Устройство для испытания на усталость плоских образцов при знакопеременном изгибе

-2 получение эффективной кавитационнойэрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повыщеея эроэионной активности испыт тельнои жидкости, а также увеличениеточности воспроизведения переменныхнапряжений. Это достигается выборомпараметров статической и динамической составляющей давления жидкости,воздействующей на образец, помещенный в эту жидкость, Статическаясоставляющая обеспечивается давлением газа на жидкость, помещенную вгерметическую камеру, а динамическаясоставляющая - за счет выполнениясиловозбудителя в виде щелевогосопла, в который под давлением подается жидкость из замкнутой системыгидравлического питания камеры. Помещенный напротив сопла образец вводится в режим автоколебаний выбором ство СССР 36, 1983. ИСПЫТАНИЯ БРАЗЦОВ П ЗНАя к испы ос ни льзуеледо- спытаний испно"исдляно-ст у я цио скорости и ного сопла ик овых ча х ии ка- ляется м в бре стве используется автоматическа с система по баний. 3 и ния я испь аний,ст ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯУСТАЛОСТЬ ПЛОСКИХКОПЕРЕМЕННОМ ИЗГИ(57) Изобретениетательному оборудмому в заводскихвательских лаборана усталость кавиматериалов при вытотах и интенсивнвитации. Целью изповьппение интенси течения жидкости из щел(или давлением) . В уст держания режима автокол128 1978 2рующий клапан 14 для регулированиярасхода жидкости через сопло путемдроссельного регулирования вручную иавтоматического подрегулирования (по5 команде от блока управления, которыйне показан), ротаметрический датчик15 расхода для определения расходажидкости через сопло и последующегоопределения скорости струи, выходящейиз сопла, и расчетного значения растояния Ь (фиг. 2) между соплом и образцом, ресивер 16 для сглаживания я колебаний давления, вызываемых пульсирующей подачей насоса, манометр 17для контроля за давлением жидкости,подаваемой насосом. В верхней частикамеры 2 установлен электроконтактный сигнализатор 18 уровня наполнения камеры испытательной жидкостью0 (например, универсальный регуляторуровня), подающий команду через блокуправления на сливной регулирующийклапан для поддержания регламентированного уровня наполнения в испытательной камере (выше сопла и ниже ь- входного отверстия трубопровода газа) . Изобретение относится к испытательному оборудованию материалов,используемому в заводских и научноисследовательских лабораториях дляиспытаний на усталость кавитационно-стойких материалов при высокихзвуковых частотах и интенсивном воздействии кавитации.Целью изобретения является повышение интенсивности испытаний, получение эффективной кавитационнойэрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышениэрозионной активности испытательнойжидкости, а также увеличение точности воспроизведения переменных нагряжений.На фиг. 1 изображено устройстводля испытания на усталость; на фиг.2разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3то же, продольный разрез.Устройство для испытания на усталость содержит гидродинамический силовозбудитель, выполненный в видебыстросъемного прямоугольного щелеваго сопла 1, погруженного вертикално в испытательную жидкость, залитуюв герметическую испытательную камеру2, и жестко закрепленного на откиднойкрышке 3. Сопло 1 имеет общую продольную плоскость симметрии с расположенным в емкости соосно под нимплоским резонансным образцом 4, закрепленным в захватах 5, которые установлены на регулировочном приспо-.соблении 6 с возможностью плавногоосевого перемещения и жесткого фиксирования промежуточных положений(посредством винтового механизма)для регулирования поступления энергии из сопла 1 на образец. Регулировочное приспособление 6 закрепленона откидной крышке 3,Камера 2 соединена трубопроводомс баллоном 7 сжатого газа (или компрессором) через запорный вентиль 8и редукционно-предохранительный клапан 9, настроенный на давление 0,40,6 МПа. Избыточное давление в камере 2 контролируется манометром 10.Камера 2 и сопло 1 соединены трубопроводом с системой гидравлическогопитания вкруговую через сливной регулирующий клапан с электромоторнымисполнительным механизмом 11, бак 12для испытательной жидкости, насос 13для подачи жидкости под давлениемдо 4 МПа в сопло 1, напорный регулиНа боковой стенке камеры 2 предусмотрены смотровые окна для наблюдения за образцом, измерения амплитудыколебаний образца с помощью микроскопа 19 или катетометров КИ -6, КМ при работе в оптически прозрачной З жидкости. В нижней части емкости установлен гидрофон гидроакустического шумопеленгатора 20, фиксирующийспектр упругих колебаний, излучаемыхколеблющимся образцом, который подает команду через блок управленияна напорный регулирующий клапан 14для обеспечения постоянства амплитуды колебаний образца. На крышке 3 камеры установлен запорный вентиль 21для выравнивания давления в испытательной камере перед открытием крышки. На дне камеры 2 установлен запорный вентиль 22 для спуска жидкостипри замене среды, Часть трубопрово да между соплом 1 и ресивером 16 выполнена из гибкого шланга, таккаксопло при замене образца откидывается вместе с крышкой 3.Регулировочное приспособление 6 ээ предназначено для резонансной настройки амплитуды колебаний образца ивключает неподвижный раструбный патрубок 23 с фланцем 24 для подводаокончательно величиной кавитацион" ной эрозии следует управлять путем подбора определенных соотношений между звуковым и избыточным статическим давлением, последнее можно изменять, например, посредством заме" ны пружины в редукционно-предохранительном клапане. 