RU2045022C1

RU2045022C1 - Axial-loading fatigue-test facility for material specimens

Info

Publication number: RU2045022C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Власов
Original assignee: Власов Владимир Петрович
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: test technique. SUBSTANCE: drive 34 sets in opposing movement sliders 32 and 33. Slider 32 drives frame 8 which compresses spring 12 and loads specimen 6 by axial compression. In reverse motion of slider 32, frame 8 is held in position by electromagnetic retainer 22 and specimen 6 still takes load. When slider 32 actuates switch 18, frame 8 is released from retainer 22 and impacts axial shock to specimen 7 under the action of spring 12 while specimen 6 is unloaded. During loading of specimens 6 and 7 and their unloading, slider 33 runs idle. Then slider 32 runs idle and slider 33, together with retainer 23, displaces frame 8 in the same manner. Spring 13 first loads specimen 6 through lever 14 with axial stretching and then through lever 15 it impacts axial shock to specimen 7. EFFECT: enlarged functional capabilities due to testing both at nonalternating and alternating loading. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для одновременного испытания образцов материалов при осевом нагружении. The invention relates to testing equipment, and in particular to installations for the simultaneous testing of samples of materials under axial loading.

Известна установка для испытания образцов на прочность при повторном ударном нагружении (авт.св. N 1525539, кл. G 01 N 3/06, 1988), содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с толкателем, силовую пружину и образец с захватами. A known installation for testing samples for strength under repeated shock loading (ed.St. N 1525539, class G 01 N 3/06, 1988), containing the base, mounted on it a reciprocating movement with a pusher, a power spring and a sample with captures.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении, содержащая основание, установленные на нем механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом и толкателем, два активных и два соосных друг другу пассивных захвата образца, связанную своим концом с одним из активных захватов силовую пружину и связанную с механизмом возвратно-поступательного перемещения раму с фиксатором и с закрепленным на ней и на втором конце силовой пружины ударником, предназначенным для периодического взаимодействия с первым активным захватом образца. Closest to the invention in technical essence is an installation for testing samples of materials under axial loading, containing a base, a reciprocating movement mechanism with a drive and a pusher mounted on it, two active and two passive sample grips coaxial to one another, connected at its end to one of active grips, the power spring and the frame connected with the reciprocating movement mechanism with a latch and with a drummer fixed on it and on the second end of the power spring, are designed for periodic interaction with the first active capture of the sample.

Однако эти установки не обеспечивают испытаний при знакопеременном нагружении. However, these facilities do not provide tests under alternating loading.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при знакопостоянном, но и знакопеременном нагружении. The purpose of the invention is the expansion of functionality by providing tests not only with alternating, but alternating loading.

Цель достигается тем, что установка для испытания образцов материалов при осевом нагружении снабжена кинематически связанным с приводом дополнительным механизмом возвратно-поступательного перемещения с толкателем, связанной с ним дополнительной рамой с установленными на ней дополнительными ударником, силовой пружиной и фиксатором и двумя двуплечими рычагами, закрепленными на основании, один рычаг предназначен для периодического взаимодействия одним плечом с одним активным захватом образца, а другим с ударником дополнительной рамы, другой рычаг периодически взаимодействует одним плечом с вторым активным захватом, а другим с дополнительной пружиной. The goal is achieved in that the installation for testing samples of materials under axial loading is equipped with an additional reciprocating mechanism kinematically connected to the drive with a pusher, an additional frame connected to it with an additional hammer mounted on it, a power spring and a latch, and two two-arm levers fixed to basis, one lever is designed for periodic interaction with one shoulder with one active capture of the sample, and the other with the drummer of the additional frame , the other lever periodically interacts with one shoulder with the second active grip and the other with an additional spring.

На чертеже приведена схема предлагаемой установки. The drawing shows a diagram of the proposed installation.

