Резонансная машина для усталостных испытаний стержневых образцов материалов на закручивание

Класс 421, 20 О 2 СССР 11 11 УРЕАМфеЩй ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУО. О. Куликов РЕЗОЫНСНМ МАИ 1 ИНА ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ стеРЖиеВых ОБРАзцОВ ИА 3 АКРучиВАние Заявлено б октября 1949 г. за М 405180 в Гостсхннку СССР Известны резонансные машины для усталостных испытаний, основанные на применении парнь;х вращающихся в противоположных направлениях маховиков, равноудаленных ст концов испытуемого образца и приводимых в движение возбудителями колебательных дви. жени й.Конструктивное стличие предлагаемой испытательной машины от известных в условиях симметричного цикла пагружений (например, машины Шенка) заключается в том, что машина настраивается,в резонанс посредством изменения момента инерции маховиков, выполненных в виде взаимно-перпендикулярных трубок, запрессованных в головку торсиометра и удлинителя и снабженных подвижными грузами- клеммами,Величина крутящего момента устанавливается по разности углов закручивания концов торсиометра, определяемой при помощи двух стробоскопических шкал, закрепленных одна на верхнем торце махо. вика, вторая на верхнем торце стержня, находящегося на одном из захватов испыт 1 уемого образца,Величина прилагаемой к образцу нагрузки регулируется посредством изменения вязкого сопротивления крутильно-колебательной системы, для чего на одном из маховиков установлен всздушньй погло. титель-регулятор нагрузки,Преимушества настоящей машины заключаются в про:тоте конструкции, отсутствии фундамента и облегченном снятии показаний (без применения специальных приборов.На фиг. 1 изссражен общий вид машины; на фиг, 2 - нагружаюшес и тсрсиометрическое устройство; на фиг. 3 - шкала для отсчета закручивающсго момента; на фиг, 4 - устройство регулятора нагрузки; на фиг, 5 - схема электропитания возбудителей крутильных колебаний; нзфиг, б - фик:ирующее устройство.Сварная станина 1 устанавливается без фундамента на регулируемых винтовых опорах; на станине расположены два электродинамических возбудителя крутильных колебаний 2, а также нагружающее и торсиометрическое устройство, Во внутренней полости 3 станины, закрытой металлическим кожухом, помещен комплект электропитания возбудителей и асинхронный двигатель 4 для охлаждающего вентиляционного устройства.В качестве возбудителей, создающих в процессе работы машины, изменяющийся по синусоидальному закону крутящий момент во взаимно-противоположных направлениях, использованы обычные универсальные коллекторные двигатели, к статорам которых подается постоянный, а к роторам - перемешый ток, Щетки двигателей заменены гибкими проводниками, п 1 эипаянными к двум прстиВОпслсжным ламелям коллектора, распог 1 сжепньо на нейтральной оси. Корпуса возбудителей притянуты полукруглыми скобами к стойкам на станине машины; между скобами и корпусами про:ожепа упругая резиновая прокладка.Благодаря такому способу крепления возбудителей, последние не провертывают 1 ся и получа 1 от возможность следить за положением торсиометра и удлинителя, с которыми жестко связаны роторы возбуди тел ей.Электропитание возбудителей (фиг 5) осуществляется посредством однофазного тока от сети через стаоилизатор б напряжения, обеспечивающий практически постоянное напряжение; к выходным клеммам стасилизатора присоединены параллельно выпрямитель 6 и автотрансформатор 7,Лостоянный,ток от выпрямителя проходит через последовательно соединенные обмотки В,статсров возбудителей, причем сила тока снижается до требуемой величины дополнительным сопротивлением 9; переменный ток от автотрансформатора обтекает последовательно соединенные обмотки 10 роторов возбудителей. Такая электросхема соединения обмоток статоров и роторов возбудителей дает возможность создавать переменный по величине и направлению закручивающий момент.К машине подводятся от сети все три фазы, с учетом применения трехфазного асинхронного двигателя 4 для охлаждающего вентиляционного устройства,Нагружающее и торсиометрическое устройство (фиг. 1 и 2) представляет собой крутильно-колебательную систему, связанную с возбудителями 2 и состоящую из упругого элемента, составляемого и:пытуемым укороченным образцом 11, жестко скрепленным поперечными клиньями с удлинителем 12 и стержневым торсиохетром 13, на концах которых закреплены трубчатые маховики 14, Каждый из указанных маховиков выполнен в виде трубки, запрессованной у одного в головку удлинитсля, у другого - в головку,торсиометра, Маховики расположены в двух взаимно-перпендикулярных направлениях: трубка правого маховика - вертикально, а трубка левого маховика - горизонтально (на фиг. 2 левы 1 маховик условно изображен в вертикальном положении) .Нагружающее и торсионное устройство могут поворачиваться в горизонтальной плоскости на некоторый, ограниченный по величине, угол в обе стороны от среднего положения. Ограничение углового перемещения указанных устройств производится фиксатором (фиг. 6), выполненным в виде стальной спицы 15, верхним концом закрепленной в вертикальной канавке на торце головки удлинителя посредством планки 16 и винта 17; нижний конец спицы заострен и упирается в углубление винта 18, ввернутого в корпус станины и снабженного контргайкой 19,Благодаря синхронному действию возбудителей система совершает вынужденные крутильные колебания, вызывающие нагружение испытуемого образца закручиваюшим усилием. Собственная частота колебаний системы регулируется в соответствии с частотой возбуждающих закручивающих мсментов, посредством перемещения грузов-клемм 20 по трубкам маховиков 14, для чего последние снабжены нанесенными на них делениями.