RU1820289C

RU1820289C - Facility for axial-loading fatigue tests of material specimens

Info

Publication number: RU1820289C
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Власов
Original assignee: Ухтинский индустриальный институт
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1993-06-07

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике, в частности к установкам дл испытани образца материала на усталость при осевом нагружении. Цель изобретени - расширение диапазона нагрузок за счет обеспечени нагружени образца раст жением с последующим сжатием, только раст жением или только сжатием как при ударном нагружении, так и при циклическом нагружении с любым периодом. Установка содержит корпус 1, установленное на нем устройство дл периодического подъема груза 2, вл ющегос возбудителем ударной нагрузки, и кривошипно - шатунный механизм с приводом 23, предназначенный дл возвратно поступательного перемещени клина 18. В клине 18 выполнены два фасонных паза 24 и 25, в которых размещены ролики 26 и 27, передающие свои перемещени через соответствующие т ги 32 и 33 соответствующим пружинам 37 и 42, которые нагружают образец 35 раст жением с последующим сжатием, только раст жением или только сжатием ударной нагрузкой, если перемещение клина 18 вызываетс падающим грузом 2, или циклическими нагрузками , если перемещение клина 18 вызываетс кривошипно-шатунным механизмом . 2 ил. 7 3 00 ГО О N3 00 юThe invention relates to a test technique, in particular to apparatus for testing a material sample for axial loading fatigue. The purpose of the invention is to expand the load range by providing tensile loading of the sample followed by compression, only tension or compression only, both under shock loading and under cyclic loading with any period. The installation comprises a housing 1, a device mounted thereon for periodically lifting the load 2, which is the causative agent of the shock load, and a crank mechanism with a drive 23, designed to reciprocate the movement of the wedge 18. In the wedge 18 there are two shaped grooves 24 and 25, in which are placed rollers 26 and 27, transmitting their movements through the corresponding rods 32 and 33 to the corresponding springs 37 and 42, which load the sample 35 with tension followed by compression, only tension or only compression shock narrow, if the movement of the wedge 18 is caused by a falling weight 2, or cyclic loads, if the wedge 18 is caused by movement of a crank mechanism. 2 ill. 7 3 00 GO O N3 00 th

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, в частности к установкам дл испытани образца материала на усталость при осевом нагружении.The invention relates to a test technique, in particular to apparatus for testing a material sample for axial loading fatigue.

Цель изобретени - расширение диапазона нагрузок за счет обеспечени нагруже- ни образца раст жением с последующим сжатием, только раст жением или только сжатием как при ударном нагружении, так и при циклическом нагружении с любым периодом .The purpose of the invention is to expand the range of loads by providing sample loading by stretching followed by compression, only stretching, or only compression both under shock loading and under cyclic loading with any period.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (устройство передачи нагрузки на образец).Figure 1 presents a diagram of the proposed installation, front view; figure 2 - section aa in figure 1 (device for transmitting the load on the sample).

Установка содержит корпус 1, возбудитель ударной нагрузки в виде падающего груза 2 с направл ющими 3. гибкую т гу 4, одним концом соединенную с грузом 2, охватывающую блок 5 и другим концом закрепленную на барабане 6, на валу которого закреплено ведомое зубчатое колесо 7, наход щеес а периодическом зацеплении с ведущим зубчатым колесом 8, на котором на части зубчатого венца имеетс гладка выборка , дл периодического подъема груза 2 привод 9, состо щий из мотор-редуктора, на выходном валу которого закреплено ведущее зубчатое колесо 8. Груз 2 соединен гибкими т гами 10 с пружинами 11 в средней части с направл ющей 12, в которой выполнены отверсти 13 дл размещени в них фиксатора 14, соедин ющего упор 15 в виде кольца с направл ющей 12. Пружины 11 соединены с корпусом пружинами 16. Направл юща 12 имеет жестко соединенный с ней ограничитель 17 и соединена с клином 18, который другим концом соединен с второй направл ющей 19. Эта направл юща соединена чедез ось 20 и шатун 21, состо щий из двух частей дл регулировани его длины , с кривошипом 22, закрепленным на валу привода 23 дл возвратно-поступательного перемещени клина 18.The installation comprises a housing 1, a shock driver in the form of a falling load 2 with guides 3. a flexible rod 4, connected at one end to a load 2, covering the block 5 and the other end mounted on a drum 6, on the shaft of which a driven gear 7 is fixed, which is periodically engaged with the driving gear wheel 8, on which a smooth selection is made on the part of the gear rim, for the periodic lifting of the load 2, the drive 9, consisting of a gear motor, on the output shaft of which the driving gear wheel 8 is fixed. Load 2 s it is single by flexible rods 10 with springs 11 in the middle part with a guide 12, in which holes 13 are made for receiving a latch 14 in them, connecting the stop 15 in the form of a ring with a guide 12. The springs 11 are connected to the housing by springs 16. The guide 12 has a limiter 17 which is rigidly connected to it and is connected to a wedge 18, which is connected to the second rail 19 by the other end. This rail is connected via an axis 20 and a connecting rod 21, consisting of two parts for adjusting its length, with a crank 22 fixed on the drive shaft 23 dl positive movement of the wedge 18.

