SU1727035A1

SU1727035A1 - Fretting-fatigue test unit

Info

Publication number: SU1727035A1
Application number: SU894768459A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Ковалевский; Виктор Иванович Воробьев; Евгений Александрович Збитнев
Original assignee: Брянский Институт Транспортного Машиностроения
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике. Цель - повышение точности испытани путем поддержани посто нства заданного контактного давлени в процессе фреттинг-износа и отсутстви инерционности узла нагружени . Устройство содержит основание 1, на котором размещены пассивный захват 2 образца 3, механизм деформировани образца 3, св занный с активным захватом 4, узел нагружени контрОбразцов 6, систему управлени и регистрации . Узел нагружени контробразцов выполнен в виде пневмосильфона 11, кинематически св занного с держател ми 5 контрОбразцов, расширительной камеры 15 и источника 16 сжатого газа, пневматически последовательно св занных между собой. 1 ил. сл СThis invention relates to a testing technique. The goal is to improve the accuracy of testing by maintaining the constancy of a given contact pressure in the process of fretting wear and the absence of inertia of the loading unit. The device comprises a base 1 on which a passive gripper 2 of sample 3 is placed, a mechanism for deforming the sample 3 associated with active gripper 4, a loading unit for counter samples 6, a control and recording system. The contra-clamp loading unit is made in the form of a pneumo-bellows 11, kinematically connected with holders of 5 counter samples, an expansion chamber 15 and a source 16 of compressed gas, pneumatically connected in series with each other. 1 il. sl C

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, в частности к устройствам дл испытаний образцов материалов на фрет- тинг-усталость.The invention relates to a testing technique, in particular to devices for testing samples of materials for fretting fatigue.

Известна универсальна машина дл испытани материалов на усталость, содержаща основание с установленным на нем пассивным захватом образца, устройство нагружени образца, св занное с активным захватом образца, и держатели контробраз- цов, св занные с устройством прижати их к образцу. Устройство прижати контроб- разцов выполнено в виде пружин, усилие которых регулируют с помощью резьбовых пробок.A known universal fatigue testing machine, comprising a base with a passive sample grip mounted thereon, a sample loading device associated with active sample grip, and counter-sample holders associated with the device pressing it to the sample. The device for pressing the counter-samples is made in the form of springs, the force of which is regulated by means of threaded plugs.

Недостатком известной машины вл етс изменение во врем испытаний заданного усили прижати контрОбразцов к образцу вследствие неконтролируемой дополнительной деформации пружин, возникающей во врем испытаний.A disadvantage of the prior art machine is the change during testing of a given force of pressing the specimens to the sample due to the uncontrolled additional deformation of the springs arising during the tests.

Указанна деформаци возникает вследствие износа и пластической деформации зоны контакта образца и контробраз- цов и носит случайный характер. Это снижает точность испытаний и, кроме того, усили прижати контрОбразцов при существующем механизме нагружени отличаютс друг от друга.This deformation arises due to wear and plastic deformation of the zone of contact between the sample and contra-samples and is random. This reduces the accuracy of the tests and, in addition, the pressing forces of the counter-samples with the existing loading mechanism are different from each other.

Известно устройство дл исследовани трени твердых тел, содержащее корпус с пазами, держатели образцов и контробразца , нагружающий механизм в виде эластичной оболочки, в которую подаетс под давлением газ и взаимодействующую с держател ми образцов, и привод.A device for studying the friction of solids is known, comprising a housing with grooves, sample holders and a counter piece, a loading mechanism in the form of an elastic shell into which gas is supplied under pressure and interacting with the sample holders, and an actuator.

Недостаток устройства состоит в изменении усили прижати образцов и контробразца при износе сопр жени .The drawback of the device consists in changing the force of pressing the samples and the counter sample when the mating wear.

