Машина с электромагнитным приводом для усталостных испытаний образцов материалов

; го отличто система внешний эадаюенных колебаний равления включаей генератор вынужц ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕАВТОРСКОМУ СВИД(71) Завод-ВТУЗ при Производственном объединении .турбостроения "Ленинградский металлический завод"(54)(57) 1. МАШИНА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИИ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащаяоснование, захват для крепления образца, установленный на основании,электромагнитный привод для возбуждения в образце изгибных колебаний,электромагнит которого установленна основании, а якорь предназначендля закрепления на свободном концеобразца, и систему управления приводом, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей путем нагруженияобразцов на изгиб и кручения приразличных их соотношениях и создания различных частотных режимовнагружения, она снабжена двумя опбрами, установленными на ос возможностью перемещениплоскости, и устройством для закручивания образца, выполненнымв виде упругой подвески, предназначенной для закрепления у свободного конца образца перпендикулярноего оси, и второго электромагнит"ного привода, якорь которого установлен на консоли, а электромагниты обоих приводов установлены насоответствующих опорах с возможностью перемещения вдоль их осей ивключены в параллельные электрические цепи.2. Машина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения запуска машины с заданнойчастотой колебаний нагруженияобразца, система управления включает последовательно соединенныевнутренний генератор импульсов запуска в виде четырех логическихэлементов И-НЕ, усилитель импульсов запуска, пусковое реле и переключатель сигналов,3. Машина по п.1,ч а ю щ а я с я темстиях которых установлены с возможностью центрирования источник (Л 1) 23 света и Фотодатчик (Ч 7) 24, Столик 20 имеет возможность перемещаться по колонке 16 при помощи гайки 25, входящей своим выступом в кольцевую канавку (не показана) столика 20. Центрирование столика 20 обеспечивается скользящим шпоночным соединением, .а фиксирование в рабочем положении выполняется винтом 26.Машина имеет также устройство для закручивания образца 3, которое содержит подвижную опору 27, размещенную на основании 1 и зафиксированную в рабочем положении прижимом 28, колонку 29 закрепленную с возможностью осевого перемещения на подвижной опоре 27 винтом 30, платФорму 31, установленную на колонке 29, электромагнит 32 из сердечника Ш-образного типа и одной катушки, которая через переключатель П 2 включена в электрическую цепь параллельно катушке электромагнита 10, причем электромагнит 32 размещен на платформе 31, упругую подвеску ЗЗ,предназначенную для закрепления у свободного конца образца 3 перпендикулярно его оси и Ш-образного якоря 34 с флажком-прерывателем 35, установленного на упругой подвеске 33 с возможностью перемещения вдоль ее оси.Машина имеет также систему электронного управления, которая содержит стабилизаторы напряжения,подключенные к источникам постоянного тока ф 5 В и 112 В (не показаны), подключенные к стабилизатору, и последовательно соединенные между собой внутренний генератор 36 импульсов запуска, собранный на четырех логических элементах (Д 3-1, Д 3-2, ДЗи ДЗ) И-НЕ, усилитель 37 импульсов запуска, выполненный на транзисторе Ч 13 с трансформаторным выходом ТрЗ, пусковое реле (Р 2) 38, переключатель (П 1) 39 сигналов, формирователь (д 1-триггер Шмидта) 40 импульсов электронной системы управления, счетчик (триггер Д 2) 41, параллельно соединенные усилители 42 и 43, собранные на транзисторах Ч 9 и Ч 10, и ждущие блокинг-генераторы 44 и 45, собранные на транзисторах Ч 12 и Ч 14, причем вход усилителей 42 и 43 соединен с выходом счетчика 41, а вы 1 1180752 гИбретение относится к испытательной технике, а именно к машинамдля испытаний на усталость образцовматериалов при изгибных и крутильных колебаниях.