8 клине 18 выполнены фасонные пазы 24 и 25, одни участки которых параллельны продольной оси клина, а другие параллельны между собой и наклонены к оси клина в сторону образца. В фасонных пазах размещены с малым зазором ролики 26 и 27. Эти ролики установлены на соответствующих ос х 28 и 29 и могут на них вращатьс при перемещении по поверхности фасонного паза. Оси 28 и 29 с распорными втулками 30 и 31 соединены с соответствующими т гами 32 и 33, расположенными в отверсти корпуса . К т ге 33 прикреплен захват 34 образца 35. Т га 32 состоит из двух стержней, соединенных планкой 36, к которой прикреплены одними концами пружины раст жени 37. Другими концами эти пружины соединены со стержнем 38, свободно перемещающимс в продольном пазу 39 т ги 40 и периодически взаимодействующим с этой8 wedge 18 made shaped grooves 24 and 25, some sections of which are parallel to the longitudinal axis of the wedge, while others are parallel to each other and are inclined to the axis of the wedge in the direction of the sample. Rollers 26 and 27 are placed in the shaped grooves with a small clearance. These rollers are mounted on the respective axes 28 and 29 and can rotate on them when moving along the surface of the shaped groove. Axes 28 and 29 with spacer sleeves 30 and 31 are connected to respective rods 32 and 33 located in the openings of the housing. Clamp 34 is attached to clamp 33 of sample 35. Clamp 32 consists of two rods connected by a bar 36 to which are fastened by one end of the tension spring 37. The other ends are connected to a rod 38 that moves freely in the longitudinal groove of the 39 bar 40 and periodically interacting with this

т гой, соединенной с захватом 41. Между пружинами раст жени 37, параллельно им, установлена пружина сжати 42, упирающа с одним концом в т гу 40, а другим - в регулировочный винт 43, установленный вa rod connected to the gripper 41. Between the tension springs 37, parallel to them, a compression spring 42 is installed, abutting at one end in the rod 40, and the other - in the adjusting screw 43 installed in

планке 36,bar 36,

Установка работает следующим образом. Устанавливают образец 35 в захваты 34 и 41. Перемещением планки 36 относительно т ги 32 выбирают люфт в пружинах 37, аInstallation works as follows. Set the sample 35 in the grippers 34 and 41. By moving the bar 36 relative to the rod 32, a play in the springs 37 is selected, and

винтом 43 - в пружине 42.screw 43 - in the spring 42.

Дл создани циклического нагружени образца 35 отсоедин ют т ги 10 от направл ющей 12.To create a cyclic loading of the sample 35, the rods 10 are disconnected from the guide 12.

