Устройство для усталостных испытаний образцов на изгиб

 

Изобретение относится к испытательной технике Оно имеет целью обеспечить точную автоматическую регистрацию длины усталостной трещины, возникающей в образце , причем в качестве источников колебаний используются шаговые электродвигатели . Сущность изобретения в том, что устройство снабжено шунтом, включенным в обмотку двигателя, генератором напряжений , подсоединенным к шунту и связанным с генератором счетчиком импульсов. Изменение момента сопротивления вращению в связи с образованием трещины отражается на форме кривых тока в обмотке двигателя. Подробности этих кривых регистрируют в виде количества импульсов, снимаемых с генератора напряжений и счетчика. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (I I) (si)s G 01 и 3/32

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933219/28 (22) 04.03.91 (46) 07.06.93. Бюл. tk 21 (71) Кировский политехнический институт (72) 0.В.Дубров (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1682873, кл. G 01 N 3/32, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ

ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ HA ИЗГИБ (57) Изобретение относится к испытательной технике: Оно имеет целью обеспечить точную автоматическую регистрацию длины усталостной трещины, возникающей в обИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки качества материалов в металлургии и s машиностроении.

Цель изобретения — повышение точности за счет обеспечения слежения за ростом трещины в образце непосредственно по форме кривой тока в обмотках шаговых электродвигателей.

На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства. Здесь блок А, очерченный штриховой линией; включает основные элементы устройства, а блок Д— элементы, введенные в устройство согласно настоящему дополнительному изобретению. Устройство содержит два ШД-.1 и схему управления 2, обеспечивающую задание всей системе частоты реверсирования, максимального угла поворота валов двигателей, частоты вращения валов. Дополнительно введено шунтирующее сопротивление 3; напряжение с шунта-3, пропорциональное току в фазе ШД управляет генератором разце, причем в качестве источников колебаний используются шаговые электродвигатели. Сущность изобретения в том, что устройство снабжено шунтом, включенным в обмотку двигателя, генератором напряжений, подсоединенным к шунту и связанным с генератором счетчиком импульсов. Изменение момента сопротивления вращению в связи с образованием трещины отражается на форме кривых тока в обмотке двигателя.

Подробности этих кривых регистрируют в виде количества импульсов, снимаемых с генератора напряжений и счетчика. 1 ил. (ГУН-4), который преобразует колебания напряжения в унитарную последовательность импульсов на выходе. Количество и импульсов за один шаг вращения вала ШД подсчитывается счетчиком импульсов и поступает на ЦПУ 5. По изменению числа импульсов и судят об изменениях кривой тока в обмотке

ШД, а, имея предварительно построенную тарировочную зависимость между величиной и и длиной трещины, — определяют длину трещины в ходе испытания через заданные временные интервалы. Блок 6 на фиг. — усилитель сигнала с шунта и фильтр низкой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Исполнительному органу устройства—

ШД 1 от типовой схемы управления 2 задаются: максимальный угол поворота валов, частота реверсирования, а также шаговая частота вращения валов. В ходе циклического нагружения испытуемого образца в каждой фазе обмотки ШД 1 протекает ток, 1820291 характеризующийся определенной формой.

Эта форма соответствует величине момента сопротивления на валу ШД (1) при изгибании образца, еще не содержащего усталостного повреждения, т.е. имеющего конкретную изгибную жесткость.

На шунте 3,.поскольку он включен в фазу обмотки ШД, существует напряжение, . пропорциональное току в этой обмотке и, следовательно, указанной выше величине момента сопротивления вращению вала

ШД. Этим напряжением управляется ГУН 4, преобразующий сигнал с шунта 3 в униполярную последовательность импульсов. Период этих импульсов, а свою очередь, зависит от напряжения на шунте 3, и, поэтому, количество импульсов являются индикатором исходного физического параметра системы — момента сопротивления вращения вала ШД 1.