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей машиныпутем погрукения образцов. на изгиби кручения при различных их соотношениях и создания различных частот"ных режимов нагружения.0.На фиг.1 изображена функциональная схема машины; на фиг.2 - машина,общий вид, на фиг.З - схема управления машины.Машина с электромагнитным приводом для усталостных испытаний образцов материалов содержит основание 1, установленный на нем неподвижный захват 2 для крепления образца 3, электромагнитный привод длявозбукдения в образце 3 изгибныхколебаний, который включает автотрансформатор (АТр) 4, повышающийтрансформатор (Тр 1) 5, который является нагрузкой автотрансформатора(Ч 5 и Ч 6) 7 и 8, батарею накопительных конденсаторов (С 2-С 7) 9 с З 0переключателями (ПЗ-П 8), электромагнит 10, который состоит из Ш-образного сердечника и одной катушки, .иякорь 11 с магнитной Ш-образной системой, которые включены в цепь выпрямленного тока, подвижную опору12 с установленной на ней платформой 13, где расположен электромагнит 10, а якорь 11 с Флажком-прерывателем 14 предназначен для жесткого закрепления на свободном конце образца 3. Подвижная опора 12закреплена в рабочем положении наосновании 1 прижимом 15 и несет насебе колонку 16 с наружной трапецеидальной резьбой и наружным шпоночным пазом вдоль образующей ееповерхности, разрезную втулку 17,установленную с возможностью перемещения по шпоночному пазу на 50колонке 16 при помощи гайки 18,входящей своим выступом в кольцевую канавку (не показана) разрезной втулки 17, причем разрезнаявтулка 17 скреплена с платформой 13 55и Фиксируется в рабочем положениивинтом 19, столик 20 с уголками 21и 22, в соосно выполненных отвер1807525 0 , 5 20 25 30 35 40 50 ход блокинг-генераторов 44 и 45 -с управляющими электродами тиристоров 7 и 8 электромагнитных приводов машины. Кроме того, системаэлектронного управления включаетвнешний задающий генератор 46 импульсов, который подключен на входформирователя 40 импульсов при помощи переключателя (П 1) 39 сигналов.Машина снабжена необходимыми средствами измерения и записи параметровиспытаний, а также устройством длянагрева образца до высоких температур,(не показаны).Машина работает следующим образомВ неподвижном захвате 2 однимконцом жестко закрепляют образец 3.У другого конца образца жестко крепят упругую подвеску 33 с якорями11 и 34.Необходимое по программе нагружения соотношение между изгибающим икрутящим моментами регулируют путемизменения положения упругой подвески 33 с якорем 11 по длине образца3 и изменением положения якоря 34 впределах свободного плеча упругойподвески 33 и последующей установкой соосно с якорями 11 и 34 электромагнитов 10 и 32 посредствомперемещения подвижных опор 12 и27, поворота платформ 13 и 31 и путем выставления зазоров между якорями 11 и 34 и электромагнитами 10 и32, с целью обеспечения заданныхусилий возбуждения изгибных и крутильных колебаний. От сети подаетсяпитание на электромагнитные приводымашины. При этом осуществляют зарядбатареи накопительных конденсаторов(С 2-С 7) 9, емкость которой дискрет"но изменяют переключателями (ПЗ-П 8),а регулирование заряда батареи накопительных конденсаторов (С 2-С 7) 9выполняет АТр 4.увеличением напряжения достигают увеличения амплитудыколебаний образца 3, а с увеличением емкости батареи накопительныхконденсаторов (С 2-С 7) 9 достигаютувеличения виброускорения механической системы, образованной закреп"ленным образцом 3 и упругой подвеской 33 с якорями 11 и 34. Изменением емкости, конденсаторов производяттакже подстройку режима автоколебаний,Автоколебательный режим испытаний или режим вынужденных колебаний от внешнего задающего генератора 46 импульсов устанавливают спомощью переключателя (П 1) 39 сигналов.В автоколебательном режиме маши"на работает следующим образом.