Способ испытания образца материала на прочность при осевом нагружении

(5)5 6 01 Й 3/32 РЕТЕНИЯ АНИЕ ТОР НУС МА- ВОМ ся к области исссвойств материасобам испытания при осевом нагруобр сп Ч СЛ ласть его испольочность по эаданестационарных растяжении, сжаующем и энакопепытания образц при осевом нагру устройстве, заклюазец закрепляют ахватах, активным винта передач ю вращения отнорепляют жестко,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Институт проблем прочности(56) Авторское свидетельство ССВ 777548, кл, 6 01 й 3/08, 1978.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА ТЕРИАЛА НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ ОСЕ НАГРУЖЕНИИ(57) Изобретение относится к исследованию механических свойств материалов, в частности к способам испытания материалов на прочность при осевом нагружении: растяжении, сжатии, циклическом пульсирующем и знакопеременном нагружении. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданных параметров нагруИзобретение относит ледования механических лов, в частности, к спо материалов на прочность жении.Преимущественная о эования - испытания на пр ным программам в н условиях испытаний при тии, циклическом пульсир ременном нагружении.Известен способ ис материала на прочность жении, реализованный в чающийся в том, что обр активном и пэссивном э захват связывают с торце винт-гайка с возможность сительно него, гайку зак жения при изменяющихся внешних условиях проведения испытаний без реверсировэния приводов винта и гайки. Для этого образец закрепляют в активном и пассивном захватах, активный захват связывают с торцем винта передачи винт-гайка с возможностью вращения относительно него, перед нагружением образца производят выборку люфтов и упругих деформаций кинематической цепи нэгружения в осевом направлении путем синхронного вращения винта и гайки в одном направлении и с одинаковой угловой скоростью определенной величины от автономных приводов, а нагружение образца осуществляют путем вращения винта и гайки с разными угловыми скоростями в том же направлении, что и при выборке люфтов и упругих деформаций. 1 ил. азец нагружают за счет вращения винта омощью двигателя, Такой способ исп ытания имеет очень низкую точность поддержания заданного закона осевого нагружения образца при изменяющихся внешних условиях. Так, например, при неустановившихся тепловой и упругой деформациях как образца, так и связанных с ним элементов силовой цепи будет нарушен заданный закон нагружения образца, поскольку будут изменяться во времени как длина части винта, находящаяся между гайкой и образцом, так и степень накопления упругой деформации в силовой цепи между гайкой и образцом, Вследствие изменения внешних условий в ту или иную сторону возникает необходимость в реверсировании двигателя для компенсации вредного влияния изменения внешних условий. Поскольку этот же двигэ 17584945 10 технической сущности и достигаемому результату является реализованный в установке способ испытания образца материала на прочность при осевом нагружении, заключающийся в там, что образец закрепляют в активном и пассивном захватах,активный захват связывают с торцем винта передачи винт-гайка, с возможностью вра 20 щения относительна него и нагружают обрээец эа счет вращения винта и гайки от автономных приводов, В этом случае при неустановившихся внешних условиях вращением гайки и ту или иную сторону. могут 25 30 быть компенсированы температурные и другие деФормации, а вращением винта реализуется заданный закон осевого нагружения образца. Этот способ нагружения образца по сравнению с предыдущим является более точным, однако его точность недостаточна, поскольку при изменении внешних условий в ту или иную сторону для поддержания заданных параметров нагружения, например, постоянства силы или скорости деформирования сохраняется потребность в реверсировании двигателей. При этом, как и в предыдущем способе, возникают люфты (зазоры) и упругие деформации в кинематической цепи между местом соединения винта с активным захватом и двигателями. Люфты приводят к потере времени на их выборку, к ударным нагрузкам в кинематической цепи. Ударная нагрузка определяется суммарной величиной люфтов, жесткостью образца, массой соударяющихся элементов и т,п. Упругие элементы в кинематической цепи деформируются и упругий момент нарастает с колебаниями, После завершения этого процесса образец будет нагружаться по заданному закону. Однако, при необходимости изменить направление движения активного захвата на противоположное в кинемэтической цепи, имеющей, как правило, редуктор и раэъемные соединения, вновь появляются люфты, упругие деформации меняют свой знак, описанный в способе процесс повторяется и т.