Устройство для испытания на усталость плоских образцов при знакопеременном изгибе

Устройство для испытания на усталость плоских образцов при знакопеременном изгибе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательному оборудованию, используемому в заводских и научно-исследовательских лабораториях для испытаний на усталость кавитационно-стойких материалов при высоких звуковых частотах и интенсивном воздействии кавитации . Целью изобретения является повышение интенсивности испытаний. получение эффективной кавитационной эрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышения эрозионной активности испытательной жидкости, а также увеличение точности воспроизведения переменных напряжений. Это достигается выбором параметров статической и динамической составляющей давления жидкости, воздействующей на образец, помещенный в эту жидкость. Статическая составляющая обеспечивается давлением газа на жидкость, помещенную в герметическую камеру, а динамическая составляющая - за счет вьтолнения силовозбудителя в виде щелевого сопла, в который под давлением подается жидкость из замкнутой системы гидравлического питания камеры. Помещенный напротив сопла образец вводится в режим автоколебаний выбором скорости истечения жидкости из щелевого сопла (или давлением). В устройстве используется автоматическая система поддержания режима автоколебаний . 3 ил. & (Л ND ЭО 30

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 G 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3873699/25-28 (22) 27.03.85 (46) 07.01.87. Бюл. )1- 1 (71) физико-механический институт им. Г.В.Карпенко и Специальное конструкторско-технологическое бюро

Физико-механического института

АН УССР им. Г.В. Карпенко (72) Г.Г.Максимович, В.П.Сердюков и С.M.Êóäëàê (53) 620, 178.311(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1060015, кл. G 01 N 3/36, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА

УСТАЛОСТЬ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ ПРИ ЗНАK0IIEPEMEHH0M ИЗГИБЕ (57) Изобретение относится к испытательному оборудованию, используемому в заводских и научно"исследовательских лабораториях для испытаний на усталость кавитационно-стойких материалов при высоких звуковых частотах и интенсивном воздействии кавитации. Целью изобретения является повышение интенсивности испытаний, получение эффективной кавитационной эрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышения эрозионной активности испытательной жидкости, а также увеличение точности воспроизведения переменных напряжений. Это достигается выбором параметров статической и динамической составляющей давления жидкости, воздействующей на образец, помещенный в эту жидкость. Статическая составляющая обеспечивается давлением газа на жидкость, помещенную в герметическую камеру, а динамическая составляющая — за счет выполнения силовозбудителя в виде щелевого сопла, в который под давлением подается жидкость из замкнутой системы гидравлического питания камеры. Помещенный напротив сопла образец вводится в режим автоколебаний выбором скорости истечения жидкости из щелевого сопла (или давлением) . В устройстве используется автоматическая система поддержания режима автоколебаний. 3 ил.

1281978 2 рующий клапан 14 для регулирования расхода жидкости через сопло путем дроссельного регулирования вручную и автоматического подрегулирования (по команде от блока управления, который не показан), ротаметрический датчик

15 расхода для определения расхода жидкости через сопло и последующего определения скорости струи, выходящей из сопла, и расчетного значения растояния Ь (фиг. 2) между соплом и образцом, ресивер t6 для сглаживания я колебаний давления, вызываемых пульсирующей подачей насоса, манометр 17 для контроля за давлением жидкости, подаваемой насосом. В верхней части камеры 2 установлен электроконтактный сигнализатор 18 уровня наполнения камеры испытательной жидкостью 0 (например, универсальный регулятор уровня), подающий команду через блок управления на сливной регулирующий клапан для поддержания регламентированного уровня наполнения в испытательной камере (выше сопла и ниже ь- входного отверстия трубопровода газа) .

Изобретение относится к испытательному оборудованию материалов, используемому в заводских и научноисследовательских лабораториях для испытаний на усталость кавитационно-стойких материалов при высоких звуковых частотах и интенсивном воздействии кавитации.

Целью изобретения является повышение интенсивности испытаний, получение эффективной кавитационной эрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышени эрозионной активности испытательной жидкости, а также увеличение точности воспроизведения переменных нагряжений.

