Устройство для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций

Устройство для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций. Цель изобретения - расширение диапазона прикладьшаемых нагрузок путем увеличения максимальной амплитуды колебаний, а также повышение достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных работой приспособления для охлаждения преобразователя . Образец 6 ввинчивается одним концом в отражатель 7, другимв концентратор 5, связанный с преобразователем 1 о Отражатель 7 состоит из резонатора 8 и втулки 9, закрепленной на птннделе 10 посредством ( (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5)) ф G 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4135548/25-28 (22) . 20. 10.86. (46) 15.04.88. Бюл. ¹ 14 (71) Белорусский технологический институт им.С.M.Êèðoâà (72) В.И.Борд, А.Г.Капсаров, И.Г.Довгялло, А.В.Зайцев и В.В.Мишнев (53) 539.4 (088.8) (56) Довгялло И.Г., Борд В.И. Модернизация машины KM50-I для исследования механических свойств материалов при сложном нагружении. — Заводская лаборатория, 1973, № 10, с. 1264-1266 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА КРУЧЕНИЕ С НАЛОЖЕНИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций.

Цель изобретения — расширение диапазона прикладываемых нагрузок путем увеличения максимальной амплитуды колебаний, а также повышение достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных раббтой приспособления для охлаждения преобразователя. Образец 6 ввинчивается одним концом в отражатель 7, другим— в концентратор 5, связанный с преобразователем 1. Отражатель 7 состоит иэ резонатора 8 и втулки 9, закрепленной на шпинделе 10 посредством

1388759 винта 11. Винт 11 проходит через отверстие во втулке 9 и входит во внутреннее кольцо подшипника 12. йпанги охлаждения и провода питания приспособления для охлаждения преобразоваИзобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов на кручение с нало>кением высокочастотных вибраций.

Цель изобретения — расширение диапазона прикладываемых нагрузок максимальной амплитуды, колебаний, а также повышение достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных работой приспособления для охлаждения преобразователя.

На чертеже представлена схема устройства с эпюрами распределения амплитуды колебаний вдоль акустической системы и втулки.

Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 1, бачок 2 охлаждения и жестко связанный с ходовым винтом 3 нагружатель 4 для испытания образцов на кручение. В концентратор 5 широким концом, обращенным в сторону нагружателя 4, ввинчен симметричный образец 6, соединенный другим резьбовым концом с отражателем 7, состоящим из резонатора 8 и втулки 9 с большим и меньшим основаниями, закрепленной на шпинделе 10 измерителя крутящего момента посредством установочного винта 11, проходящего через отверстие в корпусе втулки 9 и входящего во внутреннее кольцо подшипника 12, расположенного в шпоночном пазу 13 шпинделя 10 измерителя. Шланги 14 охлаждения и провода питания преобразователя 1 собраны в общий кабель, имеющий возможность наматываться на корпус бачка

2 охлаждения, выполненного в виде барабана.

Взаимное положение элементов изображенной акустической системы поясняется эпюрой распределения амплитуды колебательного смещения.

Устройство работает следующим образом. теля собраны в общий кабель и намотаны на корпус бачка 2 охлаждения, выполненного в виде барабана и жестко связанного с ходовым винтом нагружения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

2 !

При включении преобразователя 1 (например, магнитострикционного) в системе устанавливается механизм

5 стоячих волн. Амплитуда колебательных смещений усиливается концентратором 5. Далее волна колебаний передается на образец 6 с эффектом образования узловой точки (или максимума напряжений) и, аналогично, на резонатор 8. Механизм стоячих волн, образованный на полуволновых участках преобразователь — концентратор — образец— отражатель,в идеальном приближении характерен максимумами (или пучностями) амплитуд колебательного смещения А,Б,В,Г и его минимумами (или узлами) в плоскостях а, б, в. При этом плоскость базирования трепановидной втулки должна находиться строго в плоскости узла колебаний в для исключения вибраций шпинделя моментоизмерителя. Особенностью процесса нагружения образца является наличие максимальных амплитуд в плоскостях

Б и В, а максимальных напряжений— в плоскости б.

При включении машины для испытания образцов на кручение вращается ходовой винт 3 машины с эффектом получения в плоскости б сложного напряженного состояния, причем крутящий момент, передаваемый образцом 6, передается через заделку резонатора

35 8 в плоскости в на втулку 9. Установочный винт 11 передает крутящий момент на подшипник 12, который действует на стенку шпоночного паза 13 шпинделя 10 измерителя. Таким обра40 зом, в идеальном случае происходит передача крутящего момента с отделением его от колебательного нагружения образца. При этом предполагается, что передача колебаний от резонатора 8 на втулку 9 не происходит.

