RU1777040C - Устройство дл испытаний на усталость - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к устройствам дл  усталостных испытаний образцов материалов . Цель изобретени  - повышение точности задани  частоты колебаний путем регулировани  величины осевой составл ющей нагрузки на образец. Устройство содержит основание, соосные пассивный и активный захваты, соединенный с последним диск с  кор ми и силовозбудитель в виде расположенных по окружности электромагнитов , установленных по разные стороны диска. В устройстве введен дополнительный электромагнит,  корь которого установлен на диске соосно с ним, сер- дечник размещен на основании, поверхность  кор , обращенна  к сердечнику , выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическа  выемка, а центры этих сферических поверхностей и выемки расположены на геометрической оси диска. 1 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к устройствам дл  усталостных испытаний образцов материалов .

Известны многочисленные конструкции машин, установок и стендов с механическим , электромеханическим, гидравлическим и пневматическим возбуждением динамических нагрузок (Испытательна  техника: Справочник. В 2-х кн./Под редакцией В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1982). Большинство из них сложны по конструкции , громоздки, имеют большое число движущихс  деталей и узлов трени , создают сильный шум при работе, имеют высокое энергопотребление.

Перечисленные недостатки в значительной степени устран етс  за счет применени  электрических систем возбуждени  (электромагнитные, электродинамические , магнитострикционные и др.) и резонансного режима работы. Однако в последнем случае испытани  образца определенного типоразмера можно проводить только на фиксированной (резонансной)частоте , что ограничивает применение таких устройств при осуществлении программных (блочных) и ускоренных режимов нагруже- ни .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  установка дл  испытаний на усталость (авт. св. СССР № 1375993. кл. . G 01 N 3/38, 1988), имеюща  корпус, элемент креплени  образца, подвижную траверсу и систему электромагнитного

VI VI VI О 4 О

нагружени , включающую блок питани , электромагниты и блок.управлени .

Недостатком этого устройства  вл етс  фиксированна  частота нагружени  (резонансна ), что ограничивает возможность изменени  и настройки частотных параметров при программных испытани х. Дл  образцов малой жесткости вследствие низкой собственной частоты увеличиваетс  врем  испытаний.

Цель изобретени  - повышение точности задани  частоты колебаний образца путем регулировани  величины осевой составл ющей нагрузки на образец.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, с.одержащее основание, установленный на нем пассивный и соос- ный с ним активный захваты образца, соединенный с последним диск с  корем, закрепленными по окружности диска, и си- ловозбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных электромагнитов с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ними, снабжено дополнительным электромагнитом,  корь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник установлен на основании, поверхность  кор  обращенна  к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к ней торцовой поверхности сердечника выполнена сферическа  выемка, а центры этих сферических поверхности и выемки расположены на геометрической оси диска.

Повышение точности задани  частоты колебаний образца достигаетс  за счет бесконтактного приложени  к образцу осевого усили , которое создаетс  дополнительным электромагнитом. Кроме того, данный эффект обеспечивает ускорение испытаний за счет увеличени  резонансной частоты нагружени ,

Расширение эксплуатационных возможностей достигаетс  при этом за счет бесконтактного приложени  к образцу осевого усили , которое создаетс  дополнительным электромагнитом. Это приводит к изменению собственных частот колебаний образца. Данный эффект позвол ет, во-первых , точно задавать частоту при проведении программных усталостных испытаний, когда параметром  вл етс  частота нагружени , и, во-вторых, осуществл ть ускорение испытаний за счет увеличени  резонансной частоты нагружени .

В случае изгибных колебаний стержн  наличие раст гивающей продольной силы приводит к увеличению собственных частот, а при действии сжимающего продольного усили  - к уменьшению. Так, перва  собственна  частота жестко заделанного консольного стержн  измен етс  согласно следующему уравнению (см. Вибраци  в технике: Справочник. В 6-ти томах. - М., 1978. - Т. 1,352 с.):

5PI 14EI

(D

где ою - собственна  частота стержн  без учета продольной силы;

Р - продольна  раст гивающа  (сжимающа ) сила;

I -длина стержн ;

EI - изгибна  жесткость стержн .