На фиг. 1 изображено устройство для испытания на усталость; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, продольный разрез.

Устройство для испытания на усталость содержит гидродинамический силовозбудитель, выполненный в виде быстросъемного прямоугольного щелеваго сопла 1, погруженного вертикал но в испытательную жидкость, залитую в герметическую испытательную камеру

2, и жестко закрепленного на откидной крышке 3. Сопло 1 имеет общую продольную плоскость симметрии с расположенным в емкости соосно под ним плоским резонансным образцом 4, закрепленным в захватах 5, которые установлены на регулировочном приспо-. соблении 6 с возможностью плавного осевого перемещения и жесткого фиксирования промежуточных положений (посредством винтового механизма) для регулирования поступления энергии из сопла 1 на образец. Регулировочное приспособление 6 закреплено на откидной крышке 3.

Камера 2 соединена трубопроводом с баллоном 7 сжатого газа (или компрессором) через запорный вентиль 8 и редукционно-предохранительный клапан 9, настроенный на давление 0,40,6 NIIa. Избыточное давление в камере 2 контролируется манометром 10.

Камера 2 и сопло 1 соединены трубопроводом с системой гидравлического питания вкруговую через сливной регулирующий клапан с электромоторным исполнительным механизмом 11, бак 12 для испытательной жидкости, насос 13 для подачи жидкости под давлением до 4 МПа в сопло 1, напорный регулиНа боковой стенке камеры 2 предус30 мотрены смотровые окна для наблюдения за образцом, измерения амплитуды колебаний образца с помощью микроскопа 19 или катетометров КИ -6, КМ-8 при работе в оптически прозрачной

З5 жидкости. В нижней части емкости установлен гидрофон гидроакустического шумопеленгатора 20,! фиксирующий спектр упругих колебаний, излучаемых колеблющимся образцом, который подает команду через блок управления на напорный регулирующий клапан 14 для обеспечения постоянства амплитуды колебаний образца. На крышке 3 камеры установлен запорный вентиль 21 для выравнивания давления в испытательной камере перед открытием крышки. На дне камеры 2 установлен запорный вентиль 22 для спуска жидкости при замене среды, Часть трубопрово50 да между соплом 1 и ресивером 16 выполнена из гибкого шланга, так как сопло при замене образца откидывается вместе с крышкой 3.

Регулировочное приспособление 6

55 предназначено для резонансной настройки амплитуды колебаний образца и включает неподвижный раструбный патрубок 23 с фланцем 24 для подвода окончательно величиной кавитацион" ной эрозии следует управлять путем подбора определенных соотношений между звуковым и избыточным статическим давлением, последнее можно изменять, например, посредством заме" ны пружины в редукционно-предохранительном клапане.

3 128 1 9 жидкости, на конце которого крепится быстросьемное сопло 1 при помощи гайки 25 (возможна установка набора сопел с различной шириной щели), жестко прикреплены к плите 26, в которой установлены направляющие колонки 27 для центрирования сопла 1 относительно оси образца. С одной стороны колонок 27 крепятся захваты 5 для крепления образца, имеющие крепежные 10 винты 28, а с другой стороны — тра— верса 29 при помощи гаек 30. На траверсе 29 установлена штурвальная ходовая гайка 3 1, которая закреплена с возможностью вращения гайками 32, а стопорится контргайкой 33. Для герметизации подвижных цилиндрических соединений используются стандартные резиновые кольца 34. Для герметизации плиты 26 служит резиновая пластина 35. Захваты 5 имеют смотровые щели для наблюдения эа вершиной

-Ьбразца. Образцы имеют скошенные края

I (угол скоса = 30 ) и толщину S

= 0,4-4 мм. В верхней части боковой 25 стенки камеры 2 имеется указатель уровня и глазок из оргстекла для наблюдения за уровнем испытательной жидкости (не показан).

