Устройство карусельного типа для испытаний на усталость при изгибе

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширить функциональные возможности за счет одновременного нагружения образца как круговым изгибом, так и растягивающей силой. На основании 1 установлены направляющая 5 в виде тора, вал 2 с приводом его вращения и нагружающий узел, имеющий тягу 7 с поперечиной 15, груз 9, закрепленный на тяге 7, дополнительные грузы 13, 14, шарнирно закрепленные на вилках 16, 17, и захваты 10, 11 для концов образца 12. Захваты 10, 11 имеют форму конических катков и установлены на дополнительных грузах 13, 14 с возможностью вращения относительно своей оси. При вращении вала 2 катки катятся по внутренней поверхности направляющей 5 и нагружают образец 12 круговым изгибом и растягивающей силой. При использовании нескольких нагружающих узлов, установленных на направляющей под равными углами между осями соседних тяг, повышается надежность устройства за счет снижения нагрузок от несбалансированных масс при одновременном испытании не менее двух образцов. На внутренней поверхности направляющей и боковой поверхности катков могут быть выполнены сопрягаемые зубья, что повышает точность за счет исключения проскальзывания катков. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

CO!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19! !!!! (g1)g С 01 Б 3/34

ГОСУД ЛРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ

f3O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ

ПРИ П"!НТ СССР

1 (21) 7 390151/25-28 (22) 10.03 ° Hb (46) l5.07.90. Ь««л, I« 26 (71) Одесский политехнический институт (72) A.Ã. К««баков и (О.11. Хомяк (53) 620.178.322.3 (088 8) (56) Лнторское свидетельство СССР

1326947, кл. G OI N 3/34, 1985, (54) УСТРОЙСТВО КЛ1 УСРЛЬ!!ОГО ТИПЛ

ДЛЯ ИСПь!ТЛНИЙ ПЛ УСТАЛОСТЬ ПРИ ИЗП1Г>Е (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний на усталость при круговом изгибе, и позволяет расширить функциональные воэможности эа счет одновременного нагружения образца как круговым изг. бом, так и растягинающей силой. На основании установлены ««апранляющая 5 н виде тора, вал 2 с приводом его враще«!ия и нагружающий узел, имеющий тягу 7 с поперечиной 15, груз 9, закрепленИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний на усталость при круговом изгибе.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет одновременного нагружения образца как круговым изгибом, так и растягивающей силой, повышение надежности за счет снижения нагрузок от несбалансированных масс при одновременном испытании не менее двух образцов и

2 ный на тяге 7, дополнительные грузы

13 и 14, шарнирно закрепленные на вилках 16 и 17, и захваты 1О и II для концов образца 12.. Захваты 10 и Il имеют форму конических катков и установлены на дополнительных грузах 13 и !4 с воэможностью ««ращения относител«>но свое!«оси. При вращении вала 2 катки KRTHTcB no ннутрепней поверхности направляя«щей 5 и нагружают образец 12 круговым «« r«бом и растягивающей силой. При использовании нескольких нагружающих узлов, установленных на напран««лющей под равными углами между осями соседних тяг, повышается надежность .устройства за счет снижения нагрузок от несбалансированнь«х масс при одновременном испытании не менее двух обраэцон. На внутренней поверхности направляющей и боковой поверхности катков могут быть выполнены сопрягаемые зубья, что повьш«ает точность за счет исключения прбскальзывания катков, 2 э.п ° ф-лы, 4 ил, повышение точности эа счет исключения проскальзывания катков.

На фиг.l изображена схема нагру,— жающего узла устройства, нид сбоку, на фиг.2 — схема устройства с двумя и тремя нагружающими узлами, нид снерху; на фиг.3 — - вариант выполнения захнатон нагружающего узла; на фиг,4 — схема нагружения образца.