3 12819 жидкости, на конце которого крепится быстросьемное сопло 1 при помощи гайки 25 (возможна установка набора сопел с различной шириной щели), жестко прикреплены к плите 26, в которой установлены направляющие колонки 27 для центрирования сопла 1 относительно оси образца, С одной стороны колонок 27 крепятся захваты 5 для крепления образца, имеющие крепежные 10 винты 28, а с другой стороны - траверса 29 при помощи гаек 30. На траверсе 29 установлена штурвальная ходовая гайка 3 1, которая закреплена с возможностью вращения гайками 32, а стопорится контргайкой 33. Для герметизации подвижных цилиндрических соединений используются стандартные резиновые кольца 34. Для гер - метизации плиты 26 служит резиновая пластина 35. Захваты 5 имеют смотровые щели для наблюдения эа вершиной -Ьбразца. Образцы имеют скошенные края(угол скоса о = 30) и толщину 8 = 0,4-4 мм. В верхней части боковой 25 стенки камеры 2 имеется указатель уровня и глазок из оргстекла для наблюдения за уровнем испытательной жидкости (не показан).Для работы устройства жидкость из 30 бака 12 подается насосом 13 через напорный регулирующий клапан 14, ротометрический датчик 15 расхода и ресивер 16 в сопло 1, причем после включения насоса получают при помощи запорного вентиля 8 избыточное давление в испытательной камере 2, равное 0,4-0,6 МПа, Выходя из сопла 1, затопленная струя жидкости ударяется об образец 4, вызывая завихрения в 40 жидкости. В результате образуются колебания образца, усиливающиеся за счет резонанса.Устройство настраивается следующим образом. 45.Образец 4, закрепленный в захватах 5, устанавливают путем вращения регулировочного приспособления 6 на предварительно рассчитанное расстояние Ь от сопла 1. Предварительное регули рование частоты:испытаний в диапазоне 0,5-40 кГц и поиск оптимальной интенсивности ультразвуковой кавитации осуществляется посредством плавного регулирования давления жидкости в диапазоне 0,9-3,6 МНа, подаваемой насосом 13 в сопло 1, которье осуществляется посредством дроссельного регулирования вручную напорного ре 78 4гулирующего клапана 14 и изменением характеристики насоса 13 (путем изменения числа оборотов насоса и т.п.).Требуемая амплитуда деформации образца устанавливается посредством резонансной настройки. Настройка колебаний образца в резонанс с колебаниями струи осуществляется путем изменения.частоты струи за счет изменения ее скорости предварительно вручную при помощи регулирующего клапана 14 путем дросселирования, а также изменением характеристики насоса и при помощи вращения штурвальной ходовой гайки 31, регулирующей расстояние между соплом 1 и образцом 4. Для возбуждения интенсивных колебаний образца необходим резонанс колебаний При работе устройство излучает упругие колебания с частотой, равной частоте цагружеций образца. Шумопеленгатор 20 по шуму от работающего устройства определяет эфФективность работы последнего, т,е. осуществляет обратную акустическую связь и сигнализирует о необходимости подрегулирования в блок управления, приводящш в действие электропривод регулирующего клапана 14. Таким образом, автоматически обеспечивается постоянство амплитуды колебаний образца, т.е, точность приложения нагрузки на испытываемый образец. При излучении в жидкость ультразвуковых колебаний возникает ультразвуковая кавитация. Появление кавнтации легко обнаруживается по туманному облачку, которое образуется вокруг колеблющегося образца при резонансе и которое пропадает при сильном демпфировании образца. Интенсивность и конфигурация кавитации оцениваются по разрушению образца, в котором кавитирующие пузырьки выдалбливают углубления (по количеству, расположению и глубине каверн), а также в направлении приближения рисунка кавитации на испытуемом образце к рисунку кавитиции на натурных де-, талях.5 1 Формула из обрет енияУстройство для испытания на усталость плоских образцов при знакопе-ременном изгибе, содержащее камеру с испытательной жидкостью, погруженные в испытательную жидкость силовозбудитель в виде сопла и пассивные захваты для крепления образца, расположенные напротив сопла, регулировочное приспособление нагружения образца по амплитуде, систему питания для подвода к соплу рабочей жидкости и контрольно-измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения интенсивности испытаний, получения эффективной кавитационной эрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышения эрозионной активности испытательной жидкости, а также увеличения точности воспроизведения 2819786переменных напряжений, оно снабженобаллоном со сжатым газом, через вентиль и редукционно-предохранительный клапан соединенным с камерой,замкнутой системой гидравлическогопитания камеры, выполненной в видепоследовательно соединенных ресивера, ротометрического датчика расхода, напорного регулирующего клапана10 с наполнительным механизмом, насоса,бака и сливного регулирующего клапана с исполнительным механизмом, ка"мера выполнена герметичной, снабжена откидной крышкой и заполнена15,испытательной жидкостью до регламентированного уровня, сопло силовозбудителя выполнено со сменными насадками, в которых щель выполнена прямоугольной, и жестко закреплено на20 крышке камеры совместно с регулировочным приспособлением, связанным спассивными захватами,Подписноеого комитета СССРний и открытийушская наб., д. 4/5