Установка содержит основание 1, пассивные захваты 2 и 3, закрепленные на основании 1, активные захваты 4 и 5 образцов 6 и 7, две рамы 8 и 9, установленные на основании 1 с возможностью осевого перемещения, ударники 10 и 11, жестко прикрепленные к рамам 8 и 9, пружину 12, взаимодействующую одним концом с активным захватом 4, а другим с рамой 8, пружину 13, взаимодействующую одним концом с рамой 9, рычаги 14 и 15, закрепленные на основании 1 и взаимодействующие одними плечами с активными захватами 4 и 5 посредством осей 16 и 17, жестко закрепленных с обеих сторон активных захватов 4 и 5, а другими соответственно с пружиной 13 и ударником 11, выключатели 18, 19 и 20, 21, установленные на основании 1 и служащие для управления по известной электрической схеме соответствующими электромагнитными фиксаторами 22 и 23, установленными с возможностью перемещения вдоль основания 1, якоря 24 и 25 электромагнитных фиксаторов, выполненные в виде клиновидных кулачков, утапливающихся при действии на них планок 26 и 27, закрепленных с помощью гаек 28 и 29 на рамах 8 и 9, пружины 30 и 31, взаимодействующие с выключателями 18 и 20 и ползунами 32 и 33, и привод 34, состоящий из мотор-редуктора, кинематически связанного с кривошипами 35 и 36, соединенными с толкателями 37 и 38, состоящими каждый из двух частей, соединенных с помощью резьбы, позволяющей изменять длину толкателя. The installation comprises a base 1, passive grippers 2 and 3, mounted on the base 1, active grippers 4 and 5 of samples 6 and 7, two frames 8 and 9, mounted on the base 1 with the possibility of axial movement, drums 10 and 11, rigidly attached to the frames 8 and 9, a spring 12 interacting at one end with an active grip 4, and at the other with a frame 8, a spring 13 interacting at one end with a frame 9, levers 14 and 15, mounted on the base 1 and interacting with one arm with active grippers 4 and 5 by means of axes 16 and 17, rigidly fixed on both sides of the asset grippers 4 and 5, and others respectively with a spring 13 and hammer 11, switches 18, 19 and 20, 21 installed on the base 1 and used to control according to the known electric circuit the corresponding electromagnetic clamps 22 and 23, mounted for movement along the base 1, the anchors 24 and 25 of the electromagnetic clamps, made in the form of wedge-shaped cams, recessed when the strips 26 and 27 act on them, fixed with nuts 28 and 29 on the frames 8 and 9, springs 30 and 31, interacting with the switches 18 and 20 and sliders 32 and 33, and drive 34, consisting of a geared motor kinematically connected to cranks 35 and 36 connected to pushers 37 and 38, each consisting of two parts connected by a thread, allowing the length of the pusher to be changed.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Устанавливают образцы 7 и 6 в захваты 5 и 3, 4 и 2. Устанавливают радиусы крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36, соответствующие требуемым усилиям в пружинах 12 и 13. При равных параметрах пружин 12 и 13, при равных длинах плеч рычагов 14 и 15 и при равных радиусах крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36 образцы испытывают при симметричном цикле напряжений, а при неравных радиусах при асимметричном цикле напряжений. В исходном положении установки, изображенном на чертеже, устанавливают длины толкателей 37 и 38 такими, что ползуны 32 и 33 через пружины 30 и 31 воздействуют на выключатели 18 и 20, в результате чего якоря 24 и 25 втягиваются в электромагнитные фиксаторы. Перемещением планок 26 и 27 посредством гаек 28 и 29 устанавливают между планкой 26 и 27 и головкой соответствующего ползуна 32 и 33 зазор такой величины, чтобы не происходило удара планками 26 и 27 о соответствующие головки ползунов 32 и 33 при ударном нагружении образца 7. Set the samples 7 and 6 in the grips 5 and 3, 4 and 2. Set the radii of the pushers 37 and 38 to the cranks 35 and 36, corresponding to the required forces in the springs 12 and 13. With equal parameters of the springs 12 and 13, with equal lengths of the arm levers 14 and 15, and with equal radii of attachment of the pushers 37 and 38 to the cranks 35 and 36, the samples are tested with a symmetrical stress cycle, and with unequal radii with an asymmetric stress cycle. In the initial position of the installation, shown in the drawing, set the lengths of the pushers 37 and 38 such that the sliders 32 and 33 through the springs 30 and 31 act on the switches 18 and 20, as a result of which the armature 24 and 25 are drawn into the electromagnetic clamps. By moving the straps 26 and 27 by means of nuts 28 and 29, a gap is set between the strap 26 and 27 and the head of the corresponding slider 32 and 33 so that the strips 26 and 27 do not hit the corresponding heads of the sliders 32 and 33 under shock loading of the sample 7.

