Установка для усталостных испытаний при круговом изгибе с осевым растяжением

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 27554 А Д)4 С 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСИОМ возможнограммноговой нагрОбразец 6тах и прая чисть тельство СССР 3/34, 1982,СТАЛОСТНЫХ ИСПЬЗГИБЕ С ОСЕВЫМ та м нэ изоб ых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем прочностиАН УССР и Киевский государственпедагогический институтим. А.М. Горького(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УТАНИЙ ПРИ КРУГОВОМ ИРАСТЯ 11 ЖНИЕМ(57) Изобретение относится к услостным испытаниям, а именно кковкам для испытаний при круговогибе с осевым растяжением. Цельретения - расширение функционал стей путем обеспечения про-.иэменения изгибной и осеузок в процессе испытаний.помещают в соосных захваиводят во вращение, нагруж пч изгибом и осевой силой. Осевую сипу задают путем программ.-, ного изменения в пневмоципиндре 9, для чего реле 16 по заданной програм ме открывает электропневмоклапан 17, соединяющий пневмоцилиидр 9 с источником давления, Сигнал от датчика положения поршня пневмоципиндра 9 подается на электропневмоклапан 19, который отсекает источник давления от пневмоцилиндра. Поршень последнего опускается н дополнительный груз 12 догружает образец 6, ком, пенсируя продольный момент осевой. силы. 5 ип.Изобретение относится к усталостным испытаниям, к установкам для испытаний при круговом изгибе с осевым растяжением.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения программного изменения изгибной и осевой нагрузок в процессе испытаний, 1 ОНа фиг. 1 приведена схема нагружения образца изгибающим моментом, и осевой растягивающей нагрузкой,на фиг. 2 - схема предлагаемой установки 1 на фиг, 3 - конструкция узла нагружения осевой силой Р, на фиг.4 конструкция узла нагружения поперечной силой О, на фиг. 5 - схема изменения напряжений в рабочем сечении образца в течение одного цикла нагружения.Установка (фиг.2) содержит основание 1, на котором размещен привод двигателя 2, вал которого соединен со шпинделем 3, корпус 4 которого шарнир но связан с основанием 1, корпус другого шпинделя 5 установлен с воэможностью осевого перемещения. Нагружатель осевым усилием растяжения образца 6 выполнен в виде пружины 7, 30 гайки 8 и первого пневмоцилиндра 9 для сжатия пружины 7, обоймы 10, шарнирно соединенной с корпусом шпинделя 5. Изгибающий момент в образце 6 создается при помощи груза 11 и35 дополнительного гр,за 12, установленных на тяге 13 с помощью пружинной подвески 14 и коромыссл 15 на корпусах шпинделей.Таким образом, первый захват, связанный со шпинделем 5,связан с нагружателем осевым усилием, а второй захват - с приводом вращения.Установка содержит программный элемент - электронное реле 16 (ти па ВЛ), связанными с электропневмоклапаном 17, при открытии которого воздух от источника давления компрессора 18 поступает в пневмоцилиндр 9, сжимая заранее оттарированную пружину 7 и производя в начальной точке перемещения включение микровыключателя - датчика положения поршня пневмоцилиндра 9 (первого пневмоцилиндра), Кикровыключатель (не по 55 казан) электрически связан с электропневмоклапаном 19. Последний перекрывает поступление сжатого воздуха из компрессора 18 в пневмоустройство 20. В первом пневмоцилиндре 9 поршень 21 связан посредством тяги с первым захватом, Величина нагрузки Р определяется выбором жесткости пружины 7, а также количеством и толщиной прокладок 22.Дополнительный груз 12 взаимодействует с тягой 13 посредством ограничителя 23 и связанной с грузом 12 тарелки 24. Второй пневмоцилиндр 25, входящий в состав пневмоустройства 20, связан своим поршнем 26 посредством стакана 27 с грузом 12.Вместо пневмоцилиндров 9 и 25 могут быть использованы и иные силовые цилиндры, например гидроцилиндры. В этом случае вместо электропневмоклапанов используют электроклапаны иной конструкции, а источник обеспечивает гидравлическое давление.Установка работает следующим образом.Образец устанавливают в захватах, приводят во вращение, нагружая при этом грузом, создающим в образце чистый круговой изгиб. В заданный момент программный элемент открывает электропневмоклапан 17 и пневмоцилиндр 9 начинает сжимать пружину 7, создавая в образце осевое усилие. При этом датчик положения поршня пневмоцилиндра 9 подает сигнал на клапан 19, который перекрывает воздух и позволяет поршню 26 опуститься, обеспечивая тем самым возможность догружения основного груза 11 дополнительным грузом 12 для компенсации восстанавливающего момента от осевой нагрузки и сохранения неизменным в процессе испытания напряжения в образце 6. По истечении заданного времени нагружения реле 16 времени, управляющее работой электропневмоклапана 17, дает сигнал на его закрытие. Подача воздуха из компрессора 18 в пневмоцилиндр 9 прекращается. Под действием сжатой пружины 7 поршень пневмоцилиндра перемешается в исходное положение, происходит снятие осевой растягивающей нагрузки.