CS240472B1

CS240472B1 - Pendulum impact testing machine's travel measuring device for notch and fracture toughness measuring

Info

Publication number: CS240472B1
Application number: CS844593A
Authority: CS
Inventors: Miloslav Stepita
Original assignee: Miloslav Stepita
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS459384A1

Abstract

Riešenie sa týká zariadenia na meranie dráhy skúšobného 'kyvadlového kladiva pre meranie vrubovej a lomovej húževnatosti a jeho podstata spočívá v tom, že pozostáva z osi kyvadla, na ktorej je kotúč opatřený otočným čapom, v ktorom je uchytená páka, ktorá prechádza cez volné otočný čap, na tyči,.ktorá je vedená v puzdrach je umiestnený valček, ktorý má zaskrutkovatelnú kruhovú doštičku, na tyči je ďalej upevnené teleso s kuželovou častou a ďalej pozostáva z kolíka, vedeného v puzdre, na ktorom je snímač dráhy a skrutka, vedená v telese.The solution concerns a measuring device of the test pendulum hammer for notch and fracture toughness measurement a its essence is that it consists from the axis of the pendulum on which the disk is provided a pivot pin in which the lever is attached, which passes through a free pivot pin, on the rod that is guided in the housing is located a roller that can be screwed a circular plate, the rod is further fixed body with conical part and on It consists of a pin, guided in the case, on the track sensor and the screw is guided in the body.

Description

Vynález sa týká zariadenia na meranie dráhy skúšobného kyvadlového kladiva pre meranie vrubovej a lomovej húževnatosti.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the path of a test pendulum hammer for measuring notched and fracture toughness.

Kyvadlové kladivá pre skúšanie odolnosti materiálov proti nárazovému zaťažovaniu v ohybe sú obyčajne určené pre meranie energie spotrebovanej na porušenie skúšobného telesa lomom. Zo spotrebovanej energie a z geometrických rozmerov skúšobného telesa sa dá určit vrubová húževnatosť.Pendulum hammers for testing the bending resistance of materials are generally intended to measure the energy consumed for fracture failure of a test specimen. Notch toughness can be determined from the energy consumed and the geometrical dimensions of the specimen.

Pře lepšie hodnotenie materiálových vlastností sa skúšobné kladivá doplňujú meracím systémom, ktorý umožňuje merať priebeh zaťažajúcej sily a priebeh dráhy kladiva. Dráha kladiva sa meria v mieste priehybu skúšobného telesa zaťažovaného na ohyb rázom. Z priebehu sily a dráhy je možné stanovit' dynamická lomovú húževnatosť.For better evaluation of material properties, the test hammers are complemented by a measuring system that allows to measure the course of the loading force and the course of the hammer path. The hammer path shall be measured at the point of deflection of the test specimen loaded by the impact bending. Dynamic fracture toughness can be determined from the course of force and travel.

Pre meranie dráhy sa doteraz použilo viacero metod. Často sa používajú optické metódy, ktorými sa meria dráha nárazového klinu kladiva. Optický systém sa obyčajne upevňuje na rám. kyvadlového kladiva, ktorý má nevýhodu v tom, že je vystavený otraso-m pri prerážaní skúšobného telesa a tým je ovplyvnená přesnost a spo-Iahlivosť optického spčsobu merania dráhy.To date, several methods have been used to measure the path. Optical methods are often used to measure the hammer impact wedge path. The optical system is usually mounted on a frame. a pendulum hammer, which has the disadvantage that it is subjected to shocks when piercing the test body and thus affects the accuracy and reliability of the optical path measurement method.

Iný sposob merania dráhy je založený na mechanickom vychíovaní snímača dráhy vačkou, umiestnenou blízko miesta nárazu na skúšobné teleso. Nevýhodou tohoto usporiadania je mechanický náraz na vychylovaciu vačku, ktorá musí byť preto robustná a s tým sú spojené problémy s urýchlovaním velkých zotrvačných hmot.Another way of measuring travel is based on the mechanical misalignment of the travel sensor by a cam located near the impact point on the specimen. A disadvantage of this arrangement is the mechanical impact on the deflection cam, which must therefore be robust and associated with the problems of accelerating large inertia masses.

