Устройство для испытания изделий на усталость

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ПЧ (Н) 35 А)5 6 01 й 3,/36 НИЯ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Каунасский политехнический институт им. А,Снечкуса .(56), Авторское свидетельство СССР М 1337149, кл, В 06 В 1/18, 1987.Тихонов А,СГерасимов А.П., Прохорова И,И. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении - Машиностроение, 1981, с. 80.Авторское свидетельство СССР М 58740, кл. 6 01 й 3/36. 1940,Г(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗ-ДЕЛИЙ НА УСТАЛОСТЬ(57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания изделий, в частности пружин, на усталость преимущественно в условиях гибкого автоматизированного производства (ГАП). Цель изобретения - повышение производительности устройства путем скачкообразного регулирования его амплитудно-частотных характеристик пульсирующего воздействия и расширение типоразмеров испытуемых иэделий типа пружин, Устройство содержит основание 1, к которому посредством стержней 2 и направляющей втулки 3 крепится силовой цилиндр 4 с рабочими полостями А и В и распределитель 5. Вход последнего соединен с источником давления 6 сжатой среды, Шток 8 силового цилиндра 4 предназначен для воздействия на изделие(пружину) 9 при испытании. Корпус 1.0 пневмоцилиндра, который выполнен из электроиэоляционного материала в виде стакана, установлен от1714435 крытым торцом на основании 1 с возможностью осевого перемещения, Полость С кор.пуса 10 сообщается с каналами 11 и дросселями 12, предназначенными для подвода сжатой среды. В корпусе 10 в верхней его части помещается поршень 13 из материала высокой теплопроводимости (например, меди) с прикрепленной по середине диафрагмой 14, обладающей эффектом термопамяти формы. Диафрагма 14 имеет изогнутую форму при температуре выше интервала температур фазового перехода (мартенситного превращения) в ее материале, т.е. при температуре выше+60 С, а при температуре ниже интервала фазового перехода, т,е, при температуре ниже +4 ООС. Изобоетение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания изделий, в частности пружин, на усталость преимущественно. в условиях гибкого автоматизированного производства (ГАП),Известен вибровозбудитель для виброобработки объектов, содержащий полый корпус с каналом подвода сжатого воздуха и подпружиненный пружиной шток со спиральнымии канавками.Наиболее близким к предлагаемому является приспособление для создания пульсаций давления у гидравлических. машин, служащих для статического испытания рессор, содержащее два дифференциальных поршня; из которых малый, поршень находится постоянно под давлением, создаваемым гидравлической машиной, а большой поршень - под чередующимися давлениями сжатого воздуха и атмосферыНедостатком известного устройства является то, Что испытания производится с фиксированной частотой пульсирующего воздействия, что снижает производительность усройса при испытани объектов,Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения скачкообразного регулирования амплитудно-частотных характеристик пульсирующего воздействия и расширение типоразмеров испь 1 туемых иэделий типа пружин.Корпус пневмоцилиндра выполнен в виде стакана, установленного открытым торцом на основании с возможностью осевого перемещения, а устройство снабжено направляющей в виде соосной стакану втулки для размещения в ней испытуемого изде 10 15 20 25 30 35 40 диафрагма принимает прямую форму, Концы диафрагмы 14 входят в выемки полого корпуса 10 и удерживают поршень 13 в верхней части корпуса 10, Диафрагма 14 посредством контактов 15 связана с источником нагрева. Геометрические параметры диафрагмы 14 подбираются такими, что жесткость диафрагмы 14 больше жесткости испытуемой пружины 9. Через прорезь 16 в направляющей втулке 3 проходит, контактируя с корпусом 10, гибкая лента 17 конвейера с закрепленными при помощи крепежных элементов изделиями (пружинами) 9, Диафрагма 14 крепится к поршню 13 при помощи крепежного элемента, 1 з.п,флы, 7 ил. лия, закрепленной на силовом цилиндре и установленной между силовым и пневмоцилиндр 1, и диафрагмой из материала с эффектом термопамяти формы, расположенной между поршнем и дном стакана,центральная часть которой закреплена на центральной части поршня пневмоцилиндра, а кромки закреплены на внутренней поверхности пневмоцилиндра.Устройство снабжено наконечником конусообразной формы, закрепленным на торце штока и предназначенным для контактирования с испытуемой пружиной.