Устройство для испытания материала на усталостную прочность

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания материалов на усталостную прочность при циклическом изгибе и кручении образца. Устройство содержит станину, установленные на ней правую шпиндельную бабку и левую шпиндельную бабку с электродвигателем с закрепленными на них захватами для зажима испытуемого образца материала. При этом оно содержит устройство для создания переменного крутящего момента в испытуемом образце материала, состоящее из шарнира Гука, один выход которого жестко связан с дополнительным захватом для испытуемого материала, при этом дополнительный захват связан с механизмом для создания циклических изгибных напряжений, а другой его выход соединен с захватом правой бабки, которая выполнена с возможностью перемещения для создания требуемого переменного крутящего момента. Шпиндель правой бабки кинематически связан с дополнительным электродвигателем, создающим требуемый крутящий момент. Дополнительный электродвигатель правой шпиндельной бабки и электродвигатель левой шпиндельной бабки электрически связаны между собой блоком управления. Шарнир Гука может быть двойным. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства для испытания образцов на усталостную прочность при изгибе с кручением за счет создания переменного крутящего момента в течение цикла. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания материалов на усталостную прочность при циклическом изгибе и кручении образца.

Известно устройство для испытания образцов на усталостную прочность (авт. свид. СССР №1290139, МПК G 01 N 3/22, 1987), содержащее станину, установленные на ней две шпиндельные бабки, шарнирно закрепленные на них захваты для зажима образца, рычажный механизм, соединенный с захватами и предназначенный для чистого изгиба, и фрикционный механизм, предназначенный для создания дополнительного крутящего момента, выполненный в виде тормозного барабана, установленного на валу, который соединен с одним из зажимов образца, колодок, установленных с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью барабана, и приспособления для прижатия колодок к барабану в виде охватывающего барабана и колодки корпуса, шарнирно подвешенного на станине, и груза, закрепленного на корпусе со смещением относительно плоскости, проходящей через оси барабана, и шарнира его крепления к станине.

Основной недостаток прототипа заключается в том, что в нем конструктивно не предусмотрено испытание образцов с переменным крутящим моментом в течение одного цикла.

Технический результат изобретения направлен на расширение функциональных возможностей устройства для испытания образцов на усталостную прочность при изгибе с кручением за счет создания переменного крутящего момента в течение цикла.

Технический результат изобретения достигается тем, что устройство содержит станину, установленные на ней правую шпиндельную бабку и левую шпиндельную бабку с электродвигателем, с закрепленными на них захватами, устройство для создания переменного крутящего момента в испытуемом образце материала, состоящее из шарнира Гука, один выход которого связан с дополнительным захватом для зажима испытуемого образца, при этом дополнительный захват связан с механизмом для создания циклических изгибных напряжений, а другой его выход соединен с захватом правой бабки, которая выполнена с возможностью перемещения для создания требуемого крутящего момента, при этом шпиндель правой бабки кинематически связан с дополнительным электродвигателем, создающим требуемый крутящий момент, причем дополнительный электродвигатель правой шпиндельной бабки и электродвигатель левой шпиндельной бабки электрически связаны между собой блоком управления. Шарнир Гука может быть выполнен двойным.

Отличительным признаком от прототипа является то, что устройство для испытаний материала на усталостную прочность дополнительно содержит устройство для создания переменного крутящего момента в испытуемом образце материала, состоящее из шарнира Гука, один выход которого жестко связан с дополнительным захватом для испытуемого материала, при этом дополнительный захват связан с механизмом для создания циклических изгибных напряжений, а другой его выход соединен с захватом правой бабки, которая выполнена с возможностью перемещения для создания требуемого крутящего момента, при этом шпиндель правой бабки кинематически связан с дополнительным электродвигателем, создающим требуемый крутящий момент, причем дополнительный электродвигатель правой шпиндельной бабки и электродвигатель левой шпиндельной бабки электрически связаны между собой блоком управления. Шарнир Гука может быть выполнен двойным.

На чертеже представлена кинематическая схема устройства для испытания образцов на усталостную прочность при циклическом изгибном моменте и переменном за один цикл напряжений крутящем моменте.

Устройство содержит станины 1, 13, установленные на них правую 9 и левую 3 шпиндельные бабки с электродвигателями 2 и 10, с закрепленными на них захватом 4 для фиксации образца 5 и захватом 8 для фиксации одного выхода шарнира Гука 7. Устройство для создания переменного крутящего момента состоит из шарнира Гука 7, который может быть выполнен двойным. Один выход шарнира Гука 7 жестко соединен с дополнительным захватом для испытуемого материала 6, а другой его выход соединен с захватом правой бабки 8, которая выполнена с возможностью перемещения для создания требуемого крутящего момента. Кроме того, устройство содержит механизм для создания циклических изгибных напряжений 11, например, в виде винтовой передачи. Циклические изгибные напряжения создаются за счет вращения образца 5 при перемещении захвата образца 6. Шпиндель правой бабки 9 кинематически связан с дополнительным электродвигателем 10, создающим требуемый крутящий момент. Дополнительный электродвигатель 10 правой шпиндельной бабки 9 и электродвигатель 2 левой шпиндельной бабки 3 электрически связаны между собой блоком управления 12. Блок управления 12 предназначен для установки требуемой величины крутящего момента.

Работает устройство следующим образом. С помощью механизма для создания циклических изгибных напряжений 11 один конец испытуемого образца перемещают захватом испытуемого образца 6, электродвигатель 2 через левую шпиндельную бабку 3 вращает захват 4 совместно с предварительно изогнутым образцом 5. При этом материал образца 5 испытывает деформации растяжения-сжатия, изменяющиеся по симметричному гармоническому закону. Образец 5 дополнительно нагружают заданным переменным крутящим моментом определенной величины. Величина изменения крутящего момента в течение цикла регулируется с помощью изменения углов β₁ и β₂ шарнира Гука 7 за счет перемещения правой бабки 9 и величиной скольжения ротора относительно статора электродвигателя 10, которая регулируется блоком управления 12. Варьируя величину скольжения ротора относительно статора электродвигателя 10, углы β₁ и β₂ шарнира Гука 7 и перемещение захвата испытуемого образца 6, изменяют нормальные касательные напряжения, возникающие в испытуемом образце в течение цикла, в широких пределах, существующих в реальных механизмах и машинах.

1. Устройство для испытания материалов на усталостную прочность, содержащее станину, установленные на ней правую шпиндельную бабку и левую шпиндельную бабку с электродвигателем с закрепленными на них захватами для зажима испытуемого образца материала, отличающееся тем, что оно содержит устройство для создания переменного крутящего момента в испытуемом образце материала, состоящее из шарнира Гука, один выход которого жестко связан с дополнительным захватом для испытуемого материала, при этом дополнительный захват связан с механизмом для создания циклических изгибных напряжений, а другой его выход соединен с захватом правой бабки, которая выполнена с возможностью перемещения для создания требуемого переменного крутящего момента, при этом шпиндель правой бабки кинематически связан с дополнительным электродвигателем, создающим требуемый крутящий момент, причем дополнительный электродвигатель правой шпиндельной бабки и электродвигатель левой шпиндельной бабки электрически связаны между собой блоком управления.

2. Устройство для испытания материалов на усталостную прочность по п.1, отличающееся тем, что шарнир Гука может быть двойным.