д. Точность поддержания заданных параметров осевого нагружения образца снижается,55 тель предназначен для реализации заданного закона нагружения образца, то выполнение указанных двух задач с помощью одного двигателя, вращающего винт в жестко закрепленной гайке, приводит к увеличению времени отработки отклонений, к пульсирующей работе двигателя, к очень низкой точности поддержания заданных параметров осевого нагружения.Наиболее близким к изобретению по 35 40 45 50 Цель изобретения - повышение точности поддержания заданных параметров нагружения при изменяющихся внешних условиях проведения испытания беэ реверсирования приводов винта и гайки.Указанная цель достигается благодаря тому, что в известном способе испытания образца материала на прочность при осевом нагружении, заключающемся в том, что образец закрепляют в активном и пассивном захватах,.активный захват связывают с торцем винта передачи винт-гайка с возможностью вращения относительно него и нагружают образец за счет вращения винта и гайки от автономных приводов, согласно изобретению перед нагружением образца производят выборку люфтов и упругих деформаций кинематической цепи нагружения в осевом направлении путем синхронного вращения винта и гайки в одном направлении и с одинаковой угловой скоростью и, величину которой выбирают из условия:гьгде з - шаг резьбы передачи винт-гайка;ч - максимальная скорость осевого деформирования образца.а нагружение образца осуществляют путем вращения винта и гайки с разными угловыми скоростями в том же направлении, что и при выборке люфтов и упругих деформаций,На чертеже изображена конкретная схема устройства для реализации способа,Устройство содержит активный 1 и пассивный 2 захваты для крепления образца 3 материала, винт 4 и гайку 5 передачи винт- гайка, два электропривода б и 7 с регуляторами частоты вращения, Винт 4 связан с выходным валом электропривода 6 с помощью шариковой шпанки 8 (подвижного в осевом направлении соединения), Активный захват 1 связан с торцем винта 4 с возможностью вращения относительно него, например, через среднее кольцо двойного упорного подшипника. Гайка 5 закреплена аналогично среднему кольцу двойного упорного подшипника. имеет зубчатый венец, входящий в зацепление с шестернями 9, кинематически связанными с выходным валом злектропривода 7. Устройство содержит также датчик 10 осевой деформации, блок 11 сравнения сигналов датчика 10 с сигналами программатора 12, регулятор 13 скорости, например, ПИД-регулятор, вход которого связан с выходом блока 11 сравнения, инвертор 14, вход которого связан с выходом регулятора 13 скорости, сумматоры 15 и 16, первые входыкоторых связаны соответственно с выходами регулятора 13 скорости и инвертора 14, задатчик 17 частоты вращения электроприводов винта и гайки, например, источник задающих напряжений, выходы которого связаны со вторыми входами сумматоров 15 и 16, выходы сумматоров 15 и 16 связаны соответственно с регуляторами частоты вращения электроприводов 6 и 7.Способ осуществляется следующим образом,. Из задатчика 17 частоты вращения алек. троприводов винта и гайки на вторые входы сумматоров 15 и 16 подают сигналы заданной величины и одинакового знака. Из сумматоров 15 и 16 сигналы поступают на регулятор частоты вращения электроприводов 6 и 7 винта 4 и гайки 5. Знак сигналов определяет направление вращения, а величина сигналов соответствует начальной угловой скорости оЪ и выбирается таким образом, чтобы соблюдалась зависимость2 лчиь , где ч-требуемая по условиям3испытаний возможная максимальная скорость осевого деформирования образца. Необходимость соблюдения указанной зависимости обьясняется тем, что винти гайка в любой момент испытаний должны вращаться в одинаковом направлении, несмотря на различные частоты их вращения. Поэтому начальную угловую скорость в вращения винта и гайки выбирают по указанной зависимости, соблюдение которой для передачи винт-гайка обеспечивает отсутствие реверса и в случае, когда требуется получить максимальную скорость ч осевого деформирования образца путем увеличения разности частот вращения винта и гайки,После подачи укаэанных сигналов винт 4 и гайка 5 начинают синхронно вращаться