в атмосферу, Шпиндель 3выводится на заданную частоту вращения, значение которой регистрируетсябесконтактным микродатчиком 22,Если прочностные характеристикииспытуемой детали 5 оказываются нижеустановленных, то под действием центробежной силы деталь 5 разрывается,Однако процессу разрушения испытуемой детали 5 предшествует пластическая деформация этой детали, в результате чего возйикают дополнительныенагрузки на подшипник от вибрацииразбалансированного шпинделя 3, 5 15275Датчик 14 колебаний улавливает пренышение допустимого уровня колебанийшпинделя 3 и ныдает управляющий сигнал на закрытие электроклапана 1 О ка 5нала 9 иэ пненмотурбины,При разрыве испытуемой детали 5 силовое равнонесие нарушается и шпиндель3 перемещается вверх до упора в демпфер увеличивая при этом рабочий заз ор Д до з начения Д +Х, торцовый з аз ормежду фпанцем шпинделя 3 и верхнимторцом корпуса 1 и осевой зазор междуторцами рабочего колеса 6 и соплового аппарата 7, С ростом осеного зазора между торцами рабочего колеса 6и соплового аппарата 7 пневмотурбинарезко теряет в мощности и скоростивращения, а перепаД давлений газа вполостях А н Б сокращается до минимума,При увеличении рабочего зазора Ддо значения Д +Х давление газа н немпадает, так как при том же количестве подаваемого в подшипник газа ноэрастает расход газа через увеличившийся торцовый зазор в верхней части подшипника, то компенсируется по- .вьппением массового расхода газа черезподшипник, так как энергонасьпценныйгаз от пненмотурбины устремляется вэтот зазор и, обтекая" шпиндель 3 восевом направлении, выходит н атмосферу через увеличенный торцовый зазорв верхней части подшипника, совершая35при этом дополнительную работу, напрагленную на повышение устойчивости, несущей способнЬсти и жесткостиподшипника, Приращение з азора Д навеличину Х при разрыве испытуемой 4 Одетали 5 повьппает демпфирующую способность подшипника, препятствует егозаклиниванию от возникающих импульсивных динамических колебаний, таккак в этом случае допустимый диапазон амплитуды колебаний шпинделя (величины смещения шпинделя от номинального положения) увеличивается на величину Х,Упругое кольцо 15 демпфера создает силу, компенсирующую нес разрушенной детали 5, и гасит осевые колебания шпинделя 3,Лпиндель 3 возвращается н крайнемверхнем положении н режиме торможения)5до полной остановки, чему способствуют силы трения между торцом узла 4крепления и фрикционным диском 16дсмпфера, После полной остановки шпин 52 6деля 3 последовательно отключается подача газа на пневмотурбину и на подши пни к,Кроме того, потоки газа, поступающегоиэ пневмотурбины в зазор Д+Х, направлены выходной частьюлопаток осевого рабочего колеса 6 по винтовой линии, диаметрально ограниченной коническойповерхностью корпуса. При движенииФпо зазору Д+Х потоки напранленного таким образом газа встречают на своемпути многоходовые виитовые канавки изавихряются, Увеличивается гидравлическое сопротивление перетеканию газа н рабочем зазоре Д+Х, что повышает несущую способность подшипни.ка,формула изобретенияУстройство для испытания на разрыв детали .типа тела вращения, содержащее полый корпус с сопряженнымиконической и цилиндрической внутренними поверхностями, шпиндель с узлОмкрепления испытуемой детали и с конической частью, установленной концентрично с зазором относительно конической поверхности корпуса с образованием подшипника с газовой смазкой,пневмотурбину, состоящую иэ рабочегоколеса, жестко закрепленного на шпинделе, и соплоного аппарата, закрепленного на корпусе, демпфер осевых колебаний шпинделя, установленный междуторцом шпинделя и корпусом, и систему подачи газа на подшипник и к пневмотурбине, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьппения надежности путем повышения устойчивости шпинделя при разрыве испытуемой детали,в качестве пневмотурбины использована осевая пненмотурбина, рабочее колесо которой установлено со стороныменьшего диаметра конической частишпинделя и размещено в части корпуса с цилиндрической понерхностью, вкорпусе выполнен канал, предназначенный для сообщения полости корпуса,расположенной между рабочим колесоми подшипником, с атмосферой черезднухпозиционный электроклапан, а устройство снабжено датчиком осевыхколебаний шпинделя, выход которогосвязан с управляющим входом электроклапана,2, Устройство по и,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что на конической1527552 поверхности корпуса выполнены много- ходовые винтовые канавки с углом подъема винтовой линии, равным 90 - Кгдео о - угол, образованный направлением выходной части лопаток рабочего колеса и осью шпинделяиапро 5 тее ахЪбонпа 5 о 0 линоодп ФылФюо колюдям лбюеео, Горная Тираж 789ного комитета по изобретениям 035, Москва, Ж, Раушская на аказ 7505/й 9 ВНИИПИ Государ тв 1дственио-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина,101 гапрИяеЮй. Л 7 ЛРКюд пцрдоныд юре лдюа Подписноеоткрытиям при ГКНТ ССС д, ч/5