Дл создани циклического раст жени To create cyclic stretching

с последующим сжатием устанавливают такой радиус кривошипа, чтобы клин 18, перемеща сь из одного крайнего положени в другое, прошел путь, равный За. Затем устанавливают клин 18 в крайнее верхнее положение (по чертежу) и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 был незначительный зазор. Упор 15 поднимают выше (по чертежу ) и соедин ют фиксатором 14 со следующим отверстием в направл ющей 12. Включают привод 23, который приводит в возвратн-о-поступательное перемещение клин 18. При перемещении клина 18 на рассто ние а ролик 26 перемещает т гу 32 вместе с планкой 36. а ролик 27 не перемещает т гу 33. В результате пружины 37 оказываютс нагруженными, и усили передаютс через стержень 38. т гу 40 и захват 41 на образец 35. Происходит раст жение образца 35. При прохождении клином 18 второго рассто ни а в том же направлении т га 32 остаетс неподвижной, а т га 33 перемеща- етс роликом 27 в сторону образца. В результате происходит разгрузка образца 35.with subsequent compression, a crank radius is set so that wedge 18, moving from one extreme position to another, travels a path equal to Za. Then set the wedge 18 in its highest position (according to the drawing) and set the length of the connecting rod 21 so that between the stop 17 and the housing 1 there was a slight clearance. The stop 15 is lifted higher (according to the drawing) and connected by a latch 14 to the next hole in the guide 12. The drive 23 is turned on, which drives the wedge 18. The wedge 18 moves a distance by a distance of 18 and the roller 26 moves the rod 32 together with the bar 36. and the roller 27 does not move the rod 33. As a result, the springs 37 are loaded and the forces are transmitted through the rod 38. of the rod 40 and the gripper 41 to the sample 35. The sample 35 stretches. When the wedge 18 passes the second the distance in the same direction of ha 32 remains stationary oh, and rod 33 is moved a roller 27 at the sample side. As a result, sample 35 is unloaded.

При дальнейшем движении клина 18 в том же направлении т га 32 по-прежнему остаетс неподвижной, а т га 33 продолжает перемещатьс в том же направлении, вызыва укорочение пружины 42, котора черезWith further movement of the wedge 18 in the same direction, the bar 32 still remains stationary, and the bar 33 continues to move in the same direction, causing a shortening of the spring 42, which

т гу 40 и захват 41 нагружает образец 35 сжатием. При этом пружины 37 остаютс не нагруженными, так как стержень 38 свободно перемещаетс в продольном пазу 39 относительно т ги 40. Пройд третьеrod 40 and the gripper 41 loads the sample 35 in compression. In this case, the springs 37 remain unloaded, since the rod 38 moves freely in the longitudinal groove 39 relative to the rod 40. Pass the third

рассто ние а, клин 18 переместитс в нижнее крайнее положение. При обратном возвращении клина 18 в верхнее крайнее положение произойдет разгрузка образца 35 от сжати , затем нагрузка раст жениемdistance a, wedge 18 will move to the lower end position. When the wedge 18 is returned to its upper extreme position, the sample 35 will be unloaded from compression, then the load will be tensile

и разгрузка. После этого описанный процесс нэгружени образца 35 циклически повтор етс .and unloading. After that, the described process of unloading the sample 35 is cyclically repeated.

Дл создани только циклического раст жени устанавливают такой радиус кривошипа , чтобы клин 18, перемеща сь из одного крайнего положени в другое, прошел путь, равный а. Затем устанавливают клин 18 в крайнее положение и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 был незначительный зазор. Включают привод 23. Клин 18, соверша возвратно-поступательные движени , вызывает через ролик 26 и ось 28 возвратно-поступательные перемещени т ги 32 с планкой 36, которые передаютс пружинам 37, а т га 33 с захватом 34 при этом остаетс неподвижной. Пружины 37 периодически нагружаютс и разгружаютс , создава циклическое раст жение образца 35.To create only cyclic tension, the radius of the crank is set so that the wedge 18, moving from one extreme position to another, goes a path equal to a. Then set the wedge 18 in the extreme position and set the length of the connecting rod 21 so that between the stop 17 and the housing 1 there was a slight gap. The drive 23 is turned on. The wedge 18, making reciprocating movements, causes, through the roller 26 and the axis 28, the reciprocating movements of the link 32 with the bar 36, which are transmitted to the springs 37, while the link 33 with the grip 34 remains stationary. The springs 37 are periodically loaded and unloaded, creating a cyclic tension of the sample 35.

