Установка для исследования прочностных свойств материалов

Установка для исследования прочностных свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Социапистическии

Ресттублнк

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

896497 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07,09.78 (21) 2666113/25 — 28 с присоединением заявки М (23) Приоритет

)М. Кл.

G 01 N 3/32

Геоудоротееииый комитет

СССР

) ЙК 620.178. .311 (088.8) по делам изаоретеиий и открытий

Опубликовано 07.01.82. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.82, / (. /

t )/ (72) Авторы изобретения

С. С. Теплицкий, М. П. Носов и Б. Д. Рысю (71) Заявитель

Киевские экспериментальные мастерсике Научи объединения "Химволокно" (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ

СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для определения прочностных свойств материалов, в частности комплексных химических и натуральных нитей различного назначения лри многократном растяжении. 5

Известна установка для испытания нити на многократное растяжение, содержащая механический задатчик статической нагрузки, включающий профилированный кулачок, имеющий возможность вращательного и возвратно-поступательного перемещений, и двухрычажный валик с торсионной пружиной, позволяющей испытывать нити с постоянной амплитудой циклической деформации, постоянной статической нагруз. кой или с постоянной скоростью ее роста (11.

Недостатком установки является сложность и громоздкость конструкции, невозможность получения различных вариантов программы нагружения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка дчя исследования прочностных свойств материалов, содержащая опор- . ную конструкцию, тяги с прикрепленными к ним зажимами для испытуемого образца, возбудитель циклической нагрузки, связанный с тягой нижнего зажима, устройство для статического нагружения образца, включающее управляемый по программе регулятор тока и подключенный к нему электромагнит, якорь которого связан с тягой верхнего зажима, и датчик усилия (21.

Однако в установке электромагнит установлен соосно с образцом, что вызывает необходимость применения электромагнитов такой мощности, которая бы обеспечивала величину полного усилия статического растяжения образца. Поэтому для исследования технических нитей с большими статическими нагрузками требуются относительно мощные электромаг. питы значительных размеров, обуславливающие большие габариты испытательных, особенно многоместных, установок. Кроме того, включение датчика усилия в последовательную цепь с испытуемым образцом снижает точность поддержания заданной нагрузки и амплитуды циклического растяжения за счет деформации

896497 упругого элемента датчика, суммируемой с деформацией образца.

Цель изобретения — уменыпение габаритов, снижение потребной мощности и повышение точности поддержания нагрузки. 5

Поставленная цель достигается тем, что связь электромагнита с тягой верхнего захвата осуществлена посредством рычага, опора которого расположена на датчике усилия, установленном на опорной конструкции, сред- 10 няя часть шарнирно соединена с тягой, а другой конец — с якорем, выполненным в виде стержня, подвешенного на диафрагмах.

Кроме того, якорь электромагнита снабжен упором, обеспечивающим стабильное нижнее положение верхнего зажима.

На фиг. 1 изображена схема установки для исследования прочностных свойств материалов; на фиг. 2 — конструкция электромагнита; на фиг. 3 — схема следящей системы для ноддержания заданной нагрузки в образце; на фиг. 4 — график, поясняющий работу датчика положения следящей системы.

Установка для исследования прочностных свойств материалов содержит возбудитель циклической нагрузки, включающий двигатель 1„ связанный посредством ременной передачи 2 с валом 3, на котором установлен диск 4,, на пальцы 5 которого надет шатун 6, шарнирно связанный с качающимся рычагом 7. Конец рычага 7 шарнирно соединен с.гайкой 8, а промежуточной опорой для рычага 7 служит втулка 9, шарнирно связанная с подвижной гайкой 10, установленной на регулировочном винте 11, приводимом во вращение посредством маховика 12. Возбудитель циклической нагрузки связан посредством гайки 8 с тягой 13 нижнего зажима 14. Зажим 14 связан с тягой 13 шарнирно и удерживается от вращательного движения при помощи направляющих

15. 40

Верхний шлицевой конец тяги 13 входит в отверстие червячной втулки 16, связанной червячным валом 17 с электродвигателем 18 следящей системы для поддержания заданной нагрузки путем компенсации остаточной цикли- 45 ческой деформации испытуемого образца 19.

