Установка для исследования прочностных свойств материалов

Союз СоветскикСоцкапистическииРесттублнк ОП ИСАНИИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 896497 Дополнительное к авт. свид-ву си(23) Приоритет по делам изаоретеиий и открытий(71) Заявител невские экспериментальные мастерсик объединения "Химволокно ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХВ МАТЕРИАЛОВ 54) УСТАНОВКА ДЛСВО к испытательнои техам для определения иалов, в частности и натуральных нитей многократном растя 5 азличного назначения енин. Известна установк испытания нит е растяжение, содержащая механичик статической нагрузки, включаюированный кулачок, имеющий возрашательного и возвратно-поступаремешений, и двухрычажный валик й пружиной, позволяющей испыты.постоянной амплитудой цикличесации, постоянной статической нагруз остоянной скоростью ее роста 1). ком установки является сложность ость конструкции, невозможность азличных вариантов программы многок рати скин зад ий проф омагнит устан зывает необхо ен соосно с образцоимость применения о жность в лектромагнитов тако ельного пе торсионно ала величинтяжения об вать нити с кой деформ кой или с иНедостат и громоздк получения р техническ нагрузкамиэлектро маг уславливаюльных, особеного,нагружен ия,Наиболее ти и достиг является ус ностных своблизкой по технической сущносемому результату к изобретению ановка дчя исследования прочств материалов, содержащая опорледовательнуюижает точностьи амплитудыдеформации Изобретение относится нике, а именно к установ прочностных свойств матер комплексных химических ную конструкцию, тяги с прикрепленными к ним зажимами для испытуемого образца, возбудитель циклической нагрузки, связанный с тягой нижнего зажима, устройство для статического нагружения образца, включающее уп. равляемый по программе регулятор тока и подключенный к нему электромагнит, якорь которого связан с тягой верхнего зажима, и датчик усилия 21,Однако в установке электр ов мощности, которая бы обеспечи полного усилия статического рас разца. Поэтому для исследования нитей с большими статическими требуются относительно мощные питы значительных размеров, об шие большие габариты испытате но многоместных, установок, Кр включение датчика усилия в пос цепь с испытуемым образцом сн поддержания заданной нагрузки циклического растяжения эа счет896497 упругого элемента датчика, суммируемой сдеформацией образца.Цель изобретения - уменыпение габари.тов, снижение потребной мощности и повыше.ние точности поддержания нагрузки. 5Поставленная цель достигается тем, чтосвязь электромагнита с тягой верхнего захвата осуществлена посредством рычага, опоракоторого расположена на датчике усилия,установленном на опорной конструкции, средняя часть шарнирно соединена с тягой, а дру.гой конец - с якорем, выполненным в видестержня, подвешенного на диафрагмах,Кроме того, якорь электромагнита снабженупором, обеспечивающим стабильное нижнееположение верхнего зажима.На фиг. 1 изображена схема установки дляисследования прочностных свойств материалов;на фиг, 2 - конструкция электромагнита; нафиг, 3 - схема следящей системы для поддержания заданной нагрузки в образце; нафиг, 4 - график, поясняющий работу датчика положения следящей системы.Установка для исследования прочностныхсвойств материалов содержит возбудитель циклической нагрузки, вклочающий двигатель 1,связанный посредством ременной передачи 2с валом 3, на котором установлен диск 4на пальцы 5 которого надет шатун 6, шарнирно связанный с качающимся рычагом 7. Конец рычага 7 шарнирно соединен с.гайкой 8,а промежуточной опорой для рычага 7 служит втулка 9, шарнирно связанная с подвижной гайкой 10, установленной на регулировочном винте 11, приводимом во вращение посредством маховика 12. Возбудитель циклической нагрузки связан посредством гайки 8 стягой 13 нижнего зажима 14. Зажим 14 связанс тягой 13 шарнирно и удерживается от вращательного движения при помощи направляющих15. 40Верхний шлицевой конец тяги 13 входит вотверстие червячной втулки 16, связанной чер.вячным валом 17 с электродвигателем 18 следящей системы для поддержания заданной нагрузки путем компенсации остаточной циклической деформации испытуемого образца 19.