Устройство для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость

19) (111 4 С 01 М 3/56 ИЗО БРЕТДЕТЕПЬСТВ У ОПИСАН И ЕНИЯ ППАСА УПРОЧАНИЯХ вательк буровь износентов аст о тенепр углублениах. УстГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СОИ(71) Всесоюзный научно-исследоский институт буровой техники(56) Тушинский Л.И, и дрОценкастойкости стали при повторно-контактном нагружении. - Заводская лаборато-,рия, У 5, 1973,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛ ТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ И ИЗНОС НЕННЫХ МАТЕРИАПОВ ПРИ ИСПЫТ НА КОНТАКТНУЮ ВЫНОСЛИВОСТЬ (57) Изобретение относится технике и позволяет измерят упрочненных материалов элем опоры долота в динамике при ческих деформациях. Цель иэ ния - повышение точности пу рывного измерения скорости канавки в испытуемых обраэц1453241 ройство включает станину 1, шпиндель2, держатель 5 образца 7 с зубьями16, держатель 6 образца 8 и шаровыетела 10. Цилиндрическая поверхностьдержателя 5 образца 7 имеет четноечисло зубьев с одинаковым шагом. Надержателе 6 образца 8 установленымагниторезистивные преобразователи Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в буровой технике при испытанияхупрочненных материалов на контактнуювыносливость путем определения ихпластических деформаций и износа вдинамике, а также при контроле качества в заводских условиях упрочненнцх деталей подшипников долот, работа Оющих в крайне тяжелых режимах нагружения,Цель изобретения - повышение точности путем непрерывного измеренияскорости углубления канавки в испытуемцх образцах.На фиг.1 изображено устройство,общий вид; на фиг.2 - магниторезистивный преобразователь; на фиг.З -принципиальная схема измерительной 20аппаратуры; на фиг.4 - временныедиаграммы прохождения электрическихсигналов.Устройство содержит станину 1,расположенный на ней шпиндель 2 сприводом его вращения (не показан),регулировочную плиту Э, консольнозакрепленный на ней датчик 4 осевойнагрузки и крутящего момента, двацилиндрических держателя 5 и 6 образцов 7 и 8, первый из которых спомощью шарнирной плиты 9 закреплениа конце шпинделя 2, а второй связанс датчиком 4 осевой нагрузки и крутящего момента, шаровые тела 1 О, 35предназначенные для взаимодействияс образцами 7 и 8, регулировочноекольцо 1 с магниторезистивными преобразователями 12 и постоянными магнитами 13, выполненное из немагнитного материала и навернутое с помощьюрезьбы на держатель 6 образца 8, ра 12, размещенные диаметрально противоположно и подключенные к усилителям. Выход усилителя подключен к сумматору. Преобразователи 12 установлены посредством регулировочного кольца 11 из нг агнитного материала имогут перемещаться вдоль продольнойоси устройства. 3 э.п. ф-лц, 4 ил. бочую камеру 14, в которой размещены держатели 5 и 6 образцов 7 и 8 и шаровые тела 10, и предназначенную для прокачки через нее хладагента 15, и измерительную аппаратуру, электрически связанную с магниторезистивными преобразователями 12. На цилиндрической поверхности держателя 5 образца 7 в окружном направлении выполнено четкое число зубьев 16 с одинаковым шагом между ними. Магниторезистивные преобразователи 12 соединены в два моста, которые подключены к идентичным измерительным усилителям постоянного тока, имеющим плавную регулировку усиления сигнала. Выходы усилителей подключены к сумматору. К выходу сумматора последовательно подсоединены детектор, фильтр нижних частот, формирователь смещения нуля, масштабный делитель и регистратор, например электронный потенциометр КСП(фиг. 3),Устройство работает следующим обр аз ом.Держатель 5 образца 7 приводится во вращение с помощью шпинделя 2, через который передается приложенная к испытуемым образцам 7 и 8 осевая нагрузка. В процессе испытания образцов зубья держателя 5 образца 7 поочередно проходят под каждым иэ магниторезистивных преобразователей 12 на расстоянии, в котором проявляется магнитное поле, Каждый,эуб, по-. павший в магнитное поле, изменяет его величину и соответственно величину потока, пронизывающего магниторезистивный преобразователь 12При уве-, личении магнитного потока сопротивление магнитореэистора увеличивается, а при уменьшении наоборот - уменьша1453 . (1 Перед началом проведения испытаФ ний регулировочное кольцо 11 с магниторезистивными преобразователями 12 устанавливается на держатель 6 образца 8 таким образом, чтобы наружная поверхность каждого из зубьен 1615 при их вращении перекрывала только одинаковую часть площади каждого из магниторезистивных преобразователей 12. При проведении испытаний, чем глубже будут канавки на испытуемых образцах 7 и 8, тем большая часть площади каждого из магнитореэистив" ных преобразователей 12 будет перекрыта наружной поверхностью каждого иэ зубьев 15 и тем больше будет соп ротинлеиие каждого магниторезистивного преобразонателя и соответственно величины электрических сигналов, сни. маемых с них, Для исключения.