Червячная втулка 16 находится в зацеплении с колесом 20, закрепленным на одной оси с датчиком 21 остаточной деформации (прецизионным потенциометром) и кулачком 22, взаимодействующим с микропереключателями 23.

Установка работает следующим образом.

В режиме заправки устанавливаются заданная частота и амплитуда деформами возбудителя циклической нагрузки путем дистанционного изменения скорости вращения двигателя

1 (фиг. 1) и положения центра качания рычага 7, значение статической нагрузки или скорости ее роста по программе путем изменения величины тока, подаваемого в катушку элекгНа опорной конструкции 24 размещено устройство для статического нагружения образца 19. Устройство включает управляемый по программе регулятор 25 тока и подключенныи к нему электромагнит 26, якорь которого через опорную призму 27 и посредством рычага.

28 связан с тягой 29 верхнего зажима 30, шарнирно соединенной «о средней частью рычага

28. На датчике 31 усилия, установленном на опорнои конструкции 24, расположена опора

32 рычага 28, выполненная в виде стальной ленты.

На якоре электромагнита 26 жестко закреплен сердечник 33 дифференциального индуктивного датчика 34 положения следящей системы для поддержания заданной нагрузки образца 19. На рычаге 28 установлен контакт

35, взаимодействующий с верхним упором 36.

Испытуемый образец 19 заключен в термока1 меру 37, снабженную программным регулятором температуры, размещенным в измерительно-управляющем устройстве.

Электромагнит 26 (фиг. 2) содержит корпус 38 с крышкой 39, обмотку 40 и якорь 41, выполненный в виде стержня, подвешенного посредством ыулки 42, упорной шайбы 43 и стяжки 44 на диафрагмах 45 и 46. Стяжка 44 выполнена заодно с упором 47 для призмы 27 рычага 28. На упоре 47 закреплен сердечник

33 датчика 34 положения. Упор 47 служит ограничителем стабильного нижнего положения верхнего зажима 30 образца 19.

Для задания величины статической нагрузки служит задатчик 48 роста нагрузки (фиг. 3), программатор 49, ручной зацатчик 50 нагрузки, регулятор 25 тока и электромагнит 26.

Следящая система для поддержания заданной нагрузки в образце состоит из дифференциального индуктивного датчика 34 положения рычага 28, включенного в мостовую измерительную схему 51, усилителя 52 напряжения сигнала разбаланса, усилителя 53 мощности, релейного блока 54 управления, электродвигателя

18, контакта 35, микропереключателей 23, Датчик 31 усилия i подключен к измерительному блоку 55. Величина остаточной деформации образца 19 замеряется датчиком 21, сигнал от которого поступает в блок 56. Для фиксации числа циклов нагружения служит счетчик 57 числа циклов. Датчик 58 положения служит для фиксации верхнего положения нижнего зажима 14 в режиме заправки образца.

Установка может быть выполнена многопозиционной, с индивидуальными для каждого образца средствами для созцания и измерения нагрузки и деформации.

1. Установка для исследования прочностных свойств материалов, содержащая опорную

5 . 89649 ромагнита 26 и значение температуры в термокамере 37.

По достижении заданной температуры закрепляется испытуемый образец 19 в зажимах

14 и 30, При этом тяга 13 должна находиться в крайнем верхнем положении, фиксируемом с помощью датчика 58 положения, отключающего двигатель 1, работающий на "заправочной" скорости.

Испытание образца 19 начинается при пере- 1о ключении на рабочую скорость двигателя 1, который через ременную передачу 2, вал 3, диск 4, палец 5 и шатун 6 сообщает возвратно- поступательные перемещения тягам 13.

Образцу 19 передается пульсирующая циклическая нагрузка, близкая по форме к синусонцальной. Вследствие возникающей остаточной деформации при многократном растяжении об-. разца 19, последний удлиняется, что вызывает смешение рычага 28 (фиг. 1) из положения равновесия, отвечающего равенству статического усилия растяжения образца заданной статической нагрузке при соответствующем напряжении электромагнита 26. При повороте рычага 28 относительно опоры 32 поднимается якорь 41 электромагнита 26 и сердечник 33 датчика 34 положения следящей системы. Сигнал разбаланса следящей системы через усилия. 52 и 53 и блок 54 управления поступает на электродвигатель 18 (фиг. 3), перемещающий нижний зажим 14 образца 19 до восстановления равновесия рычага 28, Усилие Рз, создаваемое электромагнитом 26, равно части от величины статического усилия в образце Р .Его значение определяется соотношением плеч 1» и 1р З5 е» рычага (Рз= Р,.т- ).