Кроме того, при перемещении держателей образцов в пазах корпуса упруга оболочка может попадать в пазы, что неизбежно исказит результаты испытаний.In addition, when moving the sample holders in the housing grooves, the elastic shell may fall into the grooves, which will inevitably distort the test results.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл испытани на фрет- тинг-усталость плоских образцов, содержащее основание, установленные на нем пассивный захват образца, предназначенный дл жесткой св зи с одним концом образца, активный захват образца, св занный с ним механизм деформировани , держатели контробразцов, св занный с ними узел нагружени и систему управлени и регистрации.Closest to the present invention is a device for testing fretting fatigue of flat specimens containing a base, a passive specimen mounted on it, intended for rigid communication with one end of the specimen, an active specimen of the specimen, an associated deformation mechanism, holders counterbracks, a load point connected to them, and a control and recording system.

Узел нагружени представл ет собой кольцевую пружину, установленную с возможностью взаимодействи с держател ми контробразцов, которые выполнены в виде штанг, размещенных свободными концами в опорах качени .The loading unit is an annular spring mounted with the possibility of interaction with the counter-bristle holders, which are made in the form of rods placed with free ends in rolling bearings.

Недостатком этого устройства вл етс то, что во врем испытаний усилие прижати контробразцов к образцу с заданным контактным давлением измен етс из-за деформации кольцевой пружины, вызванной неконтролируемым взаимодействием контробразцов и образца в п тне контакта. Геометри п тна контакта носит сложный посто нно измен ющийс при испытани хA disadvantage of this device is that during testing, the force of pressing the contractions to the sample with a given contact pressure changes due to the deformation of the ring spring caused by the uncontrolled interaction of the counter-samples and the sample in the contact patch. The contact spot geometry is complex, constantly changing during testing.

0 характер, обусловленный по влением в процессе износа впадин и выступов, по которым в относительном движении перемещаютс образец и контробразцы.0 character due to the occurrence in the process of wear of the depressions and protrusions along which the sample and contra-samples move in relative motion.

Кольцева пружина, облада большойThe ring spring has a large

5 массой, вследствие инерционности не может обеспечить следовани поверхностей образца и контробразцов относительно друг друга при высоких частотах циклического нагружени , что снижает точность испытаний .5, due to the inertia, cannot ensure that the surfaces of the specimen and the counter-specimens follow each other at high cyclic loading frequencies, which reduces the accuracy of the tests.

0 Целью изобретени вл етс повышение точности испытаний путем поддержани посто нства заданного контактного давлени в процессе фреттинг-износа и отсутстви инерционности узла нагружени -.0 The aim of the invention is to improve the accuracy of testing by maintaining a constant given contact pressure during fretting wear and the absence of inertia of the loading unit.

5 Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл испытани на фреттинг-уста- лость образцов материалов, содержащем основание, установленные на нем пассивный захват, предназначенный дл жесткой5 This goal is achieved by the fact that in a device for testing fretting fatigue of material samples containing a base, a passive grip mounted on it intended for rigid

0 св зи с одним концом образца, активный захват образца, св занный с ним механизм деформировани , держатели контробразцов , св занный с ними узел нагружени и систему управлени и регистрации, узел на5 гружени выполнен в виде последовательно пневматически св занных источников сжатого газа, расширительной камеры и пнев- мосильфона, который кинематически св зан с держател ми контробразцов.0 connection with one end of the sample, active seizure of the sample, associated with it the deformation mechanism, holders of the contra-samples, associated with them the loading unit and the control and recording system, the loading unit 5 is made in the form of sequentially pneumatically connected sources of compressed gas and a pneumatic bellows, which is kinematically connected to the counter-sample holders.

0 На чертеже изображена схема устройства дл испытаний на фреттинг-усталость образцов материалов.0 The drawing shows a diagram of a device for testing fretting fatigue of material samples.

Устройство содержит основание 1, уста- новленные на нем пассивный захват 2,The device contains base 1, passive gripper 2 mounted on it,

5 предназначенный дл жесткого консольного закреплени в нем одного конца образца 3, активный захват 4, в котором закреплен другой конец образца 3, св занный с активным захватом 4 механизм деформировани ,5, designed to rigidly cantilever one end of the sample 3 in it, an active gripper 4 in which the other end of the sample 3 is attached, a deforming mechanism associated with the active gripping 4,

0 держатели 5 контробразцов 6, св занный с ними узел нагружени и систему управлени и регистрации.0 holders 5 contrabraces 6, a load point connected to them, and a control and recording system.

