Многообразцовая машина для испытания на усталость образцов и турбинных лопаток

 

М 130227

Класс 42k 34е4

ceca

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная гриппа Лго 172

Л. Р, Алишоев и P. В. Васильева

МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ И

ДЕТАЛЕЙ, НАПРИМЕР, ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК

Заявлено 30 ноября 1959 г. за ¹ 645748/25 в Комитет Ilo делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № !Ч за 1960 г.

Известны машины для испытаний на усталость образцов и деталей, например турбинных лопаток, с применением упругой несущей системы, возбуждаемой на ее парциальной частоте, которая ниже частот испытуемых изделий.

В предлагаемой машине, с целью уменьшения лотерь энергии в опорах и испытания одновременно двух групп образцов при различных температурах, получаемых с помощью независимых печей, и исключения надобности в массовой раме и фундаменте машины, несущая система выполнена в виде балки, .закрепленной на раме в узлах поперечных колебаний с помощью струн или центров и снабженной на концах многообразцовыми захватами и возбудителем.

На чертеже изображена предлагаемая машина в двух проекциях и разрез по А-А.

Машина состоит из несущей упругой системы в виде массивной балки 1, которая закрепляется на легкой раме 2 в узлах колебаний, отвечающих условию равновесия сил инерции при колебаниях свободной балки.

На обоих концах балки в специальных многообразцовых захватах 3 из жаропрочной стали закрепляются две группы образцов 4. Каждая группа образцов помещается в отдельной печи 5.

Захваты, располагаются в верхней части балки; в нижней части предусмотрены приливы б для уравновешивания сил инерции затватов относительно горизонтальной оси. На приливах устанавливаются стабилизаторы 7.

Возбудитель 8 колебаний воздействует на балку в средней ее части.

Он представляет собой два Ш-образных электромагнита, питаемых от высокочастотного усилителя. № 130227

Электромагниты установлены по обеим сторонам балки для исключения результирующей силы от действия на балку постоянного подмагничивания.

В зависимости от необходимой частоты возбуждения, количества и размеров испытуемых образцов вместо электромагнитной системы может быть применен электродинамический, механический или какой-либо другой тип вибратора.

Конструктивно крепление балки на раме может осуществляться с помощью двух струн 9, проходящих по линиям узлов колебаний балки через специальные сверления, Посредине длины каждая струна имеет утолщенную часть, которая зажимается в опорах 10 с помощью винтов 11.

Вместо струн могут быть применены центры.

Потери в опорах сводятся к рассеянию энергии в металле струн при их крутильных колебаниях, или к потерям на трение в центрах при весьма малых углах поворота балки относительно центров, В обоих случаях потери очень невелики, При использовании струн потери в опорах во столько раз меньше потерь на внутреннее трение в металле несущей балки, во сколько объем балки больше объема струн.

Амплитуда колебания и, следовательно, переменное напряжение у каждого образца пропорциональны амплитуде колебаний былки в месте закрепления образца. В связи с этим можно одновременно испытывать образцы с различными напряжениями переменного изгиба путем закрепления их в захватах на разных расстояниях от узлов несущей балки- При этом все образцы могут быть с одинаковой сооственной частотой.

Постоянство режима испытания образцов обеспечивается поддержанием постоянной амплитуды колебаний несущей балки, Это осуществляется за счет регулировки мощности возбуждения с помощью какой-либо из известных схем регулирования. Датчиком обратной связи может служить проволочный тензометр сопротивления или емкостный датчик, устанавливаемые на несущую балку (вдали от печей) .

При малой относительной массе образцов, по сравнению с массой несущей балки. частота несущей балки в системе практически не изменяется до тех пор, пока трещина усталости в каком-либо из образцов не разовьется настолько, что частота собственных колебаний этого образца станет ниже собственной частоты стабилизатора После этого частота собственных колебаний несущей системы начнет уменьшаться, так как образец в этом случае приближается к режиму динамического поглотителя колебаний; режим испытания образцов нарушается, В указанный момент вибратор машины должен автоматически отключаться, Для этой цели может быть использован камертон 12, настроенный на частоту колебаний несущей системы и установленный на раму машины. Камертон снабжается емкостным датчиком или датчиком какого-либо другого типа. При снижении частоты несущей балки камертон выходит из резонанса, сигнал от датчика исчезает, что и служит импульсом K выключению вибратора, После снятия с машины разрушенного образца вместо него может быть установлен другой образец; испытание может также продолжаться при неизменном режиме и с меньшим, чем вначале, количеством образцов.

Для того, чтобы частота несущей балки в системе практически не зависела от количества испытуемых образцов, необходимо, чтобы суммарная масса образцов не превышала 1 1,5% от массы несущей балки.

При большей относительной массе образцов после снятия нескольких разрушившихся образцов без их замены, необходимо производить под№ 130227 — 3— регулировку частоты несущей балки путем добавления компенсир чощей массы, закрепляемой в холодной части балки. Величина этой сменной массы, необходимой для восстановления первоначальной частоты балки, может быть заранее определена тарировкой.

Предмет изобретения

А-А

Машина для испытаний на усталость образцов и деталей, например турбинных лопаток, спри,менением упругой несущей системы, возбуждаемой на ее парциальной частоте, которая ниже частот испытуемых изделий, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии в опорах и испытания одновременно двух групп образцов при различных температурах, получаемых с помощью независимых, печей, и исключения надобности в массивной раме и фундаменте машины, несущая система выполнена в виде балки, закрепленной на раме в узлах поперечных колебаний с помощью струн или центров и снабженной на концах многообразцовыми захватами и возбудителем в средней части.