Стенд для испытания упругих элементов на усталость

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1401328, кл, 6 01 М 17/04, 1988,(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УПРУГИХЭЛЕМЕНТОВ НА УСТАЛОСТЬ(57) Стенд для испытания упругих элементовна усталость относится к машиностроениюи может быть использован для испытанияупругих элементов, амортизационных стоек, тросовых заделок и пр. на усталость.Цель изобретения - снижение энергоемкости используемого привода, Стенд содержит раму 1, на концах которой расположенынеподвижные регулируемые винтовые опоры 2 с гайками 3, к которым крепится одиниз концов испытуемых упругих элементов 4,привод в виде электродвигателя 5 со шкивом 6, который посредством ремня 7 соединен со шкивом 8, сидящим жестко на валу 9,ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) который жестко соединен с шестерней 10, Вал 9 установлен в кронштейнах 11, расположенных на раме 1. В середине рамы 1 установлен вал кривошипного механизма 12 на подшипниках на одном конце которого вне рамы 1 жестко закреплено зубчатое колесо 14, находящееся в зацеплении с шестерней 10. На палец вала кривошипного механизма 12 насажен подшипник, который входит в прямоугольный паз ползуна с проушинами для крепления подвижных концов соответствующих упругих элементов 4, С внешней стороны рамы 1 на оси установлено зубчатое колесо 21, находящееся в зацеплении с колесом 14, На колесе 21 закреплен жестко кривошип 22, который входит в прямоугольный паз 23 ползуна 24, который размещен в направляющих 25 и соединен с силовой пружиной 26, друг конец которой закреплен неподвижно раме 1, на кривошипе 22 насажен подш ник 27 для уменьшения трения при перемещении по пазу 23. Сверху на раме 1 закреплен счетчик циклов 28. 5 ил.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для испытания упругих элементов, амортизационных стоек, тросовых заделок.Цель изобретения - снижение энергоемкости используемого привода.Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания упругих элементов на усталость, содержащем раму с направляющей, две опоры для закрепления одного из концов соответствующих упругих элементов, размещенный в направляющей ползун с подвижными опорами для крепления вторых концов соответствующих упругих элементов, и привод перемещения ползуна, включающий кривошипный механизм, палец которого связан с полэуном, опоры установлены соосно направляющей и симметрично относительно ползуна, а стенд снабжен двумя находящимися в зацеплении зубчатыми колесами, одно из которых закреплено на оси кривошипа, а второе установлено на раме, дополнительным криво- шипом, закрепленным на втором колесе, и силовой пружиной, один конец которой связан с рамой, а другой - с дополнительным кривошипам, а диаметр первого зубчатого , колеса в два раза больше диаметра второго зубчатого колеса,На фиг, 1 изображен предлагаемый стенд, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2 стенда через ползун в положении, когда ползун максимально смещен вправо; на фиг, 4 а - упрощенная схема кривошипного механизма с упругими элементами; схема сил, действующих на кривошипный механизм, вывод формулы крутящего момента; на фиг. 4 б - палец кривошипного механизма в нейтральном положении; на фиг, 5 - кинематическая схема дополнительного кривошипйого механизма.Стенд состоит из рамы 1, на концах которой расположены неподвижные регулируемые винтовые опоры 2 с гайками 3, к которым крепится один из концов испытуемых упругих элементов 4, привода в виде электродвигателя 5 со шкивом 6, который посредством ремня 7 соединен со шкивом 8, сидящем жестко на валу 9, который жестко соединен с шестерней 10, Вал 9 установлен в кронштейнах 11, расположенных на раме,1. В середине рамы 1 установлен вал кривошипного механизма 12 на подшипниках 13, на одном конце которого вне рамы 1 жестко закреплено зубчатое колесо 14, находящееся в зацеплении с шестерней 10, На палец 15 вала кривошипного механизма 12 насажен подшипник 16, который входит в прямоугольный паз 17 ползуна 18 с проуши 5 10 упругим испытуемым элементам 4. С внешней стороны рамы 1 на оси 2015 установлено зубчатое колесо 21, находяще 20 25 30 размеру наружного кольца подшипника 27 35 се 14 и на раме 1,40 45 50 55 нами 19 для крепления подвижных концов соответствующих упругих элементов 4. Направляющими для ползуна 18 служат брусья рамы 1. Прямоугольный паз 17 своим наибольшим размером ориентирован по вертикали и поэтому вертикальные "биения" пальца 15 не передаются на ползун, в то время, как горизонтальный размер паза выполнен с малым (тепловым) зазором относительно наружного размера подшипника 16 и потому ползун 18 отслеживает горизонтальные "биения" пальца 15, передавая их еся в зацеплении с колесом 14. На колесе 21 закреплен жестко кривошип 22, который входит в прямоугольный паз 23 ползуна 24 который размещен в направляющих 25 и соединен с силовой пружиной 26, другой конец которой закреплен