В начале разгрузки сигнал от микровыключателя поступает на электропневмоклапан 19, воздух из компрессора 18 начинает поступать в пневмоустройство 20. Поршень 26, перемещаясь вверх, поднимает груз 12,постепенно (за счет упругой дефоросевая сила,текущий прогиб образца,расстояние от точки крепления шпинделя до точкиподвеса груза,П р и м е р. Цилиндрический образец 6 (фиг.2) из сплава ЭИ 617 диаметром рабочей части 5 мм и общей длиной 140 мм размещают в зажимах шпиндельных корпусов и приводят во вращение, включая двигатель 2. Прилагают к образцу 6 начальную растягивающую нагрузку путем поджатия пружины 7 через пневмоцилиндр 9 гайкой 8. Включают компрессор 18 и производят нагружение образца 6 изгибающим моментом при помощи грузов 11 и 12, устанавливают выдержку и, включая в работу реле 16 времени, приступают к циклическому нагружению образца 6 осевой растягивающей нагрузкой.На фиг. 5 участок АВ соответствует нагружению образца растягивающей нагрузкой вследствие перемещения поршня пневмоцилиндра 9 (фиг.2) при отсутствии начальной растягивающей нагрузки, создаваемой путем поджатия пружины 7 через пневмоцилиндр 9 гайкой 8, участок ВС - постоянной величине растягивающей нагрузки, вследствие перемещения поршня пневмоцилиндра 9 (фиг.2) в исходное положение участок 0 соответствует отсутствию растягивающей нагрузки на образце. Включение в работу пневмоустройства 20 (фиг.2) и догружение образ ца 6 грузом 12 в период отсутствия на образце 6 растягивающей нагрузки позволяет проводить на установке трехчастотные испытания. В этом случае пневмоустройство 20 (фиг.2) вклю 5 15 мации пружинной подвески 14) разгружая образец 6 от дополнительного изгибающего момента, Напряжение в расчетном сечении образца 6, таким образом, сохраняется неизменным, Скорость осевого нагружения, равно как и разгрузки, зависит от проходного сечения пневмопровода и регулируется с помощью сменных дросселей на входе и выходе пневмоцилиндров.Иасса дополнительного грузаопределяется иэ условия27554 6 30 35 40 45 о т. л и ч а ю щ а я с я тем, что,55 5 10 15 20 ) 25 чается в работу по команде от реле 16 времени.При наличии начальной растягивающей нагрузки, создаваемой путем поджатия пружины 7 через пневмоцилиндр 9 гайкой 8 (фиг.2), график изменения на фиг. 5 смещается вдоль оси ординат на соответствующую величину. При этом моделируется процесс накопления повреждения в материале лопаток газотурбинного двигателя (ГГД) от совместного действия чистого изгиба и пульсирующего осевого нагружения: на участке АВ (фиг.5) имитируется нарастание нагрузки от действия центробежных сил при запуске ГТД, на участке ВС - рабочая нагрузка при номинальном режиме работы ГТД, на участке СД - переходный режим ГТД, моделируется изменение амплитудного значения изгибных напряжений в результате изменения формы колебаний лопатки ГТД,формула изобретения Установка для усталостных испытаний при круговом изгибе с осевым растяжением, содержащая основание, связанные с ним посредством соответствующих шпинделей два соосных захвата, первый из которых установлен с возможностью осевого перемещения, установленный на основании и связанный со шпинделем второго захвата привод вращения, связанный со шпинделем первого захвата нагружатель осевой силой, содержащий пружину с поджимным приспособлением, нагружатель чистым изгибом в виде связанной с захватами посредством подвесок тяги с грузом и механизм компенсации продольного момента от осевой силы,с целью расширения функциональныхвозможностей путем обеспечения испытаний как при постоянных нагрузках,так и программного изменения изгибной и осевой нагрузок в процессе испытания, механизм компенсации продольного момента выполнен в виде установленного на тяге с возможностью перемещения вдоль нее дополнительного груза, установка снабжена двумя силовыми цилиндрами, поршень первого иэ которых связан с пружиной,а поршень второго - с дополнительным грузом, и устройством управленияцилиндрами, имеющим источник давления, связанный с цилиндрами черезсоответственно первый и второй электроклапан, и датчик положения поршня первого цилиндра, электрическисвязанный с вторым электроклапаном,а программный элемент электрическисвязан с первым электроклапаном,1527554 6 фЬфЮу оставитель Д.Поспел Техред М.Дидык Корректор О. Кравцов Горная Редакт ГКНТ СССР ственног113035 оскв Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари каэ 7505/4НИИПИ Госуд Ти ит ж 789 Подписное а по изобретениям и открыти Ж, Раушская наб., д, 4/