Скачкообразное регулирование амплитудно-частотных характеристик. пульсирующего воздействия на объект позволяет создать условия испытания, близкие к условиям эксплуатации, при этом скачкообразное регулирование амплитудно-частотных характеристик производится при наименьших затратах, При этом обеспечивается гибкость устройства в линии ГАП, так как устройство имеет способность проводить испытания пружин в широком диапазоне геометрических параметров.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 -диафрагма с термопамятью формы перед нагревом; на фиг, 5 - то же, после нагрева, на фиг, 6 - схематическая интерпретация эффекта памяти формы; на фиг, 7 - диаграмма скачкообразного изменения частоты пульсирующего воздействия при разном натяжении испытуемой пружины,На фиг. 6 Мн. У - температура начала и конца прямого маргенситного превращения; Ав, Ак - температуры начала и конца обратного мартенсгтноо превращения;Тд - температура деформации, на фиг, 7 1 -частота пульсирующего воздействия; т -время; Т - период изменения частоты,Устройство для испытания изделий наусталость содержит основание,1, к которому 45посредством стержней 2 и направляющейвтулки 3 крепится силовой цилиндр 4 с рабочими полостями А В и распределитель 5.Вход последнего соединен с источником 6давления сжатой среды. Поршень 7 и шток 8 50с наконечником конусообразной формы силового цилиндра 4 предназначены для воз- .действия на изделие (пружину) 9 ярииспытании, В нижней части направляющейвтулки 3 на основании 1 устанавливается 55корпус 10 пневмоцилиндра, который выполнен иэ злектроиэоляционного материала ввиде стакана и установлен открытым торцом на основании 1 с возможностью осевого перемещения. Полость С корпуса 10сообщается с каналами 11 и дросселями 12,и реднаэначен н ыми для подвода, сжатойсреды. В корпусе 10 в верхней его частипомещается поршень 13 из материала высокой теплопроводимости (например, меди) сприкрепленной по середине диафрагмой 514, обладающей эффектом термопамятиформы, например, иэ титаноникелевогосплава,Диафрагма 14 имеет изогнутую формупри температуре выше интервала температур фазового перехода (мартенситного превращения) в ее материале, т,е, притемпературе выше +60 С, а при температуре ниже интервала фазового перехода, т,е.при температуре ниже + 40 С, диафрагма 15принимает прямую форму, Концы диафрагмы 14 входят в выемки полого корпуса 10 иудерживают поршень 13 в верхней частикорпуса 10. Диафрагма 14 посредством контактов 15 связана с источником нагрева (не 20показан). Геометрические параметры диафрагмы 14 подбираются такими,что жесткость диаф ра гм ы 14 боль ше жесткостииспытуемой пружины 9, Через прорезь 16 внаправляющей втулке 3 проходит, контактируя с корпусом 10, гибкая лента 17 конввй.ера (не показан) с закрепленными при.помощи крепежных элементов 18 изделйями (пружинами) 9. Диафрагма 14 крепится кпоршню 13.при помощи крепежного элемента 19, Работа источника нагрева, распределителя, дросселей, конвейерауправляется от блока управления (не показан), включающего микроЭВМ и контрольно-измерительную аппаратуру. 35Устройство работает следующим образом.На конвейерную ленту 17 автоматически, например с помощью манипулятора(непоказан), устанавливаются пружины 9 и фиксируются крепежными элементами 18, При поступлении на конвейер сигнала от блока управления конвейерная лента 17 перемещается на определенное расстояние, при этом в направляющую втулку 3 поступа. ет и устанавливается на полый корпус 10 испытуемая пружина 9. Сжатая среда иэ источника 6 давлени через распределитель 5, . управляемый от блока управления, подается в рабочую полость А силового цилиндра 4. Вследствие этого поршень 7 опускается вниз и шток 8 сжимает испытуемую пружину 9, т.е,получают необходимое предварительное статическое нагружение пружины 9, которое в зависимости от требуемых параметров виброобработки регулируется подачей сжатой среды в полости А и В,При подаче через дроссели 12, работа которых управляется от блока управления, и воздухоподводящие каналы 11 сжатой среды с давлением Р в полый корпус 10 происходит. осевое перемещение его и сжатие пружины 9 В результате перемещения часть сжатого воздуха из полости С корпуса 10 через образовавшийся зазор между основанием 1 и корпусом 10 выходит в атмосферу. При этом давление воздуха в полости С корпуса 10 резко падает и под д 6 йствием силы сжатой пружины 9 корпус 10 перемещается в обратную сторону и уменьшает зазор между корпусом 10 и основанием 1. Давление сжатой среды в полости С корпуса 10 при уменьшении зазора между корпусом 10 и основанием 1 повышается и процесс осевого перемещения корпуса 10 повторяется аналогично. Таким образом на испытуемую пружину 9 действует пульсирующее усилие. Параметры автоколебательного процесса перемещени.: корпуса 10 вдоль продольной оси устройства регулируются