неподвижно на раме 1. На кривошипе 22 насажен подшипник 27 для уменьшения трения при перемещении по пазу 23. Паз 23 большей длиной ориентирован перпендикулярно направлению движения ползуна 24, что позволяет дополнительному кривошипу свободно перемещаться перпендикулярно направляющим 25, а малый размер выполнен по с тепловым зазором и потому смещение кривошипного механизма вдоль направляющих вызывает равное перемещение ползуна 24 с закрепленной силовой пружиной 26. Сверху на раме 1 закреплен счетчик циклов 28, Стенд работает следующим образом В проушинах 19 закрепляются испытуемые упругие элементы 4 своими подвижными концами. Отпуская гайки 3, к неподвижным опорам 2 крепятся другие концы соответствующих упругих элементов 4. Включая двигатель 5 привода, поворачивают колесо 14 в такое положение, чтобы палец кривошипного механизма стал нейтрально; т.е. он не создаст натяга ни в одном из упругих элементов, расположенных горизонтально (см. фиг. 4 б). При этом силовая пружина 26 растянута кривошипам 22 максимально.Гайками 3 выбираются зазоры в сочленениях упругих элементов 4 с проушинами 19 и опорами 2, а если необходимо (по техническим требованиям к упругим элементам 4), то создаются или натяги, или сжатия, Для фиксации колеса 14 в этом установочном (нейтральном) положении могут быть предусмотрены фиксаторы, а для его опознавания - риски или метки на коле0,1 Рср Ссп. щ - Гкгсlмм) 2 г, 45 Так как силовая пружина 26 была растянута и в ней запасена энергия, то при включении привода (двигателя 5) палец 15,поворачиваясь, начнет сжимать один из упругих элементов 4, а другой - растягивать, 5на что будет расходоваться энергия, запасенная силовой пружиной 26, При поворотеколеса 14 на 90 один из упругих элементов4 будет максимально сжат, а другой растянут, колесо 21 повернется на 180, т.е. пружина 26 полностью отдаст энергию,крутящий момент станет равен нулю, т.к, вэтом положении плечо действия сил от других элементов будет равно нулюсов90= 0=0) - см, фиг, 4 а. При дальнейшем 15повороте на 90 упругие элементы 4 будутвозвращать накопленную энергию, т.е. крутящий момент будет отрицательным, Этаэнергия будет поглощена силовой пружиной 26, Далее процесс будет повторяться на 20других четвертях поворота колеса 14, Приэтом колесо 21 будет поворачиваться на180, т,к, его диаметр в 2 раза меньше диаметра зубчатого колеса 14 (фиг, 5), Среднееусилие силовой пружины 26 найдем из условия равенства моментов, создаваемых навалу кривошипного механизма 12 (см. фиг.4 а) при эи 2 а =1, т.е, при максимальноммоменте и момента на колесе 21, создаваемого силовой пружиной 26, воздействующей посредством ползуна 24 на кривошип22, расположенный на радиусе гк (см, фиг, 5) -СеРср= -2 гкДля удовлетворительного уравновешивания желательно, чтобы усилия пружины26 в крайних точках положения кривошипа22 отличались не более, чем на 100 . Такимобразом, получаем, что Рвах=1,05 РсрРпп=0,95 Рср Ход при этом деформация40пружины) составит Я=2 гь Отсюда находимрекомендации для выбора жесткости силовой пружины 26 - Сс.п.,или 0,1 О С Сс.п = -- тт --- 0,025 -- (сумм) 2 гк дг" гОт использования заявленного стенда для испытания упругих элементов на усталость в сравнении с прототипом по а.с, СССР М 1401328. принятым за базу сравнения, ожидается следующий положительный эффект:а) технические преимущества - обеспечено полное уравновешивание крутящего момента дополнительным механизмом, реализующим механически тригонометрическую функцию синуса двойного угла;б) общественно-полезные преимущества, производные от технических - обеспечен возврат энергии деформации испытуемых элементов, снижены затраты энергии в десятки раз, повышена долговечность стенда в несколько раз,Формула изобретения Стенд для испытания упругих элементов на усталость, содержащий раму с направляющей, две опоры для закрепления одного из концов соответствующих упругих элементов, размещенный в направляющей ползун с подвижными опорами для крепления вторых концов соответствующих упругих элементов. и привод перемещения ползуна, включающий кривошипный механизм, палец которого связан с ползуном, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости используемого привода, опоры установлены соосно направляющей симметрично относительно ползуна, а стенд снабжен двумя находящимися в зацеплении зубчатыми колесами, первое из которых закреплено на оси криво- шипа, а второе установлено на раме, дополнительным кривошипом, закрепленным на втором колесе и силовой пружиной, один конец которой связан с рамой, другой - с дополнительным кривошипам, а диаметр первого зубчатого колеса в два раза больше диаметра второго зубчатого колеса,1803786 Составитель А.ПепеляевТехред М,Моргентал рректор М,Керецман анова акто роизводсгвенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л, Гагарина,акаэ 1051 Тираж ВНИИПИ Государственного ком 113035, МосПодписноета по изобретениям и открытиям при Г;КНТ СССРЖ, Раушская наб., 4/5