Устройство карусельного типа для испытаний на усталость при изгибе с

157857) растяжением состоит из основания 1, на котором установлены вал 2 в подшипниках 3 и 4, привод вращения вала (не показан), направляющая 5 в виде тора и нагружающий узел в виде втулки 6, закрепленной на валу 2, тяги 7, установленной н отверстии 8 втулки 6 перпендикулярно оси нала 2, груза 9, закрепленного на тяге 7 соос-Ip но с ней, двух соосных .захватов 10 и 11 для. концов образца 12 двух соосных захватов дополнительных грузов 13 и ) 4, поперечины 5, середина которой жестко связана с концом тяги 7, а ось 5 параллельна оси вала 2, и двух вилок 16 и 17, параллельных плоскости

Х"K симметрии тора. Середина каждой вилки шарнирно связана с соотнетствующим концом поперечины 15, а концы — 20 с противоположными сторонами дополнительных груэон 13 и 14 шарнирами !8 и 19, ось которых перпендикулярна оси захватов 10 и 11 и пересекает ее. Ось захватов 10 и ll параллельна оси вала 25

2. Захваты 10 и II имеют форму конических катков, направленных вершинами навстречу друг другу, примыкающих основаниями.к соответствующим дополнительным грузам 13 и 14, сняэанных 3р с ними с возможностью вращения относительно своей оси и контактирующих боковыми поверхностями с внутренней поверхностью направляющей 5, установленной в плоскости Х-Х, проходящей 35 через ось тяги 7 перпендикулярно оси нала 2. На конце тяги 7 выполнен упор 20. Устройство может иметь не .менее двух нагружаюших узлов, установленных в плоскости Х-Х направляющей lp

5 под ранными углами друг к другу. На внутренней поверхности направляющей

5, контактирующей с катками 10 и 11, и на боковой поверхности катков 10 и 11 могут быть пыполнены сопрягае- 15 мые зубья. Захваты (конические катки)

ll установлены в корпусах 21 дополнительных грузов 13 и 14 на подшипниках

22. В корпусе 21 установлено уплотнение 23, контактирующее с основанием 50 конического катка 11. Между подшипниками 22 установлена распорная втулка

24. Подшипники 22 фиксируются на катках 10 и ll с помощью пружинной ,шайбы 25 и крьппки 26, закрепленной на торце корпуса 21. устройство работает следующим образом.

От привода приводят во вращение нал 2 с втулкой 6, которая вращает тягу 7 с грузом 9, тяга 7 способна перемещаться в радиальном йаправлении в пределах, ограниченных упором 20. Тяга 7 вращается вместе с поперечиной 15, вилками 16 и 17, дополнительными грузами 13 и 14 и коническими катками IО и 11. При вращении возникают силы инерции, прижимающие конические катки IO u ll к направляющей 5. Можно выделить следующие силы инерции: P — от масс тяги

7, поперечины 15 и вилок 16 и 17;

P - от массы груза 9; 2Р - от массы захватов (конических катков) IO u

ll, дополнительных грузов 13 и 14 и образца 12 ° От направляющей 5 на катки 10 и II действуют реакции В с составляющими Ц = К -sin g u N

= R-cosa, где.oL — угол при основании конических катков. Величины реакций и сил инерции связаны между собой соотношениями:

8 0,5(Р< + Р +2Р )/sin о(, Q = 0,5(P, + Р, +2Р,);

0,5(P + Рг +2P)} cog Ct .°.

Образец нагружен изгибающим моментом М и и растягивающей силой Б.

Величина изгибающего момента в рабочем сечении 27 образца ранна и„- Р,(Ь + с)+0,5(Р,+Р,).c — И„, где Ь вЂ” расстояние от общего центра масс А захвата 10, дополнительного груза 13 и половины образца I.2 до оси шарнира

I8; с-0,5 1-r cos g- расстояние от оси шарнира IS до линии действия силы (;

1 - расстояние между осями шарниров 18 и 19!

r — - радиус сечения тора; а - расстояние от точки приложения реакции R до оси захватов.