Для работы устройства жидкость из 30 бака 12 подается насосом 13 через напорный регулирующий клапан 14, ротометрический датчик 15 расхода и ресивер 16 в сопло 1, причем после включения насоса получают при помощи запорного вентиля 8 избыточное давление в испытательной камере 2, равное 0 4-0,6 MIIa. Выходя из сопла 1, затопленная струя жидкости ударяется об образец 4, вызывая завихрения в 40 жидкости. В результате образуются колебания образца, усиливающиеся за счет резонанса.

Устройство настраивается следующим образом. 45 .Образец 4, закрепленный в захватах

5, устанавливают путем вращения регулировочного приспособления 6 на пред.варительно рассчитанное расстояние

h от сопла 1. Предварительное регули- 50 рование частоты:испытаний в диапазоне 0,5-40 кГц и поиск оптимальной интенсивности ультразвуковой кавитации осуществляется посредством плавного регулирования давления жидкости в диапазоне 0,9-3,6 Kia подаваемой насосом 13 в сопло 1, KQTopbe осуществляется посредством дроссельного регулирования вручную напорного ре78 4 гулирующего клапана 14 и изменением характеристики насоса 13 (путем изменения числа оборотов насоса и т.п.) .

Требуемая амплитуда деформации образца устанавливается посредством резонансной настройки. Настройка колебаний образца в резонанс с колебаниями струи осуществляется путем изменения.частоты струи за счет изменения ее скорости предварительно вручную при помощи регулирующего клапана

14 путем дросселирования, а также изменением характеристики насоса и при помощи вращения штурвальной ходовой гайки 31, регулирующей расстояние между соплом 1 и образцом 4. Для возбуждения интенсивных колебаний образца необходим резонанс колебаний.

При работе устройство излучает упругие колебания с частотой, равной частоте нагружений образца. Шумопеленгатор 20 по шуму от работающего устройства определяет эффективность работы последнего, т.е. осуществляет обратную акустическую связь и сигнализирует о необходимости подрегулирования в блок управления, приводящш в действие электропривод регулирующего клапана 14. Таким образом, автоматически обеспечивается постоянство амплитуды колебаний образца, т.е. точность приложения нагрузки на испытываемый образец. При излучении в жидкость ультразвуковых колебаний возникает ультразвуковая кавитация.

Появление кавитации легко обнаруживается по туманному облачку, которое образуется вокруг колеблющегося образца при резонансе и которое пропадает при сильном демпфировании образца. Интенсивность и конфигурация кавитации оцениваются по разрушению образца, в котором кавитирующие пузырьки выдалбливают углубления (по количеству, расположению и глубине каверн), а также в направлении приближения рисунка кавитации на испытуемом образце к рисунку кавитиции на натурных де-. талях.

5 1

Формула из обрет ения

Устройство для испытания на усталость плоских образцов при знакопеременном изгибе, содержащее камеру с испытательной жидкостью, погруженные в испытательную жидкость силовозбудитель в виде сопла и пассивные захваты для крепления образца, расположенные напротив сопла, регулировочное приспособление нагружения образца по амплитуде, систему питания для подвода к соплу рабочей жидкости и контрольно-измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения интенсивности испытаний, получения эффективной кавитационной эрозии образцов при проведении высокочастотных испытаний путем повышения эрозионной активности испытательной жидкости, а также увеличения точности воспроизведения

281978 6 переменных напряжений, оно снабжено баллоном со сжатым газом, через вентиль и редукционно-предохранитель-. ный клапан соединенным с камерой, замкнутой системой гидравлического питания камеры, выполненной в виде последовательно соединенных ресивера, ротометрического датчика расхода, напорного регулирующего клапана

10 с наполнительным механизмом, насоса, бака и сливного регулирующего клапана с исполнительным механизмом, ка" мера выполнена герметичной, снабжена откидной крышкой и заполнена

15, испытательной жидкостью до регламентированного уровня, сопло силовозбудителя выполнено со сменными насадками, в которых щель выполнена прямоугольной, и жестко закреплено на

20 крышке камеры совместно с регулировочным приспособлением, связанным с пассивными захватами.

1281978

Составитель В.Чернов

Техред JI.Сердюкова Корректор Е.Рошко

Редактор И. Николайчук

Заказ 7257/40

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4