Механизм деформировани включает . вибратор 7, соединенный посредством шар5 ниров 8 и т ги 9 с активным захватом 4 образца 3.The deformation mechanism includes. vibrator 7 connected by means of balls 5 and 8 and ty 9 with active grip 4 of sample 3.

Держатели 5 контробразцов б выполнены в виде штанг, одни из концов которых передают усилие прижати контробразцовThe holders of the 5 counterbets are made in the form of rods, one of the ends of which transmit the force of pressing the contrabels

6, а другие через опоры качени 10 установлены на основании 1.6, and the others, through the rolling bearings 10, are mounted on the base 1.

Узел нагружени контрОбразцов 6 выполнен в виде пневмосильфона 11, св занного через шарниры 12 и т гу 13 с держател ми 5 контрОбразцов 6 и соединенного последовательно трубопроводом 14 через расширительную камеру 15 с источником 16 сжатого газа.Counter loading specimen 6 is made in the form of pneumatic bellows 11 connected through hinges 12 and 13 with holders 5 counter samples 6 and connected in series with pipeline 14 through expansion chamber 15 with source 16 of compressed gas.

На расширительной камере 15 установлен кран 17 дл выпуска сжатого газа, а между расширительной камерой 15 и источником 16 сжатого газа - кран 18 дл подачи в систему сжатого газа.A valve 17 is installed on the expansion chamber 15 to release compressed gas, and between the expansion chamber 15 and the source 16 of compressed gas, a valve 18 is supplied to supply compressed gas to the system.

Система управлени и регистрации включает тензодатчики.установленные на т ге 13 (не показаны), датчик давлени , размещенный в пневмосильфоне (не показан), блок 19 регистрации, состо щий из усилител и регистрирующего устройства, блок 20 включени , счетчик 21 циклов, блок 22 контрол , регул тор 23 уровн сигналов, оптический микроскоп 24 со стробоскопическим осветителем дл оценки амплитуды колебаний образца 3.The control and recording system includes strain gauges mounted on pipe 13 (not shown), a pressure sensor placed in a pneumatic bellows (not shown), a recording unit 19 consisting of an amplifier and a recording device, a switch-on unit 20, a counter for 21 cycles, a block 22 control, 23 signal level regulator, optical microscope 24 with a stroboscopic illuminator to estimate the amplitude of oscillations of sample 3.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Образец 3 закрепл ют в пассивном 2 и активном 4 захватах, заполн ют пневмо- сильфон 11 газом из источника 16 через кран 18 и расширительную камеру 15, создава необходимое давление, измен ющее размеры пневмосильфона 11.Sample 3 is fixed in passive 2 and active 4 grippers, and the pneumatic bellows 11 is filled with gas from source 16 through valve 18 and expansion chamber 15, creating the necessary pressure that changes the dimensions of pneumatic bellows 11.

Развиваемое пневмосильфоном 11 усилие передаетс через шарниры 12 и т гу 13 на держатели 5 контрОбразцов 6, обеспечива их прижатие к образцу 3.The force developed by the pneumatic bellows 11 is transmitted through the hinges 12 and 13 to the guides 5 of the counter samples 6, ensuring that they are pressed against the sample 3.

Величину давлени контролируют датчиком давлени , размещенным в пневмосильфоне 11, а усилие прижати контрОбразцов 6 к образцу 3 - тензодатчи- ками, установленными на т ге 13, Показатели датчика давлени и тензодатчиков фиксируют блоком 19 регистрации.The pressure is monitored by a pressure sensor located in the pneumo-bellows 11, and the pressing force of the counter samples 6 to the sample 3 is controlled by strain gauges mounted on traction 13.

Блоком 20 включают вибратор 7 и счетчик 21 циклов. Регул тором 23 уровн сигналов задают необходимую амплитуду и частоту колебаний образца 3 и оценивают ее при помощи микроскопа 24.Block 20 includes a vibrator 7 and a counter for 21 cycles. The signal level regulator 23 sets the required amplitude and oscillation frequency of sample 3 and evaluates it using a microscope 24.