Дл создани только циклического сжати устанавливают такой радиус кривошипа , чтобы клин 18, перемеща сь из одного крайнего положени в другое, прошел путь не более 2а. Затем устанавливают клин 18 в крайнее верхнее положение и устанавливают длину шатуна 21 такой, чтобы между ограничителем 17 и корпусом 1 было рассто ние, равное а. При этом пружины 37 и 42 не нагружены, ив них отсутствует люфт, что достигаетс перемещением планки 36 относительно т ги 32 и винтом 43. Включа- ютпривод23. Клин-18, соверша возвратно- поступательные движени , вызывает через ролик 27 и ось 29 возвратно-поступательные перемещени т ги 33, которые передаютс пружине 42, а т га 32 при этом остаетс неподвижной. Пружина 42 периодически нагружаетс и разгружаетс , создава циклическое сжатие образца 35.To create only cyclic compression, the radius of the crank is set so that the wedge 18, moving from one extreme position to another, goes no more than 2a. Then set the wedge 18 to its highest position and set the length of the connecting rod 21 so that between the stop 17 and the housing 1 there is a distance equal to a. In this case, the springs 37 and 42 are not loaded, and there is no backlash, which is achieved by moving the bar 36 relative to the rod 32 and the screw 43. The drive 23 is turned on. The wedge-18, making reciprocating movements, causes, through the roller 27 and the axis 29, the reciprocating movements of the rod 33, which are transmitted to the spring 42, while the rod 32 remains stationary. The spring 42 is periodically loaded and unloaded, creating a cyclic compression of the sample 35.

Дл создани ударного нагружени образца 35 отсоедин ют шатун 21 от направл ющей 19, а т ги 10 соедин ют с направл ющей 12.To create a shock loading of the sample 35, the connecting rod 21 is disconnected from the guide 19, and the rods 10 are connected to the guide 12.

Дл создани ударного нагружени образца 35 раст жением с последующим сжатием устанавливают упор 15 на рассто нии, равном За, от корпуса 1, при этом ограничитель 17 контактируете корпусом 1. Ведомое зубчатое колесо 7 находитс на выходе из зацеплени с ведущим колесом 8. Пружины 11 нагружены усилием, превышающим вес клина 18 с направл ющими 12 и 19 с таким расчетом, чтобы ограничитель 17 контактировал с корпусом 1. Включают привод 9. Зубчатое колесо 7 выходит из зацеплени с колесом 8. Груз 2 падает, т ги 10 с пружинами 11 отвод тс в сторону предварительно нат нутыми пружинами 16. Падающий груз 2 удар ет при встрече по направл ющей 12To create a shock loading of the sample 35 by tension and subsequent compression, a stop 15 is installed at a distance equal to 3 from the housing 1, while the limiter 17 is in contact with the housing 1. The driven gear 7 is out of engagement with the drive wheel 8. The springs 11 are loaded force exceeding the weight of the wedge 18 with the guides 12 and 19 so that the limiter 17 is in contact with the housing 1. The drive 9 is turned on. The gear 7 disengages from the wheel 8. The load 2 falls, the rods 10 with the springs 11 are retracted towards the preliminary but tensioned by springs 16. The drop weight under 2 strikes the guide along the guide meeting 12

и перемещает клин на величину, равную За. Происходит ударное нагружение образца раст жением с последующим сжатием. Затем колесо 8 входит в зацепление с колесом 5 7, и происходит сначала подьем груза 2. пока не нат нутс т ги 10, затем вместе с грузом поднимаетс и клин 18 в исходное положение. При подъеме груза, а затем клина образец 35 находитс вначале под посто0 нным сжатием, затем разгрузка, нагружение раст жением и разгрузка. Далее описанный цикл нагружени образца повтор етс .and moves the wedge by an amount equal to Za. The specimen undergoes shock loading with subsequent compression. Then, the wheel 8 engages with the wheel 5 7, and first the load 2 is lifted. Until the rods 10 are pulled, then the wedge 18 is lifted together with the load to its original position. When lifting the load, and then the wedge, the sample 35 is first under constant compression, then unloading, tensile loading and unloading. The following loading cycle of the sample is repeated.

