CZ24720U1 - Zařízení pro únavové zkoušky ohybem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro únavové zkoušky ohybem, zejména pro analýzu a sledování konstrukčních vrubů na únosnost a životnost obráběných součástí.

Dosavadní stav techniky

Stávající zařízení pro zkoušky únavy ohybem, které slouží k analýze a sledování konstrukčních vrubů na únosnost a životnost obráběných součástí jsou tvořena hnacím vřetenem a opěrným ložiskem. Uprostřed zkoušené tyče je zavěšeno závaží nebo působí zatěžovací síla, která vyvozuje střídavý ohyb při rotaci tyče. Jiný typ zkušebního zařízení není znám.

Nevýhodami uvedeného zařízení je maximální zatížení ve středu zkušební tyče v místě uložení zatížení. U zkoušených tyčí opatřených konstrukčním vrubem dochází v místě vrubu k maximálnímu zatížení a vzniká problém s uložením závaží aniž by bylo ovlivněno místo vrubu. Vrub může být umístěn mimo oblast závaží, ale je nutno přepočítávat zatížení do místa vrubu a je diskutabilní objektivita zkoušky.

Konstrukce zařízení je poměrně jednoduchá, jedná se o uložení zkušební tyče na jedné straně v ložisku a na druhé straně v upínací části pohonu. Změna zatížení se vyvozuje změnou závaží zavěšeného na ložisku umístěném uprostřed tyče. Konstrukčně je nutno fixovat polohu ložiska se závažím. Zkouška neodpovídá reálnému zatížení skutečné součásti, vykazuje však porovnatelné výsledky pro Wóhlerovu křivku únavy a stanovení meze únavy. Pro součásti opatřené vrubem není zkouška vhodná. Při použití zařízení musí být dále zajištěno závaží a středové uchycení při lomu zkušební tyče tak, aby nedošlo k úrazu nebo poškození zařízení. Zatížení proto bývá vyvozováno hydraulicky a tím se výrazně komplikuje. Potom však při prasknutí tyče dochází k přerušení zatěžujícího tahu.

Současná zařízení používají buď průhybu zkušební tyče pomocí natočení upínacích hlav pri je25 jich rotaci, nebo zatěžování zkušební tyče zatížením ve středu vzorku případně ve dvou místech vzorku. Uvedená zařízení jsou vyráběna v zahraničí.

V prvním případě se jedná se specificky zatížený zkušební vzorek, deformace tyče je vyvolána natočením upínacích hlav vzorku pri jejich současné rotaci. Natočení je vytvářeno mechanismem v několika možných úhlech. Výhodou je poměmá snadnost zkoušky včetně upínání zkušebního vzorku. Nevýhodou je specifické zatížení, které neodpovídá reálnému ohybu za rotace součástí strojů. Zařízení nelze použít pro analýzu vzorků opatřených konstrukčním vrubem.

Druhý typ zařízení modeluje typické případy únavové zkoušky ohybu za rotace. Jedná se o poměrně složité zařízení, jehož výhodou je velký rozsah zatížení. Pres možnost realizace zkoušek ohybem za rotace není ani toto zařízení vhodné k analýze a únavovým zkouškám součástí opatře35 ných konstrukčními vruby. Zatížení by muselo působit v místě vrubu, což by zkreslovalo výsledek zkoušky. V tomto případě by se muselo jednat o bodové zatížení, což není zařízení schopné realizovat.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro únavové zkoušky ohy40 bem, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že je tvořeno ložem s elektromotorem s hnacím vřetenem opatřeným excentrickou přírubou a upínacím hrotem pro upnutí zkušební tyče, přičemž u upínacího hrotu je umístěna klec s pouzdrem pro sevření zkušební tyče a tříosý snímač sil pro monitorování průběhu zatížení v obou zatěžovacích osách pohybu.

Příruby mají s výhodou různou excentricitu od 0,5 až po 5 mm. Elektromotor má ve výhodném provedení plynulou regulaci otáček.

- 1 CZ 24720 Ul

Zkušební tyč může být opatřena vrubem pro zkoušku únavy vrubových součástí. Tvar a velikost vrubu nejsou pro průběh zkoušky problémem.

Zařízení pro zkoušky únavy ohybem podle tohoto technického řešení slouží k analýze a sledovém konstrukčních vrubů na únosnost a životnost obráběných součástí, dále pro analýzu vlivu výroby vrubu a kvality zpracování součásti na únavové vlastnosti materiálu. Snímače monitorují průběh zatížení v obou zatěžovaných osách při ohybu. Příruby jsou vyměnitelné s různou velikostí excentricity, například 0,5; 1; 2; 3 mm. Řízení elektromotoru je plynulé a lze použít Širokého časového zatížení součásti. Pri opatření zkoušené součásti konstrukčním vrubem, je možno zkoušet vliv různého provedení vrubů, různé výrobní technologie na životnost takto zatěžovaných io dílů. Zařízení je možné využít i pro běžné cyklické zkoušky ohybem.