Nevýhodou doteraz známých zariadení na meranie dráhy skúšobného kyvadového kladiva pre meranie vrubovej a lomovej húževnatosti sú odstránené zariadenim na meranie dráhy skúšobného kyvadlového kladiva podl'a vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že pozostáva z osi kyvadla, na ktorej je kotúč opatřený otočným čapom, v ktorom je uchytená páka,' ktorá prechádza cez vol'ne otočný čap, na tyči vedenej v dvoch puzdrach je umiestnený valček, ktorý má zoskrutkovatelnú vychyío-vaciu kruhovú doštičku, na tyči je dalej upevnené teleso s kuželovou častou. Zariadenie ďalej pozostáva z kolíka vedeného v puzdre, na ktorom je snímač dráhy a skrutka vedená v telese.A disadvantage of the prior art test pendulum hammer path measuring devices for measuring notched and fracture toughness is eliminated by the test pendulum hammer path measuring device according to the invention, which consists of a pendulum axis on which the disc is provided with a pivot, in which a lever extending through the free pivot pin is mounted on a rod guided in two bushes, a roller having a screw-on deflection ring plate is mounted, and a body with a conical part is further fixed on the rod. The device further comprises a pin guided in a housing on which the travel sensor and the screw are guided in the body.

Zariadenie na meranie dráhy podl'a vynálezu využívá otáčavý pohyb osi kyvadla na meranie dráhy kladiva v mieste nárazu. Kyvadlo pri svojom pohybe však vykonává podstatné váčšiu dráhu, ako je potřebná pre meranie. Preto je vhodné usporiadať meracie zariadenie tak, aby sa merala len časť dráhy kladiva, ktorá odpovedá okamihu tesne před nárazo-m na skúšobné teleso a nasledovného priehybu skúšobného telesa pri jeho nárazovom zaťažovaní.The travel measuring device according to the invention uses a rotary movement of the pendulum axis to measure the travel of the hammer at the impact location. However, the pendulum performs a substantially heavier travel than that required for measurement. Therefore, it is advisable to arrange the measuring device so that only the part of the hammer path that corresponds to the moment immediately before impacting the test body and the subsequent deflection of the test body under its impact load is measured.

Funkcia zariadenia podl'a vynálezu vyplývá z analýzy vlastností kyvadlového kladiva. Kyvadlové kladivo sa vyhotovuje tak, aby ťažisko kyvadla působilo na dráhe nárazu kladiva na skúšobné teleso. Pri splněni tejto podmienky sa celá energia kladiva uplatňuje pri deformácii skúšobného telesa a spotřebovaná energia kladiva sa může použit pre výpočet húževnatosti. Súčasne pri splnění tejto podmienky závěsné ložisko kladiva neprenáša žiadnu zložku nárazovej sily, nedochádza preto ani k mechanickej deformácii a je možné preto dráhu kladiva odvodit z uhla otočenia osi kyvadlového kladiva.The function of the device according to the invention results from the analysis of the properties of the pendulum hammer. The pendulum hammer shall be designed so that the center of gravity of the pendulum acts on the impact path of the hammer to the test specimen. When this condition is met, the entire hammer energy is applied to the deformation of the test specimen and the consumed hammer energy can be used to calculate the toughness. At the same time, when this condition is met, the hammer hinge bearing does not transmit any component of the impact force, therefore there is no mechanical deformation and it is therefore possible to derive the hammer path from the pivot angle of the pendulum hammer axis.

Na výkrese je na obr. 1 znázorněné zariadenie na meranie dráhy a na obr. 2 je znázorněný převod kruhovej dráhy na lineárnu dráhu.In the drawing, FIG. 1 shows a path measuring device and FIG. 2 shows the conversion of a circular path to a linear path.

