RU2086951C1

RU2086951C1 - Device for fatigue bending test of tubular specimens

Info

Publication number: RU2086951C1
Application number: RU92006837A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Протасов; О.И. Казаев; Е.С. Лихов; В.М. Манин; В.А. Черниченко
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: testing equipment. SUBSTANCE: the proposed device has base 1, grips 4 and 5 installed on the base in rotating supports 2 and 3 and intended to grip specimen 6, rotary drive 7 for example for grip 2, actuator 8 intended for applying static force to specimen and provided with suspension in the form of a ring for transferring the load to specimen 6, actuator for application of axial compression or tension forces, actuator for application of static torque, catches in the form of projections 13 available on grip 5 of specimen 6 for relative turn of grip 5, retainers 16, for example bolts for retaining grip 5 on rotary support 3. The actuator for application of axial compression or tension forces consists of hydraulic power cylinder 18 installed on base 1 and connected pivotally by means of connecting rod 19 with rotary drive support 2 of grip 4 of specimen 6, and thrust bearings 20 and 21 of rotary support 3 of grip 5 for accepting compression or tension forces. The actuator for application of static torque to specimen 6 has rod member 10 with calibrated torsional rigidity. It is positioned in the center of the hole of specimen 6 and in rotary supports 2 and 3 of grips 4 and 5 for specimen 6 and is connected with rotary supports 2 and 3 by means of keyed or tooth joints 11 and 12 to provide a possibility of its axial displacement relative to supports 2 and 3. EFFECT: improved accuracy of test results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в устройствах для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии, в частности, в устройствах для испытания образцов на усталость при круговом изгибе. The invention relates to testing equipment and can be used in devices for testing samples for fatigue in a complex stress state, in particular, in devices for testing samples for fatigue in a circular bend.

Известное устройство для испытания образцов на усталость при круговом изгибе содержит основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской. The known device for testing samples for fatigue under circular bending comprises a base, supports mounted on it with the possibility of rotation, grips for the sample placed in them, the first of which is rigidly fixed, and the second is rotatable, the rotation drive of the first capture and the specimen loading device with static force with suspension.

Указанное устройство не позволяет проводить испытания при сложном напряженном состоянии комбинированным одновременным нагружением на циклический изгиб и сжатие или растяжение непрерывно вращающегося образца, предварительно нагруженного статическим крутящим моментом. The specified device does not allow testing under complex stress state by combined simultaneous loading for cyclic bending and compression or tension of a continuously rotating sample, previously loaded with static torque.

Целью разработки является создание устройства такой конструкции, которое позволяло бы проводить испытания образцов на усталость статическими и динамическими нагрузками, максимально приближенными к расчетным. The aim of the development is to create a device of such a design that would allow testing the samples for fatigue with static and dynamic loads, as close as possible to the calculated ones.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является расширение функциональных возможностей устройства для испытаний образцов и повышение достоверности результатов испытаний. The technical result that can be obtained by using the invention is to expand the functionality of the device for testing samples and increase the reliability of test results.

Для этого устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе, содержащее основание, установленные на нем с возможностью вращения опоры, размещенные в них захваты для образца, первый из которых жестко закреплен, а второй с возможностью поворота, привод вращения первого захвата и нагружатель образца статической силой с подвеской, снабжено нагружателем образца статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения, выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения, и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата, упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия его нагрузки, а нагружатель образца статической силой с подвеской установлен между захватами образца. To this end, a device for testing a tubular specimen for fatigue under circular bending, comprising a base, supports mounted on it with the possibility of rotation, grips for the specimen placed in them, the first of which is rigidly fixed, and the second rotatably, the drive of rotation of the first gripper and the specimen loader static force with a suspension, equipped with a specimen loading device with a static torque made in the form of a rod element designed to be placed inside the specimen with a calibrated torsional rigid a tie installed in the supports and connected with them by means of key or gear joints with the possibility of its axial movement, protrusions on the outer surface of the second gripper for its rotation, the faces on the second support and the latches of their relative position, and the axial force loader made in the form mounted on the base of the power cylinder, the rod of which is pivotally connected to the support of the first grip, thrust bearings mounted on the second support to absorb its load, and the specimen loader with static force with suspension mounted between sample grips.