1388759

В реальном случае, поскольку крепежный фланец имеет конечную толщину, а положение плоскости в зависит от длины скручиваемого образца, колебания передаются на корпус втулки 9 °

При этом, начинаясь в плоскости в с образованием стоячей волны, они распространяются до плоскости Д, образуя в плоскости д узел колебательного

10 смещения. Особенностью втулки 9 является то, что, расширяясь (по закону конуса, экспонаты, катеноиды и т.д.), она играет роль трепановидного (в данном случае полуволнового) концентратора, ослабляющего амплитуду колебаний к широкому своему торцу, что соответственно уменьшает передаваемую амплитуду помех на стенки шпинделя 10, входящего с зазором в рас20 точку втулки 9 и имеющего с ней случайное кромочное касание при перекосе образца, причем присоединение его к шпинделю моментоизмерителя происходит в плоскости узла колебаний (или в плоскости д) через посредство установочного винта 11.

Таким образом, действует первая ступень понижения уровня проходящей помехи (остаточных вибраций) на моментоизмеритель.

Колебательные смещения, все-таки достигающие винта 11, рассеиваются внутренним и наружным кольцами подшипника и его телами качения, практически не попадая на шпиндель.

Таким образом, действует вторая ступень понижения уровня остаточных вибраций, полностью препятствуя попаданию вибраций на моментоизмеритель.

При изменении длины резонансного 40 образца 6 изменяется лишь точка касания наружного кольца подшипника со стенкой шпоночного паза 13. Характер распределения амплитуд при этом остается неизменным.

Подготовка предлагаемого устройства к работе происходит следующим образом.

Ходовой винт 3 машины приводится в крайнее нижнее положение, а шланги 50 охлаждения и кабеля питания с бачка

2 сматываются на необходимую для последующего закручивания длину. В отсоединенную от машины для испытания образцов на кручение трепановидную 55 втулку 9 вставляется и жестко крепится резонатор 8. В него вводится и за жимается с фиксированным усилием образец 6. Аналогично происходит эакрепление второго конца образца в концентраторе 5 акустической мощности. Подшипник 12 вставляется заподлицо в шпоночный паэ 13 шпинделя 1О и с помощью ходового винта 3 вся акустическая система поднимается до совпадения плоскости отверстия под винт

11 с плоскостью оси внутреннего кольца подшипника. При ручном повороте механизма вращения машины происходит совмещение осей подшипника 12 и резьбового гнезда под винт 11 установочный. После завинчивания последнего устройство готово к работе. Включением преобразователя 1 и (одновременно) механизма вращения машины начинается очередной цикл испытаний образца в условиях сложнонапряженного состояния, механизм которого указан выше. Завершение цикла может кончаться разборкой системы, в том числе упрощенной, при разломе образца. Резонатор 8 может не выниматься из втулки 9, а подшипник 12 — иэ шпоночного паза.

Далее цикл подготовки и проведения испытаний повторяется; При изменении материала и соответственно длины резонансного образца изменяется длина резонатора 8, что не меняет условия работы устройства, а возникающие при небольших перекосах образца кромочные эффекты на торце трепановидной втулки 9, как правило, незначительны, за счет благоприятного соотношения длины и высоты посадочной поверхности шпинделя 10 и зазора между ним и втулкой 9.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания образцов на кручение с наложением высокочастотных вибраций, включающее нагружатель с ходовым винтом и измеритель крутящего момента с соосным ходовому винту шпинделем, соосные шпинделю акустический преобразователь и акустически связанные с ним концентратор и отражатель, с каждым иэ которых связан соосный им захват для соответствующего конца образца, и приспособление для охлаждения преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапаэона лрикладываемых нагрузок путем увеличения максимальной амплитуды

1388759

Составитель Д.Поспелов

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор Э,Слиган

Заказ 1573/44 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 колебаний, оно снабжено полуволновым концентратором для динамической разгрузки в виде втулки с основаниями разных диаметров установленной больВ

5 шим основанием на шпинделе с возможностью осевого перемещения и фиксации, и связанным с втулкой соосным отражателю резонатором, на котором закреплен соответствующий захват, 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в шпинделе выполнен шпоночный паз, в узловой плоскости осевых колебаний втулки выполнено разьбовое отверстие, а устройст- 1 во снабжено фиксатором положения втулки, включающим установленный в шпоночном пазу шпинделя подшипник и установочный винт, размещенный в резьбовом отверстии и входящий во втутреннее кольцо подшипника.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем исключения помех, вызванных работой устройства охлаждения преобразователя, приспособление для охлаждения выполнено в виде жестко закрепленного на ходовом винте нагружателя барабана с намотанными на него шлангами и проводами питания, образующими общий кабель.