Включают привод 34, который вращает кривошипы 35 и 36 в разных направлениях. Кривошип 35 перемещает влево (по чертежу) связанные между собой толкатель 37, ползун 32 и раму 8, сжимающую пружину 12, которая через активный захват 4 нагружает образец 6 осевым сжатием. При перемещении ползуна 32 влево якоря 24 втянуты в электромагнитные фиксаторы 22. При подходе ползуна 32 в крайнее левое положение планка 26 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 19, электромагниты обесточиваются, якоря 24 выходят из своих гнезд и останавливают планку 26, а вместе с ней и раму 8. При движении ползуна 32 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой сжатия, так как пружина 12 остается сжатой. При подходе ползуна 32 в исходное положение он через пружину 30 воздействует на выключатель 18. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 22, якоря 24 втягиваются в гнезда, планка 26 освобождается от фиксаторов и рама 8 под действием усилия пружины 12 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 8 с ударником 10 наносит ударное сжатие по образцу 7. При движении ползуна 32 из исходного положения в крайнее правое положение и обратно происходит только сжатие пружины 30, усилие которой передается на выключатель 18. A drive 34 is included that rotates the cranks 35 and 36 in different directions. The crank 35 moves to the left (according to the drawing) the pusher 37, the slider 32 and the frame 8 connected to each other, compressing the spring 12, which through the active gripper 4 loads the sample 6 by axial compression. When the slider 32 is moved to the left, the anchors 24 are pulled into the electromagnetic latches 22. When the slider 32 approaches the leftmost position, the bar 26 (shown at the moment by a dotted line in the drawing) presses the switch 19, the electromagnets are de-energized, the anchors 24 exit their sockets and stop the bar 26 , and with it the frame 8. When the slider 32 moves to the right in the initial position, the sample 6 is under maximum compression load, since the spring 12 remains compressed. When the slider 32 approaches the initial position, it acts on the switch 18 through the spring 30. In this case, the electromagnetic latches 22 are turned on, the anchors 24 are pulled into the slots, the bar 26 is released from the latches, and the frame 8 is sharply shifted to the right by the force of the spring 12. At this moment, the sample 6 is unloaded, and the frame 8 with the hammer 10 inflicts shock compression on the sample 7. When the slider 32 moves from its initial position to the extreme right position and vice versa, only the spring 30 is compressed, the force of which is transmitted to the switch 18.

Одновременно с перемещением ползуна 32 перемещается и ползун 33, при этом ползуны перемещаются в противоположных параллельных направлениях. Пока происходит нагружение и разгрузка образцов 6 и 7 ползун 33 перемещается из исходного положения в крайнее правое положение и обратно, при этом ползун 33 сжимает только пружину 31, усилие которой передается на выключатель 20, а якоря 25 втянуты в гнезда электромагнитных фиксаторов 23. При перемещении ползуна 33 из исходного положения в крайнее левое положение, а вместе с ним и рамы 9, происходит сжатие пружины 13, усилие которой посредством рычага 14 передается через захват 4 образцу 6, который нагружается растяжением. При подходе ползуна 33 в крайнее левое положение планка 27 (на чертеже в этот момент показана пунктиром) нажимает на выключатель 21, электромагнитные фиксаторы 23 обесточиваются, якоря 25 выходят из гнезд и останавливают планку 27, а вместе с ней и раму 9. При движении ползуна 33 вправо в исходное положение образец 6 находится под максимальной нагрузкой растяжения, так как пружина 13 остается сжатой. При подходе ползуна 33 в исходное положение он через пружину 31 воздействует на выключатель 20. При этом включаются электромагнитные фиксаторы 23, якоря 25 втягиваются в гнезда, планка 27 освобождается от фиксаторов и рама 9 под действием усилия пружины 13 резко перемещается вправо. В этот момент образец 6 разгружается, а рама 9 с ударником 11 наносит удар по рычагу 15, который нагружает образец 7 ударным растяжением. После этого процесс знакопеременного осевого нагружения образца 6 и ударного осевого нагружения образца 7 циклически повторяется. На кривошипах 35 и 36 пунктиром показаны крайние левые и правые положения оси крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам. Simultaneously with the movement of the slider 32, the slider 33 also moves, while the sliders move in opposite parallel directions. While loading and unloading of samples 6 and 7, the slider 33 moves from its initial position to the extreme right position and vice versa, while the slider 33 compresses only the spring 31, the force of which is transmitted to the switch 20, and the armature 25 is pulled into the seats of the electromagnetic latches 23. When moving the slider 33 from the initial position to the leftmost position, and with it the frame 9, the spring 13 is compressed, the force of which is transmitted via the lever 14 through the gripper 4 to the sample 6, which is loaded by tension. When the slider 33 approaches the leftmost position, the bar 27 (shown in dotted lines at the moment) presses the switch 21, the electromagnetic locks 23 are de-energized, the anchors 25 exit the sockets and stop the bar 27, and with it the frame 9. When the slider moves 33 to the right in the initial position, the sample 6 is under the maximum tensile load, since the spring 13 remains compressed. When the slider 33 approaches the initial position, it acts on the switch 20 through the spring 31. In this case, the electromagnetic latches 23 are turned on, the anchors 25 are pulled into the slots, the bar 27 is released from the latches and the frame 9 is sharply shifted to the right by the force of the spring 13. At this moment, the sample 6 is unloaded, and the frame 9 with the striker 11 strikes the lever 15, which loads the sample 7 by shock tension. After that, the process of alternating axial loading of the sample 6 and shock axial loading of the sample 7 is cyclically repeated. On the cranks 35 and 36, the dotted lines show the extreme left and right positions of the axis of attachment of the pushers 37 and 38 to the cranks.

