установка для испытания на усталость образцов материалов при осевом нагружении

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОСЕВОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом и толкателем, два активных и два соосных друг другу пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину и связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения рамы с фиксатором и с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении, она снабжена кинематически связанным с приводом дополнительным механизмом возвратно-поступательного перемещения с толкателем, связанной с ним дополнительной рамой с установленными на ней дополнительными ударником, силовой пружиной и фиксатором и двумя двуплечими рычагами, закрепленными на основании, один рычаг предназначен для периодического взаимодействия одним плечом с одним активным захватом образца, а другим с ударником дополнительной рамы, другой рычаг периодически взаимодействует одним плечом с вторым активным захватом, а другим с дополнительной пружиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для одновременного испытания образцов материалов при осевом нагружении.

Известна установка для испытания образцов на прочность при повторном ударном нагружении (авт.св. N 1525539, кл. G 01 N 3/06, 1988), содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, силовую пружину и образец с захватами.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом и толкателем, два активных и два соосных друг другу пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину и связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения раму с фиксатором и с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца.

Однако эти установки не обеспечивают испытаний при знакопеременном нагружении.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении.

Цель достигается тем, что установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении снабжена кинематически связанным с приводом дополнительным механизмом возвратно-поступательного перемещения с толкателем, связанной с ним дополнительной рамой с установленными на ней дополнительными ударником, силовой пружиной и фиксатором и двумя двуплечими рычагами, закрепленными на основании, один рычаг предназначен для периодического взаимодействия одним плечом с одним активным захватом образца, а другим с ударником дополнительной рамы, другой рычаг периодически взаимодействует одним плечом с вторым активным захватом, а другим с дополнительной пружиной.

На чертеже приведена схема предлагаемой установки.

Установка содержит основание 1, пассивные захваты 2 и 3, закрепленные на основании 1, активные захваты 4 и 5 образцов 6 и 7, две рамы 8 и 9, установленные на основании 1 с возможностью осевого перемещения, ударники 10 и 11, жестко прикрепленные к рамам 8 и 9, пружину 12, взаимодействующую одним концом с активным захватом 4, а другим с рамой 8, пружину 13, взаимодействующую одним концом с рамой 9, рычаги 14 и 15, закрепленные на основании 1 и взаимодействующие одними плечами с активными захватами 4 и 5 посредством осей 16 и 17, жестко закрепленных с обеих сторон активных захватов 4 и 5, а другими соответственно с пружиной 13 и ударником 11, выключатели 18, 19 и 20, 21, установленные на основании 1 и служащие для управления по известной электрической схеме соответствующими электромагнитными фиксаторами 22 и 23, установленными с возможностью перемещения вдоль основания 1, якоря 24 и 25 электромагнитных фиксаторов, выполненные в виде клиновидных кулачков, утапливающихся при действии на них планок 26 и 27, закрепленных с помощью гаек 28 и 29 на рамах 8 и 9, пружины 30 и 31, взаимодействующие с выключателями 18 и 20 и ползунами 32 и 33, и привод 34, состоящий из мотор-редуктора, кинематически связанного с кривошипами 35 и 36, соединенными с толкателями 37 и 38, состоящими каждый из двух частей, соединенных с помощью резьбы, позволяющей изменять длину толкателя.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают образцы 7 и 6 в захваты 5 и 3, 4 и 2. Устанавливают радиусы крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36, соответствующие требуемым усилиям в пружинах 12 и 13. При равных параметрах пружин 12 и 13, при равных длинах плеч рычагов 14 и 15 и при равных радиусах крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36 образцы испытывают при симметричном цикле напряжений, а при неравных радиусах при асимметричном цикле напряжений. В исходном положении установки, изображенном на чертеже, устанавливают длины толкателей 37 и 38 такими, что ползуны 32 и 33 через пружины 30 и 31 воздействуют на выключатели 18 и 20, в результате чего якоря 24 и 25 втягиваются в электромагнитные фиксаторы. Перемещением планок 26 и 27 посредством гаек 28 и 29 устанавливают между планкой 26 и 27 и головкой соответствующего ползуна 32 и 33 зазор такой величины, чтобы не происходило удара планками 26 и 27 о соответствующие головки ползунов 32 и 33 при ударном нагружении образца 7.