"м+ 2

Электромагнит 26 имеет линейную характеристику.

Перемещение якоря 41 в пределах 0,5—

1 мм не вызывает изменения усилия электромагнита 26, передаваемого через призму 27 рычага 28. Система лоддержания заданного статического усилия растяжения реализует принцип силовой компенсации, обеспечивающий высокую точность поддержания нагрузки в образце.

При отсутствии образца 19 рычаг 28 под воздействием электромагнита 26 прижимается к верхнему упору 36. Если усилие в образце

19 больше заданного (с учетом соотношения плеч рычага 28), якорь 41 электромагнита 26 опускается и упорная шайба 43 ложится на . крышку 39, чем обеспечивается ограничение хода рычага 28 с верхним зажимом 30. Стабильное иижксе положение всрхнсго зажима 30, фиксируемое упором 47 элсктромагнита 26, явля TcH точкой настройки положения равновесия следящей системы, базовой точкой для установки

7 б величины исходной зажимной длины образца 19 и амплитуды заданной циклической деформации. С этогомомента в режиме испытания к образцу прикладывается динамическая нагрузка.

Пульсация сердечника 33 датчика 34 положения с амплитудой К при условной полной амплитуде М колебания усилия в образце показана на фиг. 4. С уменьшением величины статического усилия в образце 19, вследствие его вытяжки, верхняя точка Р на графике смещается в положение Т и достигает линии

А-А, соответствующей порогу срабатывания усилителя 52 следящей системы от датчика 34 положения. Электродвигатель 18 (фиг. 1) через червячный вал 17, втулку 16 опускает тягу 13 с нижним зажимом 14, компенсируя растяжение образца 19.

Перемещение нижнего зажима 14, соответствующее величине остаточной циклической. деформации образца 19, передается через колесо

20 датчику 21, преобразующему его в электрический сигнал, поступающий на вход регистрирующего устройства.

Суммарная статическая и динамическая нагрузка, воздействующая на образце 19, передается через верхний зажим 30, тягу 29 и рычаг 28 датчику 31 усилия. Измеряемое усилие

Р„, воспринимаемое датчиком 31 с учетом плеч рычага 28 (фиг. 3), определяется соотношением

Р=Р е е„е, где Pp = Рст + Р— сУммаРное статическое

РС1-и динамическое P усилие растяжения образца;

11 и 1 — плечи рычага 28.

Датчик 31 усилия воспринимает только часть суммарной нагрузки образца 19, что позволяет уменьшить его габариты.

В момент разрушения какого-либо образца

19 соответствующий ему рычаг 28 под действием электромагнита 26 поворачивается до упора 36, замыкая контакт 35. При этом выключается электродвигатель 18 и сигнал обрыва передается на регистрирующую часть установки.

После разрушения всех образцов и окончания испытания тяги 13 электродвигателями 18 возвращаются в исходные положения, контролируемые системой микровыключателей.

Изобретение позволяет регистрировать число циклов до разрушения соответствующего образца, а также величину усилия и остаточной циклической деформации в момент его обрыва.

Формула изобретения

896497!

О конструкцию, тяги с прикрепленными к ним зажимами для испытуемого образца, возбудитель циклической нагрузки, связанный с тягой нижнего зажима, устройство для статического

1 нагружения образца, включающее управляемыи по программе регулятор тока и подключенный к нему электромагнит, якорь которого связан с тягой верхнего зажима, и датчик усилия, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, снижения потребной мощности и повышения точности поддержания нагрузки, связь электромагнита с тягой верхнего захвата осуществлена посредством рычага, опора которого расположена на датчике усилия, установленном на опорной конструкции, средняя часть шарнирно соединена с тягой, а другой конец — с якорем, выполненным в виде стержня, подвешенного на диафрагмах.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что якорь электромагнита снабжен упором, обеспечивающим стабильное нижнее положение верхнего зажима, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 191199, кл. G 01 N 3/32, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР N 562751, кл. G 01 N 11/16, 1975 (прототип).