Усилия в образцах регулируются изменением радиуса крепления толкателей 37 и 38 к кривошипам 35 и 36. Якоря 24 и 25 изготовлены в виде клиновидных кулачков для того, чтобы в случае несрабатывания электромагнитных фиксаторов не произошло поломки установки. В этом случае якоря 24 и 25 утопятся в свои гнезда планками 26 и 27. Для измерения усилий в образцах используют типовые динамометры, встроенные в захваты образцов. The forces in the samples are regulated by changing the radius of attachment of the pushers 37 and 38 to the cranks 35 and 36. The anchors 24 and 25 are made in the form of wedge-shaped cams so that in case of failure of the electromagnetic clamps, the installation does not break. In this case, the anchors 24 and 25 will sink into their nests with straps 26 and 27. To measure the forces in the samples, typical dynamometers are used, which are built into the sample grips.

Установка обеспечивает испытание на знакопеременное осевое нагружение только образца 6 или только образца 7. Для испытания только образца 6 вместо образца 7 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 7, и диаметром, равным диаметру головки образца 7. Для испытания только образца 7 вместо образца 6 устанавливают стержень длиной, равной длине образца 6, и диаметром, равным диаметру головки образца 6. The installation provides a test for alternating axial loading of only sample 6 or only of sample 7. For testing only of sample 6, instead of sample 7, a rod is installed that is equal to the length of sample 7 and a diameter equal to the diameter of the head of sample 7. For testing only of sample 7, instead of sample 6, set a rod with a length equal to the length of sample 6 and a diameter equal to the diameter of the head of sample 6.

Установка обеспечивает испытание только образца 6 на длительную прочность при постоянной нагрузке во времени. В этом случае образец 7 на испытание не устанавливают, так как он останется не нагруженным. Для испытания образца 6 на длительную прочность на сжатие обесточивают электромагнитные фиксаторы 22 в тот момент, когда они удерживают планку 26, оставляют их обесточенными на все время испытания и отключают привод 34. Периодически поджимают пружину 12 путем перемещения планки 26 посредством гаек 28, если в ней усилие со временем уменьшится за счет деформации ползучести образца 6. Для испытания образца 6 на длительную прочность на растяжение аналогичные действия выполняют с фиксаторами 23, приводом 34, гайками 29, планкой 26 и пружиной 13. The installation provides testing only sample 6 for long-term strength at a constant load over time. In this case, the sample 7 for the test is not installed, as it will remain unloaded. To test sample 6 for long compressive strength, the electromagnetic locks 22 are de-energized at the moment when they hold the bar 26, leave them de-energized for the entire duration of the test and turn off the actuator 34. Periodically press the spring 12 by moving the bar 26 by means of nuts 28, if it the force will decrease over time due to creep deformation of the sample 6. To test the sample 6 for long tensile strength, similar actions are performed with the latches 23, the drive 34, the nuts 29, the strap 26 and the spring 13.

При снятии электромагнитных фиксаторов 22 и 23 образец 6 испытывают на циклическое знакопеременное осевое нагружение, а образец 7 при этом не нагружается, так как нет необходимости его устанавливать на испытание. When removing the electromagnetic latches 22 and 23, sample 6 is tested for cyclic alternating axial loading, and sample 7 is not loaded, since there is no need to install it on the test.

Для испытания образцов 6 и 7 при знакопостоянном нагружении отсоединяют толкатель 38 от кривошипа 36 или толкатель 37 от кривошипа 35. To test samples 6 and 7 under alternating loading, the plunger 38 is disconnected from the crank 36 or the plunger 37 from the crank 35.

Claims

INSTALLATION FOR TESTING OF MATERIAL SAMPLES AT AXIAL LOAD, containing a base, a reciprocating movement mechanism with a drive and a pusher mounted on it, two active and two passive sample grips coaxial to each other, a spring connected to one of the active grips and a spring connected with a mechanism for reciprocating movement of the frame with a latch and with a drummer fixed on it and on the second end of the power spring, designed for periodic interaction with the first a active capture of the sample, characterized in that, in order to expand the functionality by providing tests not only under alternating, but also alternating loading, it is equipped with an additional reciprocating movement kinematically connected with the drive with a pusher associated with it an additional frame mounted on with an additional hammer, power spring and retainer and two two-arm levers fixed on the base, one lever is designed for periodic Single-shoulder-interaction with one active gripper sample and the other to the hammer additional frame, the other lever arm one periodically interacts with a second active gripper and the other with an additional spring.