Вибратор 7 через т гу 9 и шарниры 8 воздействуют на образец 3, нагружа его циклическим изгибом. При изгибе контробразцы 6 проскальзывают по поверхности образца 3, в результате чего в зоне их контакта возникает фреттинг-процесс.The vibrator 7 through the tgu 9 and the hinges 8 act on the sample 3, loading it with a cyclic bend. When bending, the contractions 6 slip along the surface of sample 3, as a result of which a fretting process occurs in the area of their contact.

Врем прекращени испытаний образца 3 на фреттинг-усталость определ етс блоком 22 контрол , который при увеличении амплитуды колебаний образца 3 более чем на 15% отключает устройство.The termination time of sample 3 for fretting fatigue is determined by control unit 22, which, with an increase in the amplitude of oscillation of sample 3 by more than 15%, turns off the device.

Изменение давлени в пневмосильфоне при испытани х производ т выпуском части газа в атмосферу из расширительной камеры 15 через кран 17 или подачей в нееThe pressure change in the pneumatic bellows during tests is carried out by releasing a part of the gas into the atmosphere from the expansion chamber 15 through the valve 17 or by feeding it

газа из источника 16 сжатого газа через кран 18.gas from the source 16 of compressed gas through the valve 18.

В процессе изгиба рассто ние между контробразцами 6 измен етс . При увеличении рассто ни пневмосильфон 11 сжима0 етс и часть газа из него вытекаетс в расширительную камеру 15. Общее изменение объема камеры 15 и пневмосильфона 11 пренебрежимо мало, поэтому давление в пневмосильфоне 11 и усилие прижати During the bending process, the distance between the contrails 6 changes. As the distance increases, the pneumatic bellows 11 compresses and part of the gas flows out of it into the expansion chamber 15. The total volume change of the chamber 15 and the pneumatic bellows 11 is negligible, so the pressure in the pneumatic bellows 11 and the pressure

5 контрОбразцов 6 остаетс без изменений. При уменьшении рассто ни между контр- образцами 6 пневмосильфон 11 раст гиваетс и часть газа из расширительной камеры 15 поступает в него. Общее изменение сум0 марного объема при этом также пренебрежимо мало, поэтому усилие прижати контробразцов 6 остаетс практически посто нным . При скольжении контробразцов 6 по неровност м п тна контакта сохране5 ние посто нства давлени в системе пневмосильфон - расширительна камера 15 обеспечивает посто нное усилие их прижати к образцу 3 на любых режимах работы. Выполнение узла нагружени контроб0 разцов в виде последовательно пневматически соединенных источника сжатого газа, расширительной камеры и пневмосильфона , кинематически св занного с держател ми контробразцов, обеспечиваетThe 5 counterparts 6 remain unchanged. When the distance between the counterparts 6 is reduced, the pneumofilm 11 is stretched and part of the gas from the expansion chamber 15 enters it. In this case, the total change in the total volume is also negligible, so that the force of pressing the counter-samples 6 remains almost constant. During sliding of the counter-samples 6 along the irregularities of the contact spot, the preservation of the pressure constant in the pneumatic bellows-expansion chamber 15 system ensures a constant force of pressing them against the sample 3 during any operation modes. The implementation of the loading unit of the contra-samples in the form of a series of pneumatically connected sources of compressed gas, an expansion chamber and a pneumatic bellows, kinematically connected with the holders of counterbeams, provides

5 посто нство контактного давлени в сопр жении образец-контробразец во врем испытаний и исключает вли ние частоты циклического нагружени на достоверность испытаний, что повышает их точность.5, the constancy of the contact pressure in conjunction with the sample-counter sample during the tests and eliminates the influence of the cyclic loading frequency on the reliability of the tests, which increases their accuracy.

Claims

0 claims

A device for testing fretting - fatigue of samples of materials containing a base, a passive grip mounted on it, designed to

5 rigid connection with one end of the specimen, active capture of the specimen, associated deforming mechanism, holders of countersolves, associated loading unit and control and recording system, characterized in that in order to increase the accuracy of testing by maintaining constancy given contact pressure in the process of fretting wear and the absence of inertia of the loading unit, the loading unit is made in the form of sequentially pneumatically connected source of compressed gas, an expansion chamber and a pneumatic symphony, minutes kinematically coupled with holders kontrobraztsov.