Червячная втулка 16 находится в зацеплении с колесом 20, закрепленным на одной осис датчиком 21 остаточной деформации (прецизионным потенциометром) и кулачком 22, взаимодействующим с микропереключателями 23,30 Установка работает следующим образом, В режиме заправки устанавливаются заданная частота и амплитуда деформатщи возбудителя циклической нагрузки путем дистанционного изменения скорости вращения двигателя 1 (фиг, 1) и положения центра качания рычага 7, значение статической нагрузки или скорости ее роста по программе путем изменениявеличины тока, подаваемого в катушку элекгНа опорной конструкции 24 размещено устройство для статического нагружения образ. ца 19. Устройство включает управляемый по программе регулятор 25 тока и подключенныи к нему электромагнит 26, якорь которого через опорную призму 27 и посредством рычага.28 связан с тягой 29 верхнего зажима 30, тцарнирно соединенной со средней частью рычага 28. На датчике 31 усилия, установленном на опорнои конструкции 24, расположена опора 32 рычага 28, выполненная в виде стальной ленты.На якоре электромагнита 26 жестко за.креплен сердечник 33 дифференциального ин. дуктивного датчика 34 положения следящей системы для поддержания зацанной нагрузки образца 19. На рычаге 28 установлен контакт 35, взаимодействующий с верхним упором 36. Испытуемый образец 19 заключен в термока.1меру 37, снабженную программным регулято. ром температуры, размещенным в измеритель- но-управляющем устройстве.Электромагнит 26 (фиг. 2) содержит корпус 38 с крышкой 39, обмотку 40 и якорь 41, выполненный в виде стержня, подвешенного посредством ыулки 42, упорной шайбы 43 и стяжки 44 на диафрагмах 45 и 46. Стяжка 44 выполнена заодно с упором 47 для призмы 27 рычага 28. На упоре 47 закреплен сердечник 33 датчика 34 положения. Упор 47 служит ограничителем стабильного нижнего положения верхнего зажима 30 образца 19.Для задания величины статической нагрузки служит задатчик 48 роста нагрузки (фиг, 3), программатор 49, ручной адатчик 50 нагрузки, регулятор 25 тока и электромагнит 26,Следяцая система для Ъодцержания заданной нагрузки в образце состоит из дифференциаль. ного индуктивного датчика 34 положения рычага 28, включенного в мостовую измеритель. ную схему 51, усилителя 52 напряжения сигнала разбаланса, усилителя 53 мощности, релейного блока 54 управления, электродвигателя 18, контакта 35, микропереключателей 23,Датчик 31 усилияподключен к измери. тельному блоку 55, Величина остаточной дефор. мации образца 19 замеряется датчиком 21, сигнал от которого поступает в блок 56, Для фиксации числа циклов нагружения служит счетчик 57 числа циклов, Датчик 58 положения служит для фиксации верхнего положения ниж. него зажима 14 в режиме заправки образца.Установка может быть выполнена много. позиционной, с индивидуальными для каждого образца средствами для создания и измерения нагрузки и деформации.40 1. Установка для исследования прочностныхсвойств материалов, содержащая опорную 5 , 89649ромагнита 26 и значение температуры в термокамере 37.По достижении заданной температуры закрепляется испытуемый образец 19 в зажимах14 и 30, При этом тяга 13 должна находитьсяв крайнем верхнем положении, фиксируемомс помощью датчика 58 положения, отключающего двигатель 1, работающий на "заправочной"скорости.Испытание образца 19 начинается при пере оключении на рабочую скорость двигателя 1,который через ременную передачу 2, вал 3,диск 4, палец 5 и шатун 6 сообщает возвратно- поступательные перемещения тягам 13.Образцу 19 передается пульсирующая циклическая нагрузка, близкая по форме к синусоидальной. Вследствие возникающей остаточнойдеформации при многократном растяжении об-.разца 19, последний удлиняется, что вызываетсмешение рычага 28 (фиг. 1) из положенияравновесия, отвечающего равенству статическогоусилия растяжения образца заданной статическойнагрузке при соответствующем напряженииэлектромагнита 26. При повороте рычага 28относительно опоры 32 поднимается якорь 41электромагнита 26 и сердечник 33 датчика 34положения следящей системы. Сигнал разбаланса следящей системы через усилия. 52 и 53и блок 54 управления поступает на электродвигатель 18 (фиг. 3), перемещающий нижний Зозажим 14 образца 19 до восстановления рав.