влияния поперечных колебаний торца шпинделя 2 измерительный сигнал подается на сумматор синфаэно и в противофазе с биениями шпинделя 2. Выделение и усиление полезных сигналов, соответствующих углублениям канавок на испытываемых образцах, а также подавление электрических сигналов, возникащцих в результате поперечных колебаний торца шпинделя, осуществляется с помощью принципиальной схемы 4 О из мер ений (фиг. 3) .В процессе проведения эксперимента в результате биения торца шпинделя 2 зубья 16 проходят не на равном расстоянии от магниторезистивных преобразователей 12, они то максимально приближаются к каждому из них, то максимально удаляются, что и приводит к модулированию полезного сигнала по амплитуде с частотой, равной частоте биения шпинделя 2.В момент максимального приближения зубьев 16 к магйиторезистивному преобразователю 12 амплитуда промоду" лированного сигнала будет максимальной, а в момент наибольшего удаления зубьев 16 амплитуда будет минимальной. Причем в то нремя, когда амплитуда промодулированного сигнала на од 45 ется, При прохождении зубьев 16 под магниторезистивным преобразователем 12 изменяющиеся величины сопротивлений магнитореэисторон преобразуются н5 пропорциональные электрические сигналы, которые перегются на измерительную аппаратуру. ном маппп ореэистином преобразователе будет максимальна, на другом преобразователе она будет минимальна.Сигнал меняет величину и модулируется только н том случае, когда подмагниторезистивным преобразователемпроходит непосредственно эуб, когдапроходит впадина между зубьями16, то величина сигнала остается постоянной и он не модулируется. Это объясняется тем, что когда проходит эуб, то расстояние между ним и преобразователем составляет около одного миллиметра, а когда проходит впадина,то это расстояние в несколько разбольше и находится н недосягаемости магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом 13.Исследуемые сигналы подаются на входы нормирующих измерительных усилителей по микросхемам ДА 1 и ДА 2, усиливаются и подаются на сумматор по микросхеме ДА 4 через регулируемыеделители напряжения К 27 и К 23, с помощью которых максимальные амплитуды сигналов приводятся к одинаковомузначению (фиг. 3).Сигналы на сумматор подаются синфазно, суммируются, в результате чего модулирующие сигналы, вызванные биениями шпинделя, взаимно уничтожаются, а полезный сигнал остается, причем с амплитудой, соответствующей идеальному случаю, когда отсутствовали бы биения шпинделя. Далее полезный сигнал подается на амплитудный детектор микросхемы ДАЗ, с выхода детектора - ца активный фильтр нижних частот второго порядка по микросхеме ДА 5, с фильтра выпрямленный сигнал поступает на формирователь смещения нуля, микросхема ДА 6, который обеспечивает следующие функции: в начальный период времени, когда шпиндель 2 начал вращаться и глубина дорожки еще равна нулю, с помощью переменного резистора К 33 приводится к нулю сигнал, поступающий на регистратор, например КСП 4; с помощью масштабного делителя (переменный резистор ВЗ/) задается предел измерения для регистратора. Формула из обр ет ения 1. Устройство для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях241 6ная аппаратура выполнена в виде двух усилителей постоянного тока с плавной регулировкой усиления, входы которых электрически связаны с соответствующими магниторезистивными преобразователями, и подсоединенного к их выходам сумматора.3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным с воэможностью осевого перемещения, выполненным из не- магнитного материала взаимодействующим с вторым держателем образца регулировочным кольцом, на котором раэме" щены магнитарезистивные преобразователи. 1453 на контактную выносливость, содержащую станину, расположенный на ней шпиндель с ппиводом его вращения, датчик осевой нагрузки и крутящего4 5 момент а, два цилиндрических держат еля образца, первый из которых э акреплен на шпинделе, а второй связан с датчиком осевой нагрузки и крутящего момента, шаровые тела, преднаэна ченные для взаимодействия с образцамис и измерительную аппаратуру, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности,оно снабжено электрически связанными с измерительной 15 аппаратурой двумя магниторезистивными преобразователями, размещенными диаметрально противоположно относительно оси шпинделя и взаимодействующими с вторым держателем образца, а на ци О линдрической поверхности первого держателя образца выполнено четное число зубьев, расположенных в окружном направлении с одинаковым шагом между ними. 2512. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измеритель 4. Устройство по п.1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что оно снабжено жестко связанной со станиной регулировочной плитой, предназначенной для взаимодействия с датчиком осевой нагрузки и крутящего момента, а также шаровой пятой, размещенной между первым держателем образца и цилиндром.1453,41 им 1 имй ОЛ УЛЗ 4 ЬИСоставитель Н.ХорошевРедактор Л.Зайцева Техред М.Дидык Корректор В,нрняк раж 788 Пр.нзнодстденно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная Заказ 7274/37ВНИИШ 1 Госуларст нного комитета по изобретениям 3035, Москва, Ж, Рауыская на Подписноеткрытиям прн ГКНТд. 4/5