Дл создани ударного нагружени об5 разца раст жением устанавливают упор 15 на рассто нии, равном а, от корпуса 1, при этом ограничитель 17 контактирует с корпусом 1. Остальные операции только что описаны , с тем отличием, что клин при удареTo create shock loading of the specimen by stretching, a stop 15 is placed at a distance equal to a from the housing 1, while the limiter 17 is in contact with the housing 1. The remaining operations have just been described, with the difference that the wedge upon impact

0 груза 2 по направл ющей 12 перемещаетс только на величину, равную а. Происходит ударное нагружение образца раст жением. При подъеме груза и клина образец находитс под посто нным раст жением, а за5 тем происходит разгрузка. Затем процесс ударного нагружени образца раст жением повтор етс .0 of the load 2 along the guide 12 moves only by an amount equal to a. The specimen undergoes tensile loading. When lifting the load and the wedge, the sample is under constant tension, and then unloading takes place. Then, the process of stress loading the sample is repeated.

Дл создани ударного нагружени образца сжатием устанавливают между огра0 ничителем 17 и корпусом 1 рассто ние, равное а, а упор 15 устанавливают на рассто нии , равном а или 2а, от корпуса 1. Остальные операции описаны выше. Клин 18 при ударе груза 2 по направл ющей 12 проходит рассто ние, равное а или 2а. Происхо5 дит ударное нагружение образца сжатием. При подъеме груза и клина образец находитс под посто нным сжатием, затем происходит разгрузка. Далее процесс ударного нагружени образца сжатием повтор етс .To create shock loading of the specimen by compression, a distance of a is established between the restrictor 17 and the body 1, and the stop 15 is set at a distance equal to a or 2a from the body 1. The remaining operations are described above. The wedge 18, upon impact of the load 2 along the guide 12, passes a distance equal to a or 2a. 5 shock loading of the sample occurs. When lifting the load and the wedge, the sample is under constant compression, then unloading takes place. Next, the process of shock loading the sample is repeated.

0 Измен углы наклона рабочих поверхностей клина 18 на равные величины, создают разные скорости деформировани образца при ударном нагружении и разные усили в образце при циклическом нагруже5 нии.0 Changing the inclination angles of the working surfaces of the wedge 18 by equal values, they create different deformation rates of the specimen under shock loading and different forces in the specimen under cyclic loading.

Измен жесткость пружин 42 и 37 путем их замены, измен ют жесткость нагружени при ударной нагрузке и усили в образце при циклическом нагружении.By changing the stiffness of the springs 42 and 37 by replacing them, the stiffness of the load under impact loading and the force in the sample under cyclic loading are changed.

00

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus for testing a material sample for axial loading fatigue, comprising a housing, sample grips, a shock load driver, a load transfer unit on the sample grips made in the form of a wedge guiding the wedge, two rods located in one Plane .and one ends connected with

the corresponding working surfaces of the wedge, and others with the corresponding grip of the sample, and the adjusting screw, with the aim that, in order to expand the range of loads by providing tensile loading of the sample with subsequent compression, only by compression or only during shock loading, and during cyclic loading with any period, it is equipped with a device for periodically lifting the load, made in the form of a gear transmission, the drive wheel of which has a smooth selection on the part of the gear a crown, a drum, on the shaft of which a driven gear wheel is mounted, a block, a flexible rod, covering the block and fixed at one end to the drum and the other to the load, with elastic rods spring-loaded to the body in a plane perpendicular to them os m, and intended

for connecting the load with the guide of the wedge, and a device for reciprocating movement of the wedge, the load transfer unit on the sample grips has a stop mounted on the guide of the wedge with the ability to move along it, two rollers, each connected to the corresponding end of the first and second t , power springs connected at one end to the second end of the second rod, an additional rod with a longitudinal groove for connecting to the second gripper of the sample, and a rod mounted in the longitudinal groove of the perpendicular Along its axis and connected to other ends of the power springs, the adjusting screw is mounted on the second end of the second rod, and corresponding shaped grooves are made on the working surfaces of the wedge, each of which is designed to accommodate a corresponding roller in it.

Aa

38 -J7