При возникновении усталостной трещины в испытуемом образце, снижаются его изгибная жесткость, и, следовательно, момент сопротивления на валу. Это мгновенно отражается на форме тока в обмотке ШД 1, в том числе и в той фазе ее, куда включен шунт 3. Напряжение на шунте изменяется, и, вслед за.ним — количество импульсов, в которые ГУН 4 преобразует это напряжение. Для определения длины образовавшейся в образце усталостной трещины необходимо регистрировать количество импульсов, вырабатываемых ГУН 4. Это делает автоматически счетчик 5. Нужная точность контроля длины трещины обеспечивается, кроме прочего, тем, что: в блок регистрации

Д,введен высокоомный усилитель с фильтром низкой частоты 6, чтобы минимизировать, влияние разброса низкочастотных колебаний параметров ШД на каждом шаге; весь блок Д подключается автоматически к шунту (3) всегда при одном и том же положении ротора ШД через достаточно малые интервалы времени (1..;5 с).

Счетчик 5, подсчитав количество импульсов, передает результат на ЦПУ, а сам после этого обнуляется и оказывается готовым к приему новой информации при очередном подключении блока Д к шунту 3.

Периодичность измерений и их продолжительность (частота включения счетчика)— могут быть организованы известными аппаратными или программными средствами, Зная периодичность подключения блока Д к шунту 3 и используя распечатанную информацию ЦПУ 5, строят график изменения числа импульсов во времени, сравнивают его с предварите",üíî полученной тарировочной зависимостью и судят 0,моменте возникновения трещины в образце или о ее длине. Таким образом, контроль усталостного повреждения испытуемого образца выполняется llpslMo в связи с изменением тока в обмотке ШД 1 без попыток измерять шаговую частоту вращения вала

ШД.

В ходе экспериментальной проверки заявляемого решения испытывали на усталость образцы из стали ОХ12Н10Т

10 толщиной 0,15 мм, шириной 10 мм. В качестве источников колебаний использовали двигатели марки ДШ-0,4А.

Для создания в образце иэгибных на15 пряжений 200 МПа установили максимальное значение угла поворота вала ШД, равное 67 град. Возбуждение ШД организовали в однофазном режиме. Сопротивление шунта-3 (фиг.) выбрали s 1 (один) Ом. Изме20 рения шаговой частоты вращения ШД не производили. К тому же учитывали, что шаговая частота — параметр для синхронных электродвигателей типа ШД вЂ” консервативный, мало зависящий от момента сопротив25 ления на валу (кн. Ф.M.Þôåðåâà—

Электрические машины автоматических устройств — М. "Высшая школа", 1988 г., с.102 и с.337).

В ходе испытания образца циклическим

30 чистым изгибом использовали заявленное техническое решение — контролировали образующуюся трещину по числу импульсов на выходе ГУН, пропорциональных изменеwe тока в фазе ШД, При изменении числа

35 импульсов на 3 удалось зафиксировать трещину минимальной длины 0,5 мм. Далее, путем периодического сравнения фактиче ской длины растущей трещины с колебаниями частоты импульсов на выходе ГУН, 40 построили тарировочную кривую для испытуемого класса материала, не прибегая к регистрации шаговой частоты вращения вала ШД.

Таким образом, заявляемое техниче45 ское решение дает преимущество: обеспе чивает автоматический точный контроль длины образующейся в образце усталодной трещины за счет непосредственного слежения формы кривой тока в обмотках

50 ШД, Формула изобретен ия

Устройство для усталостных испытаний образцов на изгиб, содержащее основание, две поворотные опоры с захватами для за55 щемления концов образца, установленные на основании источники колебаний, выполненные в виде шаговых электродвигателей, на валах которых закреплены соответствующие поворотные опоры, и связанную с электродвигателями систему управления, о т л и1820291 P70 8, 50ГЦ

Составитель П.Дубров

Техред М. Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор

Заказ 2026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности за счет обеспечения слежения формы кривой тока в обмотках электродвигателей за ростом трещины в образце, оно 5 снабжено шунтирующим сопротивлением, связанным с системой управления, генератором напряжений, вход которого подсоединен к шунтирующему сопротивлению, и подключенным к выходу генератора счетчиком импульсов.