Zařízení je složitější v porovnání s dosud používanými druhy zařízení. S tím však souvisí opakovatelnost, šíře využití a vysoké přiblížení skutečnému průběhu zatížení u reálných součástí. Cena zařízení není výrazně odlišná od dosud používaných zařízení, největší část tvoří snímací soustava včetně zesilovačů a přenosu do počítače. Zařízení má bezporuchový provoz, vysokou bezpečnost pri spínači vypínajícím pohon v době poklesu zatížení na 10 %. Zařízení má vysokou životnost, ta je závislá na kvalitě snímačů a kvalitě upínacího pouzdra. Zařízení vykazuje vysokou přesnost vyvozenou tuhou konstrukcí a kvalitou snímačů. Využitelnost zařízení je širší oproti dosud používaným konstrukcím, zkušební tyče s konstrukčními, technologickými vruby, bez vrubů, různými způsoby opracování s jednoduchým způsobem výroby zkušební tyče - v základním prove20 dění rotační součást bez dalších prvků.

Objasnění obrázků na výkresech

Zařízení pro únavové zkoušky ohybem podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení v nárysu a na obr. 2 je znázorněn bokorys zařízení.

Příklady uskutečnění technického řešení

V rámu i zařízení je uchyceno pomocí kloubového vodorovného třmene 7 a kloubového svislého třmene 8 vodicí pouzdro 4. Do vodícího pouzdra 4 je vsunuta jedna část zkušebního tělesa 3, druhá část zkušebního tělesa 3 je vložena do ložiska excentrické příruby 2. Excentrická příruba 2 je poháněna elektromotorem s plynulou změnou otáček nebo elektromotorem prostřednictvím převodovky. Průběh zatížení do lomu zkušebního tělesa 3 je zaznamenáván prostřednictvím snímače 6 ve směru vodorovné osy X a prostřednictvím dalšího snímače 5 ve směru svislé osy Y. Signál ze snímačů 6 a 5 je přiváděn do zesilovače a vizualizován nebo zaznamenáván pomocí počítače a dále analyzován.

Příkladné zařízení pro únavové zkoušky ohybem je tvořeno rámem 1 s elektromotorem s hnacím vřetenem opatřeným excentrickou přírubou uvnitř níž je ložisko pro uložení a upnutí jedné strany zkušebního tělesa 3 v podobě tyče. Vodicí pouzdro 4 je umístěno v kleci 9, která je spojena vodorovným třmenem 7 a svislým třmenem 8 s rámem i zařízení. Do čela vodícího pouzdra 4 je vloženo rychloupínací pouzdro 10 pro upnutí zkušebního tělesa 3, Svislý třmen 8 a vodorovný třmen 7 obsahují tříosý snímač sil Kistler pro monitorování průběhu zatížení v obou zatěžova40 ných osách pohybu. Příruby 2 mají excentricitu odstupňovanou po 0,5 mm. Elektromotor má regulaci otáček pomocí převodovky.

Zkušební těleso 3 může být opatřeno vrubem pro zkoušku únavy vrubových součástí.

Rozměr rámu I pro upevnění třmenů 7 a 8 má velikost 500 χ 350 mm. Excentrická příruba 2 má průměr 200 mm s uvnitř vloženým ložiskem SKF 2307. Do ložiska je vkládáno zkušební těleso 3 v podobě tyče o průměru 30 mm. Zkušební těleso 3 má délku 320 mm, sevření druhého konce zkušebního tělesa 3 je provedeno rychloupínacím pouzdrem W Spieth 8504. Zkušební tělesa 3 tyče mohou být z oceli i neželezných kovů, hladké nebo s vruby.

-2CZ 24720 Ul

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro únavové zkoušky ohybem podle tohoto technického řešení nalezne použití při analýze a sledování vlivu konstrukčních vrubů na únosnost a životnost obráběných součástí. Zařízení je možné využít pro běžné cyklické zkoušky materiálu ohybem, lze použít pro zkoušky při záměně materiálu v konstrukci k porovnání jeho dynamických vlastností, při zjišťování vlivu zpracování materiálu na jeho únavové vlastnosti.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro únavové zkoušky ohybem, vyznačující se tím, že sestává z rámu (1) s elektromotorem s hnacím vřetenem opatřeným excentrickou přírubou (2) a vodicím pouzdio rem (4) pro upnutí zkušebního tělesa (3), přičemž vodicí pouzdro (4) je umístěno v kleci (9) a ve vodicím pouzdru (4) je umístěno upínací pouzdro (10) pro sevření zkušebního tělesa (3) a ke kleci (9) je připojen vodorovný třmen (7) a svislý třmen (8), které jsou opatřeny tříosými snímači sil pro monitorování průběhu zatížení v obou zatěžovacích osách pohybu s rámem (1) zařízení.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že příruba (2) má excentricitu 0,5

   15 až 5 mm.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že upínání zkušebního tělesa (3) je tvořeno kuželovou dutinou.
4. 4. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že spojení klece (9) s rámem (1) zařízení je tvořeno kloubovými třmeny.

   20
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že elektromotor je opatřen regulací pro plynulou změnu otáček.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačuj' ící se tím, že zkušební těleso (3) je v podobě tyče a je opatřeno vrubem pro zkoušku únavy vrubových součástí.

   25 1 výkres