Принципиальна  схема предлагаемого

устройства показана на чертеже.

Образец 1 одним концом консольно закреплен в пассивном захвате 2, расположенном на основании 3. На другом конце образца 1 с помощью активного захвата 4

установлен диск 5 с  кор ми 6, закрепленными по окружности диска. Силовозбуди- тель состоит из расположенных по окружности диска соосных электромагнитов 7 с сердечниками, обращенными к диску , который размещен между ними. Коаксиально оси образца 1 установлен дополнительный электромагнит, сердечник 8 которого расположен на основании 3, а  корь 9 - на диске- 5. Торцовые (рабочие)

поверхности сердечника 8 и  кор  9 выполнены по сферическим поверхност м, центры которых лежат на геометрической оси диска 5. Сердечник 8 может перемещатьс  по оси образца 1 относительно основани  3

винтовым механизмом 10.

Устройство работает следующим образом .

При проведении испытаний на циклический круговой и плоский изгиб в работу с помощью коммутирующего устройства поочередно включаютс  диаметрально противоположные пары электромагнитов 7, установленные с разных сторон диска 5.

При этом частота переключени  соответствующих пар электромагнитов 7 подбираетс  равной собственной частоте колебаний образца 1. чем и обеспечиваетс  резонансный режим работы устройства, Дл  повышени  точности задани  резонансной частоты колебаний образца при проведении программных испытаний или с целью обеспечени  ускоренных испытаний в работу включаетс  дополнительный электромагнит

посто нного тока, состо щий из сердечника 8 и  кор  9. С помощью этого электромагнита в образце бесконтактно создаетс  осевое усилие раст жени , в результате чего увели- чиваетс  его собственна  частота колебаний . За счет выполнени  торцовых поверхностей сердечника 8 и  кор  9 сферическими зазор в электромагнитной системе, а следовательно, и величина осевого усили  при изгибных колебани х поддерживаютс  посто нными.

Регулировка величины осевого усили , определ ющего резонансную частоту испытаний , производитс  путем изменени  тока, протекающего через обмотку сердечника 8 электромагнита, и величины зазора в электромагнитной системе (между сердечником 8 и  корем 9)с помощью винтового механизма 10.

Пример. Дл  плоского стального, консольно закрепленного образца толщиной h 0.4 мм и длиной I 40 мм (EI 23100 Н/мм2) зависимость первой собственной частоты от величины приложенного осевого усили  Р по формуле (1) имеет вид

5P-4F 14-23100

woVi ±o,025P

При раст гивающей силе Р 100 Н имеют (о 1,87 сао, т.е. собственна  (резонансна ) частота увеличиваетс  на 87%.

Дополнительное напр жение раст жени  при этом будет пренебрежимо мало (не более 10 Н/мм ).

Изобретение обеспечивает возможность проведени  программных и ускоренных испытаний , т.е. расшир ет эксплуатационные возможности устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  испытаний на усталость, содержащее основание, установленный на

   нем пассивный и соосный с ним активный захваты образца, соединенный с последним диск с  кор ми, закрепленными по окружности диска, и силовозбудитель в виде расположенных по окружности пар соосных

   электромагнитов с сердечниками, обращенными к диску, который размещен между ним, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности задани  частоты колебаний образца путем регулировани  величины осевой составл ющей нагрузки на образец, устройство снабжено дополнительным электромагнитом,  корь которого установлен на диске соосно с ним, сердечник установлен на основании, поверхность

    кор , обращенна  к сердечнику, выполнена сферической, на обращенной к ней торцевой поверхности сердечника выполнена сферическа  выемка, а центры этих сферических поверхности и выемки расположены

   на геометрической оси диска.

   9 ,s to