Таким образом, машина практически работает с частотой 50 гц непосредственно в резонансе, на который настраивается посредством изменения моментов инерции маховиков.Величина нагрузки испытуемого образца закручиваЮшим усилием регулируется изменением вязкого сопротивления колебательной системы, для чего на левом маховике установлен регулятор 21 нагрузки (фиг. 1),Регулятор нагрузки состоит из лопастей 22 в виде прямоугольных пластинок, установленных на обоих концах трубки маховика 14, смонтированного в голодовке удлинителя 12; лопасти свободно перемещаются в полости корпуса 23, закрепленного стойками на станине машины.Для изменения величины нагрузки корпус регулятора снабжен заслонкой 24 поворачиваемой в процессе испытаний (без остановки ма.о Гшины) для регулирования площади донных отверстий 5 дланя прохода воздуха. Проис;одяшее при этом изменение величины вязкого сопро. тивления колебательной системы влечет за собой изменение амплитуды колебания и величины закручиваюшего момента.Величина закручивающего момента определяется посредством двух стрсбоскопических шкал 26, закрепленных на торце трубки правого маховика 14 и на торце жесткой стрелы 27, привернутой и головке-захвату торсиометра 13.Шкала 2 б выполнена в виде пластинки, на которой нанесены под острым углом две широкие линии; обе стороны угла снабжены деле. пнями, перпендикулярнымибиссектрисе гла. При закреплении на подшкальнике пластинка принимает форму цилиндра, образующей которого является оиссектриса угла; радиус цилиндра равен расстоянию от шкалы до оси врашения маховика 14 илн стрелы 27,При колебаниях маховика и стрелы на каждой шкале визуально воспринимаются четыре линии соответственно крайним пол:жениям маховика и стрелы, Расстояние точки пересечения внутренних линий от нулевой линии (первой слева) пропорционально амплитуде качания маховика и стрелы; разность отсчетов по указанным шкалам пропорциональна углу закручивания торсиометра.Величина закручивающего момента или величина закручиваюшего усилия получается путем умножения указанной разности на соответствующую цену деления, определяемую в процессе статического тарирования торсиометра,Машина снабжена вентилчционным устройством, предназначенным для охлаждения в процессе испытания возоудителей, приборов электропитания, а также захватов крепления испытуемого образца; вентиляционное устройство приводится в действие асинхронным двигателем 4, вращающим колеса 28 с радиальными лопатками, закрепленные на роторе двигателя и нагнетающие возд, выходящий через ствер. стие в верхней части станины машины.Для испытания стсржневых образцов различной длины предусмотрена возможность осевого перемещения правой половины нагружаю- щего и торсиометрического устройства машины,)13Предмет изобретения1. Резонансная машина для усталостных испытаний стержневых образцсв материалов на закручивание с применением колебательной системы из парных вращающихся в противоположных направлениях маховиков, равноудаленных от концов испытуемого образца и приводимых в движение возбудителями колеоательных движений, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, закрепленный в захватах испытуемый образец кинематически связан через торсиометр с одной стороны и удлчнитель с другой - маховиками, выполненными в виде трубок, закрепленных в головках торсиометра и удлинителя, расположенных под прямым углом один к другому и снабженных грузами-клеммами, пе. ремешаемыми вдоль оси маховиков при настройке колебательной системы в резонанс с частотой возбуждающих моментов,2. Машина по п. 1, о тл и ч аю щ а я с я тем, что, в качестве возбудителей колебательного движения нагружающего устрой"тва применены коллекторные двигатели, питаемые переменным током через стабилизатор напряжения, причем, с целью получения в процессе испытания переменного по направлению закруцивающего момента, к последовательно соединенным обмоткам статоров всзбудителей подается через выпрямитель постоянный ток, а к пс:ледовательно соединенным обмоткам роторов через автотрансформатор - переменный ток.3. Машина по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью регулирования величины прилагаемого к испытуемому образцу закручивающего усилия посредством именения ветичины вязкого сопротивления колебательнои -истомы, на одном из трубчатых маховиксв параллельно его сси установлен воздушный поглотитель с лопастями, осущестгляющий в процессе закручивания сбразца засасывание и выталкивание воздуха через отверстия в корпусе поглотителя и, в зависимости от увеличения или уменьшения площади отверстии, вызывающий изменение амплитуды колебаний и величины закручивающего момента.4. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, ее:трсбоскопическое устройство для измерения закручивающего момента по величине закручивания тсрсиометра выполнено в виде парных угловых шкал, установленных на противопсложных концах торсиометра и закрепленных на верхних торцах одного из труочатых маховиков и жесткой стрелы, скрепленной с одним из захватов образца,1 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Редактор Н. М, Жиженк 17 ор. Алатырь, типография М 2 Министерства культуры Чувашской АС нформацион бъем 0,51 п