новесия рычага 28, Усилие Рсоздаваемоеэлектромагнитом 26, равно части от величиныстатического усилия в образце Р Его значе.ние определяется соотношением плеч 1, и 1 35ерычага (Рз=Рт - е )с р+рЭлектромагнит 26 имеет линейную характеристику.Перемещение якоря 41 в пределах 0,5 -1 мм не вызывает изменения усилия электромагнита 26, передаваемого через призму 27рычага 28. Система лоддержания заданного ста.тического усилия растяжения реализует прщцип силовой компенсации, обеспечивающийвысокую точность поддержания нагрузки вобразце.При отсутствии образца 19 рычаг 28 подвоздействием электромагнита 26 прижимаетсяк верхнему упору 36, Если усилие в образце19 больше заданного (с учетом соотношенияплеч рычага 28), якорь 41 электромагнита 26опускается и упорная шайба 43 ложится накрышку 39, чем обеспечивается ограничениехода рычага 28 с верхним зажимом 30. Стабильное инжксе положение всрхнсго зажима 30,фиксируемое упором 47 элсктромагнита 26, является точкой настройки положения равновесияследящей системы, базовой точкой для установки 7 бвеличины исходной зажимной длины образца 19 иамплитуды заданной циклической деформации. Сэтогомомента в режиме испытания к образцу прикладывается динамическая нагрузка.Пульсация сердечника 33 датчика 34 поло.жения с амплитудой К при условной полнойамплитуде М колебания усилия в образцепоказана на фиг. 4. С уменьшением величиныстатического усилия в образце 19, вследствиеего вытяжки, верхняя точка Р на графикесмещается в положение Т и достигает линииА-А, соответствующей порогу срабатыванияусилителя 52 следящей системы от датчика 34положения. Электродвигатель 18 (фиг, 1) черезчервячный вал 17, втулку 16 опускает тягу 13с нижним зажимом 14, компенсируя растяже.ние образца 19,Перемещение нижнего зажима 14, соответ.ствующее величине остаточной циклической деформации образца 19, передается через колесо20 датчику 21, преобразующему его в элект.рический сигнал, поступающий на вход регистрирующего устройства,Суммарная статическая и динамическая нагрузка, воздействующая на образце 19, пере.дается через верхний зажим 30, тягу 29 и рычаг 28 датчику 31 усилия, Измеряемое усилиеР, воспринимаемое датчиком 31 сучетом плечрычага 28 (фиг, 3), определяется соотношениемР=РРеегде РР = Рст + Р - сУммаРное статическоеРоти динамическое Р усилие растя.жения образца;11 и 1 - плечи рычага 28.Датчик 31 усилия воспринимает толькочасть суммарной нагрузки образца 19, что позволяет уменьшить его габариты.В момент разрушения какого-либо образпа19 соответствующий ему рычаг 28 под дейст.вием электромагнита 26 поворачивается доупора 36, замыкая контакт 35. При этом вы.ключается электродвигатель 18 и сигнал обрыва передается на регистрирующую часть установки.После разрушения всех образцов и оконча.ния испытания тяги 13 электродвигателями 18возвращаются в исходные положения, контро.лируемые системой микровыключателей.Изобретение позволяет регистрировать чис.ло циклов до разрушения соответствующегообразца, а также величину усилия и остаточнойциклической деформации в момент его обрыва. Формула изобретения896497 О 1 конструкцию, тяги с прикрепленными к ним зажимами для испытуемого образца, возбуди. тель циклической нагрузки, связанный с тягой нижнего зажима, устройство для статическогоч нагружения образца, включающее управляемыи по программе регулятор тока и подключенный к нему электромагнит, якорь которого связан с тягой верхнего зажима, и датчик усилия, о т. л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, снижения потребной мощности и повышения точности поддержания нагрузки, связь электромагнита с тягой верхнего захвата осуществлена посредством рычага, опора которого расположена на датчике усилия,установленном на опорной конструкции, сред.няя часть шарнирно соединена с тягой, а другой конец - с якорем, выполненным в видестержня, подвешенного на диафрагмах,2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что якорь электромагнита снабжен упором, обеспечивающим стабильное нижнее положение верхнего зажима,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мф 191199,кл. 6 01 й 3(32, 1964.2. Авторское свидетельство СССР М 562751,кл. 6 01 Н 11/16, 1975 (прототип).