Отличительными особенностями устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе являются следующие признаки: снабжение его нагружателем образца статическим крутящим моментом; выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца стержневого элемента с калиброванной крутильной жесткостью; установленного в опорах и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений с возможностью его осевого перемещения; выступов на наружной поверхности второго захвата для его поворота, граней на второй опоре и фиксаторов их взаимного положения; снабжение нагружателем осевой силой; выполненным в виде установленного на основании силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с опорой первого захвата; снабжение упорными подшипниками, установленными на второй опоре для восприятия нагрузки от нагружателя осевой силой; установка нагружателя образца статической силой с подвеской между захватами образца. The distinctive features of the device for testing a tubular specimen for fatigue under circular bending are the following features: supplying it with a specimen loader with static torque; made in the form of a rod element with calibrated torsional stiffness intended for placement inside the sample; installed in supports and associated with them by means of key or gear joints with the possibility of its axial movement; protrusions on the outer surface of the second capture for its rotation, the faces on the second support and the latches of their relative position; axial loading by the loader; made in the form of a power cylinder mounted on the basis, the rod of which is pivotally connected to the support of the first grip; supply of thrust bearings mounted on the second support to absorb axial force from the loader; installation of the sample loader with static force with a suspension between the sample grips.

На фиг. 1 дана общая схема устройства для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе; на фиг. 2 сечение по А А; на фиг. 3 - сечение по Б Б; на фиг. 4 сечение по В В. In FIG. 1 shows a general diagram of a device for testing a tubular sample for fatigue under circular bending; in FIG. 2 section along A A; in FIG. 3 - section according to B B; in FIG. 4 section along B. Century

Устройство для испытания трубчатого образца на усталость при круговом изгибе содержит основание 1, установленные на нем с возможностью вращения опоры 2, 3, размещенные в них захваты 4, 5 для образца 6, передний из которых 4 жестко закреплен, а второй 5 с возможностью поворота, привод вращения 7 первого захвата 4 и нагружатель 8 с подвеской 9 для нагружения образца 6 статической силой. A device for testing a tubular specimen for fatigue under circular bending comprises a base 1 mounted on it with the possibility of rotation of the support 2, 3, grippers 4, 5 placed therein for specimen 6, the front of which 4 is rigidly fixed, and the second 5 is rotatable, a rotation drive 7 of the first gripper 4 and a loader 8 with a suspension 9 for loading the sample 6 with static force.

Устройство снабжено нагружателем статическим крутящим моментом, выполненным в виде предназначенного для размещения внутри образца 6 стержневого элемента 10 с калиброванной крутильной жесткостью, установленного в опорах 2, 3 и связанного с ними посредством шпоночного или зубчатого соединений 11, 12 с возможностью его осевого перемещения, выступов 13 на наружной поверхности 14 второго захвата 5 для его поворота, граней 15 на второй опоре 3 и фиксаторов 16, 17 их взаимного положения и нагружателем осевой силой, выполненным в виде установленного на основании 1 силового цилиндра 18, шток 19 которого шарнирно соединен с опорой 2 первого захвата 4, упорными подшипниками 20, 21, установленными на второй опоре 3 для восприятия его нагрузки. The device is equipped with a loader with a static torque made in the form of a rod element 10 with calibrated torsional stiffness intended to be placed inside the sample 6, installed in the supports 2, 3 and connected with them by means of key or gear joints 11, 12 with the possibility of axial movement of the protrusions 13 on the outer surface 14 of the second grip 5 for its rotation, faces 15 on the second support 3 and the latches 16, 17 of their relative positions and the axial force loader, made in the form mounted on new cylinder 1 18, the rod 19 of which is pivotally connected to the support 2 of the first grip 4, thrust bearings 20, 21 mounted on the second support 3 to absorb its load.

Нагружатель 8 с подвеской 9 установлен между захватами 4, 5 образца 6. Loader 8 with suspension 9 is installed between the grippers 4, 5 of sample 6.

Захват 5 выполнен с осевым разъемом и состоит из двух деталей 22, 23, входящих общим посадочным пояском 24 в гнездо 25 обоймы 26, выполненной за одно целое с опорой 3. В выступах 13 захвата 5 выполнены отверстия 27 для установки тяги 26 и отверстия 29 для установки упора 30. The grip 5 is made with an axial connector and consists of two parts 22, 23, included by a common landing belt 24 in the socket 25 of the cage 26, made in one piece with the support 3. In the protrusions 13 of the grip 5, holes 27 are made for installing the rod 26 and holes 29 for stop setting 30.

Захваты 4, 5 снабжены закрепленными в них сегментами 31 для базирования между их плоскостями 32, 33 образца 6 лысками 34, 35. The grips 4, 5 are equipped with segments 31 fixed in them for basing between their planes 32, 33 of the sample 6 flats 34, 35.

