RU1820291C - Устройство дл усталостных испытаний образцов на изгиб - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике Оно имеет целью обеспечить точную автоматическую регистрацию длины усталостной трещины, возникающей в образце , причем в качестве источников колебаний используютс  шаговые электродвигатели . Сущность изобретени  в том, что устройство снабжено шунтом, включенным в обмотку двигател , генератором напр жений , подсоединенным к шунту и св занным с генератором счетчиком импульсов. Изменение момента сопротивлени  вращению в св зи с образованием трещины отражаетс  на форме кривых тока в обмотке двигател . Подробности этих кривых регистрируют в виде количества импульсов, снимаемых с генератора напр жений и счетчика. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  оценки качества материалов в металлургии и в машиностроении.

Цель изобретени  - повышение точности за счет обеспечени  слежени  за ростом трещины в образце непосредственно по форме кривой тока в обмотках шаговых электродвигателей.

На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства. Здесь блок А, очерченный штриховой линией, включает основные элементы устройства, а блок Д - элементы, введенные в устройство согласно насто щему дополнительному изобретению . Устройство содержит два ШД-1 и схему управлени  2, обеспечивающую задание всей системе частоты реверсировани , максимального угла поворота валов двигателей, частоты вращени  валов. Дополнительно введено шунтирующее сопротивление 3; напр жение с шунта-3, пропорциональное току в фазе ШД управл ет генератором

(ГУН-4), который преобразует колебани  напр жени  в унитарную последовательность импульсов на выходе. Количество п импульсов за один шаг вращени  вала ШД подсчитываетс  счетчиком импульсов и поступает на ЦПУ 5. По изменению числа импульсов п суд т об изменени х кривой тока в обмотке ШД, а, име  предварительно построенную тарировочную зависимость между величиной п и длиной трещины, - определ ют длину трещины в ходе испытани  через заданные временные интервалы. Блок 6 на фиг. - усилитель сигнала с шунта и фильтр низкой частоты.

Устройство работает следующим образом .

Исполнительному органу устройства - ШД 1 от типовой схемы управлени  2 задаютс : максимальный угол поворота валов, частота реверсировани , а также шагова  частота вращени  валов. В ходе циклического нагружени  испытуемого образца в каждой фазе обмотки ШД 1 протекает ток,

V

+

е

00

ю о ю ю

характеризующийс  определенной формой. Эта форма соответствует величине момента сопротивлени  на валу ШД (1) при изгибании образца, еще не содержащего усталост- но.г.0 повреждени , т.е. имеющего конкретную изгибную жесткость.

На шунте 3,.поскольку он включен в фазу обмотки ШД, существует напр жение, пропорциональное току в этой обмотке и, следовательно, указанной выше величине момёнт а сопротивлени  вращению вала ШД. Этим напр жением управл етс  ГУН 4, преобразующий сигнал с шунта 3 в унипол рную последовательность импульсов. Период этих импульсов, в свою очередь, зависит от напр жени  на шунте 3, и, поэтому , количество импульсов  вл ютс  индикатором исходного физического параметра системы - момента сопротивлени  вращени  вала ШД 1.

При возникновении усталостной трещины в испытуемом образце, снижаютс  его изгибна  жесткость, и, следовательно, момент сопротивлени  на валу. Это мгновенно отражаетс  на форме тока в обмотке ШД 1, в том числе и в той фазе ее, куда включен шунт 3. Напр жение на шунте измен етс , и, вслед за ним - количество импульсов, в которые ГУН 4 преобразует это напр жение . Дл  определени  длины образовавшейс  в образце усталостной трещины необходимо регистрировать количество импульсов , вырабатываемых ГУН А. Это делает автоматически счетчик 5. Нужна  точность контрол  длины трещины обеспечиваетс , кроме прочего, тем, что: в блок регистрации Д введен высокоомный усилитель с фильтром низкой частоты б, чтобы минимизировать , вли ние разброса низкочастотных колебаний параметров ШД на каждом шаге; весь блок Д подключаетс  автоматически к шунту (3) всегда при одном и том же положении ротора ШД через достаточно малые интервалы времени {1...5 с).

Счетчик 5, подсчитав количество импульсов , передает результат на ЦПУ, а сам после этого обнул етс  и оказываетс  готовым к приему новой информации при очередном подключении блока Д к шунту 3.

Периодичность измерений и их продолжительность (частота включени  счетчика)- могут быть организованы известными аппаратными или программными средствами.

Зна  периодичность подключени  блока Д к шунту 3 и использу  распечатанную информацию ЦПУ 5, стро т график изменени  числа импульсов во времени, сравнивают его с предварительно полученной тарировочной зависимостью и суд т о. моменте возникновени  трещины в образце

или о ее длине. Таким образом, контроль усталостного повреждени  испытуемого образца выполн етс  пр мо в св зи с изменением тока в обмотке ШД 1 без попыток

измер ть шаговую частоту вращени  вала ШД.

В ходе экспериментальной проверки за вл емого решени  испытывали на усталость образцы из стали ОХ12Н10Т

толщиной 0,15 мм, шириной 10 мм. В качестве источников колебаний использовали двигатели марки ДШ-0,4А.

Дл  создани  в образце изгибных напр жений 200 МПа установили максимальное значение угла поворота вала ШД, равное 67 град. Возбуждение ШД организовали в однофазном режиме. Сопротивление шунта-3 (фиг.) выбрали в 1 (один) Ом. Измерени  шаговой частоты вращени  ШД не производили. К тому же учитывали, что шагова  частота - параметр дл  синхронных электродвигателей типа ШД - консервативный , мало завис щий от момента сопротивлени  на валу (кн. Ф.М.Юферева - Электрические машины автоматических устройств - М. Высша  школа, 1988 г., с.102 ис.337)..

В ходе испытани  образца циклическим

чистым изгибом использовали за вленное техническое решение - контролировали образующуюс  трещину по числу импульсов на выходе ГУН, пропорциональных изменению тока в фазе ШД. При изменении числа

импульсов на 3% удалось зафиксировать трещину минимальной длины 0,5 мм. Далее, путем периодического сравнени  фактической длины растущей трещины с колебани ми частоты импульсов на выходе ГУН,

построили тарировочную кривую дл  испытуемого класса материала, не прибега  к регистрации шаговой частоты вращени  ва- лаШД.

Таким образом, за вл емое техническое решение дает преимущество: обеспечивает автоматический точный контроль длины образующейс  в образце устало$т- ной трещины за счет непосредственного слежени  формы кривой тока в обмотках

ШД.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  усталостных испытаний образцов на изгиб, содержащее основание, две поворотные опоры с захватами дл  защемлени  концов образца, установленные на основании источники колебаний, выполненные в виде шаговых электродвигателей, на валах которых закреплены соответствующие поворотные опоры, и св занную с элек- тродвигател ми систему управлени , отл ичающеес  тем, что. с целью повышени  точности за счет обеспечени  слежени  формы кривой тока в обмотках электродвигателей за ростом трещины в образце, оно снабжено шунтирующим сопротивлением.

   св занным с системой управлени , генератором напр жений, вход которого подсоединен к шунтирующему сопротивлению, и подключенным к выходу генератора счетчиком импульсов.

   V 0 В, 50Гц

   0 Я

   5.