Включают привод 34, который вращает кривошипы 35 и 36 в разных направлениях. Кривошип 35 перемещает влево (по чертежу) связанные между собой толкатель 37, ползун 32 и раму 8, сжимающую пружину 12, которая через активный захват 4 нагружает образец 6 осевым сжатием. При перемещении ползуна 32 влево якоря 24 втянуты в электромагнитные фиксаторы 22. При подходе ползуна 32 в крайнее левое положение планка 26 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 19, электромагниты обесточиваются, якоря 24 выходят из своих гнезд и останавливают планку 26, а вместе с ней и раму 8. При движении ползуна 32 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой сжатия, так как пружина 12 остается сжатой. При подходе ползуна 32 в исходное положение он через пружину 30 воздействует на выключатель 18. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 22, якоря 24 втягиваются в гнезда, планка 26 освобождается от фиксаторов и рама 8 под действием усилия пружины 12 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 8 с ударником 10 наносит ударное сжатие по образцу 7. При движении ползуна 32 из исходного положения в крайнее правое положение и обратно происходит только сжатие пружины 30, усилие которой передается на выключатель 18.

Одновременно с перемещением ползуна 32 перемещается и ползун 33, при этом ползуны перемещаются в противоположных параллельных направлениях. Пока происходит нагружение и разгрузка образцов 6 и 7 ползун 33 перемещается из исходного положения в крайнее правое положение и обратно, при этом ползун 33 сжимает только пружину 31, усилие которой передается на выключатель 20, а якоря 25 втянуты в гнезда электромагнитных фиксаторов 23. При перемещении ползуна 33 из исходного положения в крайнее левое положение, а вместе с ним и рамы 9, происходит сжатие пружины 13, усилие которой посредством рычага 14 передается через захват 4 образцу 6, который нагружается растяжением. При подходе ползуна 33 в крайнее левое положение планка 27 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 21, электромагнитные фиксаторы 23 обесточиваются, якоря 25 выходят из гнезд и останавливают планку 27, а вместе с ней и раму 9. При движении ползуна 33 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой растяжения, так как пружина 13 остается сжатой. При подходе ползуна 33 в исходное положение он через пружину 31 воздействует на выключатель 20. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 23, якоря 25 втягиваются в гнезда, планка 27 освобождается от фиксаторов и рама 9 под действием усилия пружины 13 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 9 с ударником 11 наносит удар по рычагу 15, который нагружает образец 7 ударным растяжением. После этого процесс знакопеременного осевого нагружения образца 6 и ударного осевого нагружения образца 7 циклически повторяется. На кривошипах 35 и 36 пунктиром показаны крайние левые и правые положения оси крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам.

Усилия в образцах регулируются изменением радиуса крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36. Якоря 24 и 25 изготовлены в виде клиновидных кулачков для того, чтобы в случае несрабатывания электромагнитных фиксаторов не произошло поломки установки. В этом случае якоря 24 и 25 утопятся в свои гнезда планками 26 и 27. Для измерения усилий в образцах используют типовые динамометры, встроенные в захваты образцов.

Установка обеспечивает испытание на знакопеременное осевое нагружение только образца 6 или только образца 7. Для испытания только образца 6 вместо образца 7 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 7, и диаметром, равным диаметру головки образца 7. Для испытания только образца 7 вместо образца 6 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 6, и диаметром, равным диаметру головки образца 6.

Установка обеспечивает испытание только образца 6 на длительную прочность при постоянной нагрузке во времени. В этом случае образец 7 на испытание не устанавливают, так как он останется не нагруженным. Для испытания образца 6 на длительную прочность на сжатие обесточивают электромагнитные фиксаторы 22 в тот момент, когда они удерживают планку 26, оставляют их обесточенными на все время испытания и отключают привод 34. Периодически поджимают пружину 12 путем перемещения планки 26 посредством гаек 28, если в ней усилие со временем уменьшится за счет деформации ползучести образца 6. Для испытания образца 6 на длительную прочность на растяжение аналогичные действия выполняют с фиксаторами 23, приводом 34, гайками 29, планкой 26 и пружиной 13.

При снятии электромагнитных фиксаторов 22 и 23 образец 6 испытывают на циклическое знакопеременное осевое нагружение, а образец 7 при этом не нагружается, так как нет необходимости его устанавливать на испытание.

Для испытания образцов 6 и 7 при знакопостоянном нагружении отсоединяют толкатель 38 от кривошипа 36 или толкатель 37 от кривошипа 35.