путем изменения дросселями 12 давления Р сжатой среды в воздухоподводящих каналах 11, а также зависят от инерционных, жесткостных и геометрических параметров всей механической системы,Скачкообразное регулирование амплитудно-частотных характеристик пульсирующего воздействия производится скачкообразным изменением объема полости С корпуса 10 при помощи перемещения поршня 13. Приводом для перемещения поршня 13 служит диафрагма 14. обладающая термопамятью формы, В полОжении (фиг.4) производится нагрев диафрагмы 14 от источника нагрева, которым может служить электрический ток. а его работой можно управлять от блока управления,При достижении в диафрагме 14 температуры обратного мартенситного поевращения она начинает прогибаться, перемещая поршень 13, и принимает форму (фиг,5),. Объем полости С скачкообразно уменьшается. При этом прекращается контакт с источником нагрева и тепло от диафрагмы 14 через поршень 13 при помощи циркулирующего в полости С корпуса 10 сжатого воздуха отводится наружу, При достижении в диафрагме 14 температуры ни 10 же фазового перехода ее материала диафрагма 14 стремится к принятию исходной формы, т.е. формы прямой, перемещаяза собой поршень 13; Объем полости С скачкообразно увеличивается. Процесс скачкообразного изменения 15 частоты пульсирущего воздействия в зависимости от поджатия испытуемой пружины графически приведен на фиг, 7:- частота вибрационного воздействия;- время; Т -20 период изменения частоты; Поджатие в первом случаебольше второго (И).После проведения программы .(цикла) испытаний пружины 9 сжатая среда иэ источника 6 давления через распределитель 5 25 лиидра 4. Вследствие этого поршень 7 поднимается вверх и шток 8 освобождает пружину 9 При этом прекращается подача сжатой среды в полый корпус 10. Конвейер 30 ная лента 17 по сигналуот блока управления перемещается на определенное расстояние, чтобы следующая испытуемая пружина установилась на полый корпус 1 О. Виброобработанная пружина, установленная на койвейерной ленте 17 далее поступает на следующий модуль ГАП (не показан)8 основном регулирование скачкообразного изменения амплитудно-частотных характеристик пульсирующего воздействия 35 40 производится подбором размеров и материалов диафрагмы 14 и поршня 13, величиной поджатия испытуемой пружины 9, давлением поддува Рчто повышает производительность устройства., Указанное обеспечивает легкую компоновку устройства в технологйческую линию ГАП, При этом блок управления устройства (не показан), включающий микроЭ 8 М, контрольно-измерительную аппаратуру, позво подается в рабочую полость В.силового циляет управлять работой источника нагрева, распределителя,дросселей,конвейера,легко менять параметры технологического процесса виброобработки.Предлагаемое устройство обеспечивает производственную гибкость,в линии ГАП, так как имеет способность к автоматическому переходу на виброобработку пружин в большом диапазоне типоразмеров, а также позволяет провести испытания на усталость по требуемому закону. Формула изобретения 1. Устройство для испйтания изделий на усталость, содержащее основание и установленные на нем нагружатель статической нагрузкой, выполненный в виде силового цилиндра с поршнем и со штоком, предназначенным для связи с испытуемым издели ем, и пульсатор, предназначенный для .связи с изделием и включающий соосный цилиндру нагружателя пневмоцилиндр, а тл и ч а ю щ е е с я тем,.что. с целью повыше-. ния производительности за счет.обеспечения скачкообразного регулирования амплитудно-частотных характеристик пульсирующего воздействия, корпус пневмоцилиндра выполнен в виде стакана, установленного открытым торцом на основании с. возможностью осевого перемещения, а устройство снабжено направляющей в виде соосной стакану втулки для размещения в ней испытуемого изделия, закрепленной на силовом цилиндре и установленной между силовым и пневмоцилиндром, и диафрагмой из материала с эффектом термопамяти формы; расположенной между поршнем и дном стакана, центральная часть которой закреплена на центральной части поршня пневмоцилиндра, а кромки закреплены на внутренней поверхности пневмоцилиндра,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью. расширения типоразмеров испытуемых изделий типа пружин, оно снабжено наконечником конусообразной формы, закрепленным на торце штока и предназначенным для контактирования с испытуемой пружиной.1714435 Составитель К.Вайтасоедактор И,Шулла Техред М,Моргентал Ко ор И.Муска аз 686 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва,роизводственно-издательски Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5 инат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,