На вход формирователя (Д 1-триггер Шмидта) 40 импульсов электронной системы управления переключателем сигналов (П 1) 39 подключают фотодатчик (77) 24,Стабилизированное напряжение 12 Вподают на пусковое реле (Р 2) 38,которое своими контактами подаетпитание на четыре логических элемента (Д 3-1, Д 3-2, ДЗ-З, ДЗ) И-НЕвнутреннего генератора 36 импульсовзапуска и одновременно переключает вход формирователя (Д 1-триггераШмидта) 40 импульсов с фотодатчика(77) 24 на внутренний генератор 36импульсов запуска. Сигналы заданнойчастоты, вырабатываемые внутреннимгенератором 36, через усилитель 37подаются на формирователь (Д 1) 40импульсов и вызывают его срабатьвание . При этом формируются импульсыпрямоугольной формы, которые затемпоступают в счетчик (триггер Д 2) 41с двумя устойчивыми состояниями 0и 1. Далее происходит усиление, например, первого сигнала в согласующем усилителе (Ч 9) 42 напряжений исогласование формирователя (Д 1-триггер Шмидта) 40 импульсов с выходнымкаскадом электронной системы управления - ждущим блокинг-генератором(712) 44, который собран по схемес внешним запуском. При первом импульсе запуска блокинг-генератор(712) 44 срабатывает, и на его выходе получается импульс, который поступает на управляющий электродзарядного тиристора (Ч 5) 7, открывает его и обеспечнвает, тем самым,заряд батареи накопительных конденсаторов (С 2-С 7) 9. Тиристор (Ч 5) 7закрывается как только зарядныйток станет ниже токового порога удержания тиристора (75) 7, За время,когда открыт тиристор (Ч 5) 7, черезкатушки электромагнитов 10 и 32пройдет первый импульс зарядноготока, который. создает магнитные по 55 ля, притягивающие якоря 11 и 34При этом образец 3 изгибается искручивается, а силовое воздействиепродолжается в течение длительнос 1180752ти импульса управления. При поступлении второго импульса запуска свнутреннего генератора Зб счетчик(триггер Д 2) 41 переходит в другое устойчивое положение и выдаетчерез усилитель (710) 43 сигнална другой ждущий блокинг-генератор (14) 45, на выходе которого получается импульс управления, запускающий тиристор (Чб) 8. Происходит разряд батареи накопительныхконденсаторов (С 2-С 7) 9 на катушкиэлектромагнитов 10 и 32 и, следовательно, происходит повторное силовое воздействие на образец 3:Чередование импульсов заряда и разряда батареи накопительных конденсаторов (С 2-С 7) 9 приводит к воз"буждению электромагнитных колебаний, которые преобразуются в механические снагружением испытуемогообразца 3. Таким образом, при нажатии кнопки "Запуск" упругая мехайическая система - образец 3 иупругая подвеска 33 с якорями 11 и34 выводится из состояния покоя иначинает колебаться с частотой, которая определяется частотой. сигналрв, вырабатываемых внутреннимгенератором 36 импульсов запуска,Затем внутренний генератор Зб импульсов запуска обесточиваетсяи отключается от формирователя(Д 1-триггер Шмидта) 40 импульсов. С этого момента управление элек, тромагнитными приводами осуществляется сигналами фотодатчика (77) 24, которые с него снимаются при прерывании светового потока, падающего на него от источника (Л 1) 23 света, флажком-прерывателем 14, а флажок- прерыватель 14 с этого момента ко леблется с частотой собственных колебаний упругой механической системы и обеспечивает тем самым испытание образцов материалов в автоколебательном режиме вплоть до их пол ного разрушения.В режиме вынужденных колебаний машина работает следующим образом. 20 .Запуск машины осуществляют каки при автоколебательном режиме ееработы от внутреннего генератора 36импульсов запуска с заданной частотой, а затем систему управления 25 электромагнитными приводами переключают с поМощью переключателя(П 1) 39 сигналов на внешний задающий генератор 46 импульсов, предварительно выставив на нем частоту 30 .импульсов, соответствующую заданнойчастоте вынужденных колебаний испытуемого образца 3. В дальнейшемпринцип работы машины ничем неотличается от ее работы в автоколебательном режиме,.Мигунова Корректор В. Синицкая оста актор Н. Пушненкова ехр Заказ 5912/40 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 897 НИИПИ Государствен по делам изобрет 3035, Москва, ЖПодписноего комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/