Машина для випробувань на багатоциклову втому зразків при чистому згині з крученням

1 Машина для испытаний на многоцикловую усталость образцов при чистом изгибе с кручением, содержащая станину, шарнирно закрепленные на ней опоры с захватами и механизмы силового Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при определении характеристик сопротивления усталости конструкционных материалов Известна машина для испытаний на усталость при изгибе с кручением [1] (аналог), которая содержит, как и заявляемая, узлы закрепления образца и детали передачи динамических нагрузок от инерционных нагружателей Циклический изгибающий момент возбуждается вращением грузов, расположенных по обе стороны образца, а циклический крутящий момент возбуждается посредством вращения грузов, расположенных на периферии диска, связанного через промежуточный вал с образцом К недостаткам этой машины следует отнести - невозможность варьирования уровнем нагрузок в процессе испытаний, - переменный момент сопротивления образца по углу поворота грузов является причиной неустойчивого режима работы машины, усугубляющегося при развитии усталостного разрушения, - колебания нагружаемой системы, а вместе с ней и вращающихся грузов, вызывают появление неучитываемых гироскопических моментов, являющихся дополнительной причиной неустойчивости работы машины Наиболее близкой к достигаемому результату является машина (прототип), описанная в [2] В воздействия, кинематически связанные с нагружателями перемещений, отличающаяся тем, что механизм нагружения образца изгибающим моментом выполнен в виде двух симметричных рычагов, расположенных параллельно оси образца, а механизм нагружения крутящим моментом - в виде рычага, расположенного нормально к оси образца 2 Машина по п 1 отличающаяся тем, что, для исключения взаимного влияния нагрузок, ось рычага механизма нагружения крутящим моментом совпадает с осью шарнирной опоры указанной машине образец подвергается циклическому чистому изгибу при его вращении посредством перемещения конца входного вала нагружаемой системы В результате образец изгибается в шаровом шарнире, центр которого совпадает с центром минимального поперечного сечения образца Постоянный крутящий момент приложен к образцу через механическую передачу и промежуточный вал Нагружающая система машины позволяет также прикладывать к образцу постоянную растягивающую либо сжимающую силу Основной недостаток этой машины состоит в том, что испытаниям могут быть подвергнуты только образцы, поперечное сечение которых имеет форму круга Если поперечное сечение образца отличается от круга, то его усталостное разрушение будет происходить в направлении с наибольшим моментом сопротивления, т е заданное концу входного вала, нагружаемой системы перемещение однозначно определит напряжения в минимальном поперечном сечении образца, тем больше, чем больше его жесткость или момент сопротивления по углу поворота шпинделя нагружателя, в то время как условия испытаний, как правило, требуют разрушения по минимальному поперечному сечению образца Другой недостаток данной машины состоит в том, что минимальное поперечное сечение образ (О (О (О 44666 ца находится внутри полости шарового шарнира, определяемую конкретным исследованием в меспоэтому исследование кинетики усталостного разте разрушения с целью оценки влияния на харакрушения затруднительно теристики сопротивления усталости технологичеК недостаткам названной машины относится ских или конструктивных факторов кольцевых также и то, что из прикладываемых нагрузок тольнадрезов, поперечных отверстий, шпоночных како изгибающий момент является циклическим, навок и т д Форма поперечного сечения образца вследствие чего она имеет ограниченное примене связана с кинематикой машины и ею не огранение ничена В основу предлагаемого изобретения поставМашина работает следующим образом лена задача создания машины для испытаний на Возбудитель 2 получает вращение от элекмногоцикловую усталость образцов при чистом тродвигателя 18 через клиноременную передачу изгибе с кручением, позволяющей применять об19 и с помощью шатуна 4, рычага 5, шатунов 6 и разцы с различной формой поперечного сечения, рычагов 1 нагружает образец 3 изгибающим модопускающей исследование кинетики усталостноментом РедукторИ передает вращение возбудиго разрушения и обеспечивающей циклическое телю 10, который посредством шатуна 12, рычага изменение как изгибающего, так и крутящего мо13 нагружает образец 3 крутящим моментом При ментов этом цилиндрическая направляющая 15 не препятствует осевым перемещением вала 14, котоПоставленная задача решается созданием рые возникают при действии изгибающего моменмеханизмов нагружения образца в виде двух симта Варьирование амплитуды задаваемых метричных рычагов, расположенных параллельно перемещений производится при помощи мехаоси образца и виде рычага, расположенного норнизма изменения эксцентриситета в возбудителях мально к оси образца Причем для исключения перемещений, изменение частотной хавзаимного влияния нагрузок, ось рычага мехарактеристики нагружающей системы - путем поднизма нагружения крутящим моментом совпадает бора передаточного числа редуктора 11, причем с осью шарнирной опоры При действии нагрузок изменение частоты возбудителя 10 происходит во всех поперечных сечениях образца изгибаюпри неизменной частоте возбудителя 2 Фазовое щий момент имеет одинаковое значение Это дает соотношение изгиба и кручения определяется возможность получать принципиально новые реначальным положением кривошипных механизмов зультаты благодаря равномерной напряженности возбудителей 2 и 10 образца На представленном чертеже изображена киИзмерение нагрузок производится при помонематическая схема машины для испытаний на щи тензорезисторов, расположенных на динамоусталость образцов чистым изгибом с кручением метрическом валу 17 по упругой деформации последнего Машина содержит станину 1, на которой размещены электродвигатель 18, устройства для наСопоставительный анализ с прототипом покагружения образца 3 циклическим изгибающим мозывает, что заявляемая машина обладает сущементом, состоящие из регулируемого ственными признаками, отличающими ее от прокривошипного возбудителя 2, связанного при пототипа Так, разработанная система мощи шатуна 4, рычага 5, шатунов 6 и рычагов 7 с независимого, нагружения образцов изгибающим захватами 8 и 9, устройство для нагружения оби крутящим моментами выполнена по статически разца 3 циклическим крутящим моментом, которое определимой схеме, что повышает метрологичесостоит из кривошипного возбудителя 10 и соеский уровень усталостных исследований, а воздиняющего возбудители редуктора И с изменяеможность варьирования уровнями нагрузки примым передаточным отношением Кривошипный ближает условия испытаний к эксплуатационным возбудитель 10 посредством шатуна 12 и рычага Характеристики усталости, полученные при таких 13 соединен с валом 14 Вал 14 расположен в цииспытаниях, могут быть использованы для оценки линдрической направляющей 15, которая устаресурса изделия новлена в шарнирах 16 Захват 9 жестко укреплен Источники информации на динамометрическом валу 17, корпус которого 1 Е Siebel "Handbuch der Werkstoffprufung" через шарниры 16 закреплен на станине Springer-verlag -Berlin, 1958 -S 221 Образец 3 установлен в захватах 8, 9 строго 2 Патент США № 3605488 по н кл 73-100 за по оси динамометрического вала 17 и вала 14 1971 г Образец 3 имеет форму поперечного сечения, 44666 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90