с одинаковыми угловыми скоростями и в одинаковом направлении, Из-эа того, что гайка в осевом направлении перемещаться не может, сложение вращений винта и гайки приводит к отсутствию перемещения винта в осевом направлении, Происходит выборка люфтов и упругих деформаций кинематической цепи нагружения в осевом направлении. При этом сигнал с датчика 10 в блок 11 сравнения не поступает, После подачи из программатора 12 сигналов, соответствующих программе осевого нагружения образца на вход блока 11 сравнения, где они сравниваются с сигналами от датчика 10, сигнал рассогласования (разность между величинами сигналов от программатора 12 и датчика 10) поступает на вход регулятора 13 скорости. Управляющий сигнал от регулятора 13 скорости поступает на первыйвход сумматора 15, алгебраически суммируется с сигналом от задатчика 17 частотывращения. электроприводов и вызывает при5 совпадении знаков этих сигналов увеличение частоты вращения электропривода 6винта. В то же время благодаря инвертированию управляющего сигнала с помощьюинвертора 14 на первый вход сумматора 1610 поступаеттакой же по величине сигнал, каки на первый. вход сумматора 15, но противоположной полярности. Вследствие этогосуммарный сигнал, поступающий на регулятор частоты вращения электропривода 715 гайки, уменьшается, что приводит к уменьшению частоты вращения гайки. Возникающая разность угловых скоростей вращениявинта и гайи вызывает осевое перемеще 20 ние винта. Сигнал рассогласования приближается к нулю и образец нагружается позаданному закону,При изменении внешних условий можетоказаться, например, что деформация об 25 разца превысила заданную и знак разностимежду сигналами от программатора 12 идатчика 10 не будет совпадать со знакомсигнала от задатчика 17. При этом в отличиеот предыдуЩего примера частота вращения30 винта уменьшится по сравнению с йь, ачастота вращения гайки увеличится по сравнению с аЪ, что вызовет осевое перемещение винта в противоположном направлениидо отработки сигнала рассогласования и35 т.д. Поскольку изменение угловых скоростей вращения винта и гайки по величинеограничено вполне определенным условием выбора величины угловой скорости оъ,то возвратно-поступательное движение ак 40 тивного захвата, необходимое для поддержания заданных параметров осевогонагружения образца при изменяющихсявнешних условиях в ту или иную сторону,происходит без реверсирования приводов.45 Тем самым в процессе испытаний исключается появление люфтов и негативное влияние упругих деформаций в кинематическойцеди осевого нагружения образца, повышается степень чувствительности системы50 осевого нагружения,Таким образом, повышается точностьподдержания заданных параметров нагружения образца, исключается неплавностьосевого перемещения винта при малых ско 55 ростях, обеспечивается большая достоверность и повторяемость результатовиспытаний. Это имеет большое значениепри испытаниях образцов материалов напрочность при изменяющихся внешних условиях проведения испытания, которые ча1758494 20 оставитель А.Петренкоехред М.Моргентал Ко ор И,Шмаков едактор О,Спесивых аказ 2993 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 415 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сто возникают в труднодоступных местах,при нестабильном температурном режиме,большом формоизмерении, сверхпластическом деформировании образцов. Формула изобретения Спасо испытания образца материала на пряность при осевом нагружении, заключающийся в том, что образец закрепляют в активном и пассивном захватах, активный захват связывают с торцом винта передачи винт-гайка с возможностью вращения относительно него и нагружают образец за счет вращения винта и гайки от автономных приводов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности поддержания заданных параметров .нагружения при изменяющихся внешних условиях проведения испытания без реверсирования приводов винта и гайки, перед нагружением образца производят выборку люфтов и упругих деформаций кинематической цепи нэгружения в осевом направлении путем 5 синхронного вращения винта и гайки в одном направлении и с одинаковой угловой скоростью аЪ, величину которой выбирают из условия2 пч10где в - шаг резьбы передачи винт-гайка;ч - максимальная скорость осевого деформирования образца,а вращение винта и гайки при нагружении 15 осуществляют с разными угловыми скоростями в том же направлении, что и при вращении их при выборке люфтов и упругих деформаций.