Захват 5 фиксируется на обойме 26 посредством фиксаторов 16, а опора 3 - посредством граней 15 и фиксаторов 17. The capture 5 is fixed on the yoke 26 by means of the latches 16, and the support 3 - by means of the faces 15 and the latches 17.

Подвеска 9 выполнена в виде кольца, установленного на образце 6 с использованием прокладки 36 из антифрикционного материала. Suspension 9 is made in the form of a ring mounted on a sample 6 using a gasket 36 made of antifriction material.

На первой опоре 2 предусмотрен шкив 37 для передачи крутящего момента от привода 7 к первому захвату 4. A pulley 37 is provided on the first support 2 for transmitting torque from the drive 7 to the first grip 4.

Функционирование устройства заключается в следующем. The operation of the device is as follows.

Трубчатый образец 6 с подвеской 9 закрепляют его концами в захватах 4, 5 с помощью сегментов 31, устанавливают в нем стержневой элемент 10, сочленяя его концы с опорами 2, 3 посредством шпоночных или зубчатых соединений 11, 12, стопорят опору 3 захвата 5 фиксаторами 17 по выполненным на ней граням 15, снимают фиксаторы 16, фиксирующие захват 5 на обойме 26, подсоединяют тягу 28 к приводу 38 и посредством его создают нагрузку статического крутящего момента на стержневой элемент 10 через образец 6, доворачивают упоры 30, устанавливают фиксаторы 16 с фиксацией захвата 5 в новом положении на обойме 26, снимают нагрузку от привода 38, отсоединяют и извлекают тягу 28. The tubular sample 6 with the suspension 9 is fixed with its ends in the grippers 4, 5 with the help of segments 31, the rod element 10 is installed in it, articulating its ends with the supports 2, 3 by means of key or gear joints 11, 12, and the support 3 of the gripper 5 is locked with the clamps 17 according to the faces 15 made on it, the latches 16 are fixed, fixing the grip 5 on the yoke 26, the rod 28 is connected to the actuator 38 and by means of it create a load of static torque on the rod element 10 through the specimen 6, the stops 30 are turned on, the latches 16 are fixed to fix the 5 ata at the new position on the holder 26, the load is removed from the actuator 38, detached and recovered rod 28.

Так как стержневой элемент 10 обладает определенной крутильной жесткостью, то образец 6 оказывается под постоянным воздействием нагрузки. Since the rod element 10 has a certain torsional stiffness, the sample 6 is under constant load.

Затем снимают фиксаторы 17, создают нагрузку на образец 6 через подвеску 9 от нагружателя 8, осевую нагрузку штоком 19 силового цилиндра 18 и включают привод вращения 7 опоры 2, несущей захват 4 с закрепленным в нем образцом 6 и при созданном сложном напряженном состоянии подвергают образец 6 циклическому нагружению. В зависимости от направления действия осевые нагрузки воспринимаются упорными подшипниками 20 или 21. После нагружения образец подвергается дефектации на наличие трещин, изломов и т.д. Then the clamps 17 are removed, the load on the sample 6 is created through the suspension 9 from the loader 8, the axial load is provided by the rod 19 of the power cylinder 18 and the drive of rotation 7 of the support 2 carrying the gripper 4 with the sample 6 fixed therein is applied and the sample 6 is subjected to the created complex stress state cyclic loading. Depending on the direction of action, axial loads are perceived by thrust bearings 20 or 21. After loading, the specimen is subjected to fault detection for cracks, fractures, etc.

Проведенные испытания подтвердили эффективность устройства для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии. Tests have confirmed the effectiveness of the device for testing samples for fatigue in a complex stress state.

Claims

A device for testing a tubular specimen for circular bending fatigue, comprising a base, supports mounted on it with the possibility of rotation, grippers for the sample placed in them, the first of which is rigidly fixed, and the second is rotatably mounted, the rotation drive of the first gripper and the specimen loading static force with suspension, characterized in that it is equipped with a specimen loader with a static torque made in the form of a rod element with a caliber designed to be placed inside the specimen torsional stiffness installed in the supports and connected with them by means of a key or gear connection with the possibility of its axial movement, protrusions on the outer surface of the second grip for its rotation, the faces on the second support and the latches of their relative position, and axial force loader made in the form mounted on the basis of a power cylinder, the rod of which is pivotally connected to the support of the first grip by thrust bearings mounted on the second support to absorb its load, and the loader sam ples static force from the suspension is mounted between the grips of the sample.