Na osi kyvadla 16 je upevněný kotúč 1, na ktorom sa nachádza otočný čap2, v ktorom je uchytená páka 3, ktorá jedným koncem vykonává kruhovú dráhu a druhým k-o-nco-m vychyluje skrutkovateínú kruhovú doštičku 5, upevnenú na tyči 6 vo valčeku 15. Tyč 6 je vedená v puzdrach 7 a 8. Na tyči 6 je upevněné ďalšie teleso- 9, ktorého kuželová časť pri pohybe tyče 6 vychyluje kolík 10, vedený v puzdre 11. Kolík 10 stláča snímač dráhy 12, ktorého základná poloha sa dá nastavit skrutkou 13 vedenou v telese 14. Po překročení určitej dráhy kolík 10 ρ-rejde z kuželovej plochy telesa 9 na valcovú plochu a tým snímač dráhy 12 nebude viac stlačovaný, čím sa jednak zabráni jeho mechanickému poškodeniu a súčasne sa takto docieli obmedzenie celkového rozsahu merania dráhy. Snímač dráhy 12 može byť napr. sponový tenzometrický snímač dráhy, kto-rý má .elektrický analogový výstup a poskytuje elektrický signál úměrný dráhe kladiva a može sa použit pre záznam sily v závislosti na dráhe. V zariadení podl’a vynálezu je možné použit aj iný typ lineárneho snímača dráhy. Meracie zariadenie může byť doplněné dalšími prvkami, ako napr. pružinami pre zabezpečenie návratu naznačeného mechanizmu do pOvodnej polohy. Kruhová doštička 5 sa dá zaskrutkov-aním do valčeka 15, kto-rý je upevnený na tyči 6 nastavit tak, aby začiato-k záběru páky 3 bol tesne před začiatkom priehybu skúšobného telesa.On the axis of the pendulum 16 is fixed a disc 1, on which is located a pivot pin 2, in which a lever 3 is mounted which executes a circular path at one end and deflects the screw-on annular plate 5 mounted on a rod 6 in the roller 15. The rod 6 is guided in the sleeves 7 and 8. A further body 9 is mounted on the rod 6, the tapered part of which deflects the pin 10 guided in the housing 11 as the rod 6 moves. The pin 10 pushes the travel sensor 12 whose basic position can be adjusted 13 in the body 14. Upon crossing a certain path, the ρ-ejector pin 10 from the conical surface of the body 9 to the cylindrical surface and thus the path sensor 12 will no longer be compressed, thereby preventing mechanical damage while limiting the overall path measurement range. The travel sensor 12 may be e.g. a clip strain gauge travel sensor having an electrical analog output and providing an electrical signal proportional to the travel of the hammer and can be used to record force versus travel. Another type of linear travel sensor may also be used in the device of the invention. The measuring device may be supplemented with other elements, such as e.g. springs to ensure that the indicated mechanism returns to its original position. The annular plate 5 can be screwed into a roller 15, which is mounted on the rod 6, so as to start engaging the lever 3 just before the start of the test body deflection.

Sposob převodu kruhovej dráhy na lineárnu dráhu je nasledovný. Kruhová dráha K_t má střed otáčania A a poloměr R. Na kruhovej dráhe K, vo zvoleno-m bode B je. upevněná páka 3, ktorej druhý koniec je označený písmenom D. Páka 3 prechádza vždy cez bod E. Ak sa bod B pohybuje pokruho-vej dráhe K_b bod D opisuje křivku K₂. V určitom okamihu bod D na krivke K₂je vzdialený o dížku y od osi prechádzajúcej bodm-i AE.The method of converting a circular path to a linear path is as follows. The circular path K _t has a turning center A and a radius R. On the circular path K, at the selected point B is. a fixed lever 3, the other end of which is designated by the letter D. The lever 3 always passes through point E. If point B moves in a circular path K _b point D describes the curve K ₂ . At some point, the point D on the curve K ₂ is spaced by the distance y from the axis passing through the point i-AE.

Vynesením vzdialenosti y‘ v závislosti na uhle φ poloměru R kruhovej dráhy sa vytvoří křivka K₃, na ktorej je znázorněný bod D vo vzdialenosti y‘ od osi. V okolí priesečníka křivky K₃ s osou je možné křivku K₃ nahradil priamkou. Možno pret» kru240472 hovú dráhu v malom úseku nahradit lineárnou dráhou.By plotting the distance y 'as a function of the angle φ of the radius R of the orbit, a curve K ₃ is formed, at which point D is shown at a distance y' from the axis. At the intersection of the K ₃ curve with the axis, the K ₃ curve can be replaced by a straight line. It is possible to replace the track in a small section with a linear track.

Claims

PEEDMET

Apparatus for measuring the tensile pendulum hammer path for measuring notched and fracture toughness, characterized in that it consists of a pendulum axis (16) on which the disc (1) is provided with a pivot pin (2) in which the lever (3) is mounted which passes through the free pivot pin (4) on the rod (6) which is guided in the bushings

OF THE INVENTION (7, 8), a roller (15) having a screw-on annular plate (5) is disposed, a body (9) with a conical portion is further attached to the rod (6) and further comprises a pin (10) guided in the housing (11), in which the travel sensor (12) and the screw (13) are guided in the body (14).