Учитывая приведенное выше значение для N, получим

Y. ц Р (Ь+с-а ° ctgK) + 0,5(P, +Рг)

«(с-а сtgоС}.

5 15785

Из этой формулы видно, что практически при любых значекиях входящих в нее величин изгибающий момент не равен нулю. Исключение составляет слу5 чай Ь 0 и с actgeb, т,е. когда линия действия силы R проходит через центр месс А и одновременно пересекает ось шарниров 18 и 19. Следовательно„ в устройстве.должно быть обеспече-lp но Ь H О. Изгибающий момент передается ка образец 12 через опорные пояски 28 захватов и ранен е М а (1, с,> где G — реакции иа опорных поясках

28; со — расстояние между ними. Иэ 15 зпюры изгибающих моментов М „ (фиг,ч) видно, что между эахнатами М

const. Изменение величин М> и N осуществляется грузом 9, который состоит иэ двух дисков с центральным 20 реэьбсвым отверстием, На тяге 7 также выполнена резьба, по которой могут перемещаться диски груза 9, Таким образом регулируют величину силы Р

Катки 10 и 11 катятся по направляю- 25 щей 5, при этом образец 12 совершает планетарное движекие и нагружается как круговым изгибом, так и растягинающей силой 11, Если испытываются несколько образцов одновременно (фиг,2), то снижаются кагруэки ка направляющую 5 и другие элементы устройства от вращения несбалансированных масс. При этом испытания иа усталость можко проводить одновременно с различнымк М и N для каждого кагру" жающего узла.

Если направляющая 5 выполнена зубчатой, например в ниде конических зубчатых колес, а катки 10 u li имеют 40 зубья, сопрягаемые с зубьями направляющей, то это позволяет исключить проскальзывание катков, т.е. точно контролировать частоту кагружения образца. 45

Формула изобретения

71 6 репленный на тяге соосно с ней, и дна соосных захвата для концов образца, ось которых параллельна оси вала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет одновременного нагружения образца как круговым изгибом, так и растягивающей силой, оно снабжено направляющей в вида тора, диаметральная плоскость симметрии которого проходит через ось тяги, а нагружающий узел выполнен B виде двух

coocHblx saìâaòaè дополнительных грузов, поперечины, середина которой жестко связана с другим концрм тяги, а ось параллельна оси вала, двух вилок, шарнирно связанных с соответствующими концами поперечины и закрепленных на соответствующих грузах посредством соответствующих пар гарниров, оск которых перпендикулярны оси захватов и пересечены с кею, и упора, закрепленного на одном конце тяги, ко втулке выполнено радиальное отверстие, через которое проходит один конец тяги, а захваты имеют форму конических катков, направленных вершинами навстречу друг другу, связанных снсими основаниями с соответствующими дополнительными грузами с воэможностью нращекия относительно своей оси и контактирующих боковымк понерхно тями с внутренней поверхностью направляющей, 2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения наг" руэок от несбалансированных масс прк одновременном испытакии ке менее двух образцов, оно снабжено дополнительными нагружающими узлами, выполненными аналогично основному нагружающему узлу и установленными по окруж" ности, центр которой проходит через ось вала, с равными углами между ося-, ми соседних тяг °

1. Устройстно карусельного типа для испытаний на усталость при изгибе, содержащее основание, установленные на нем нал с приводом его вращения и нагружающкй узел, имеющий втулку, закрепленную на валу, тягу, одним концом закрепленную на втулке перпендикулярно оси нала, груз, эак-.

50 Э. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения проскальзывания катков, на внутренней поверхности направляю55 щей и боковой поверхности катков выполненЫ сопрягаемые зубья.

) 578571

1576571

D 22 27 H

Составитель Г. Савин

Редактор А. Лежнина Техред М.Ходанич Корректор 3. Лончакова

Заказ.1910 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101