Резонансная машина для усталостных испытаний стержневых образцов материалов на закручивание

Резонансная машина для усталостных испытаний стержневых образцов материалов на закручивание

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 42k, 20„

СССР т у11У Р1(11 ддиф %к А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О. О. Куликов резонАнснАя MAHINHA для устАлостных испытАнии стеР)Кн е Вых ОБ РАзцо В нА зАКРуч и ВАн и е

Заявлено б октября 1949 г. за М 405180 в Гостсхнику СССР

Известны резонансные машины для у=талостных испытаний, основанные на применении парнь;х вращающихся в противоположных направлениях ма овиков, равноудаленных ст концов испытуемого образца и приводимых в движение возбудителями колебательных движений.

Конструктивное отличие предлагаемой испытательной машины от известных в условиях симметричного цикла пагружений (например, машины Шенка) заключается в том, что машина настраивается,B резонанс посредством изменения момента инерции маховиков, Выполненных в виде взаимно-перпендикулярных трубок, запрессованных в головку торсиометра и удлинителя и снабженных подвижными грузамиклеммами, Величина крутящего момента устанавливается по разности углов закручивания концов торсиометра, определяемой при помощи двух стробоокопических шкал, закрепленных одна на верхнем торце маховика, вторая на верхнем торце стержня, находящегося на одном из захватов испытуемого образца.

Величина прилагаемой к образцу нагрузки регулируется посредством и менения вязкого сопротивления крутильно-колебательной системы, для чего на одном из маховиков установлен воздушнь|й поглотитель-регулятор нагрузки, Преимушества настоягцей машины заключаются в про=тоте конструкции, отсутствии фундамента и облегчсннoM снятии показаний (без применения специальных приборов .

На фиг. 1 изосражен общий вид машины; на фиг, 2 — нагружаюшес и торсиометрическое устройство; на фиг. 3 — ш кала для отсчета закручивающсго мом —; на фиг. 4 — устройство регулятора нагрузки; на фиг, 5 †схе электропитания возбудителей крутильных колебаний; h. фиг. б — фик=ирующее устройство, ЛЪ 91113

Сварная станина 1 устанавливается без фундамента на регулируемых винтовых опорах; на станине расположены два электродинамических возбудителя крутильных колебаний 2, а также нагружающее и торсиометрическое устройство, Во внутренней полости 8 станины, закрытой металлическим кожухом, помещен комплект электропитания возбудителей и асинхронный двигатель 4 для охлаждающего вентиляционного устройства.

В качестве возбудителей, создающих в процессе работы машины, изменяющийся по синусоидальному закону крутящий момент во взаимно-противоположных направлениях, использованы обычные универ".àëüíûå коллекторные двигатели, к статорам которых подается постоянный, а к роторам — переменный ток. Щетки двигателей заменены гибкими проводни ка ми, п1эипаянными к дв1 м противоположным ла мелям коллектора, расположенным на нейтральной оси. Корпуса возбудителей притянуты полукруглыми скобами к стойкам на станине машины; между скобами и корпусами проложена упругая резиновая прокладка.

Благодаря такому способу крепления возбудителей, последние не провертывают ся и получают возможность следить за положением торсиометра и удлинителя, с которыми жестко связаны роторы возбуди тел ей.

Электропитание возбудителсй (фиг 5) осуществляется посредством однофазного тока от сети через стаоилизатор 5 напряжения, обеспечивающий практически постоянное напряжение; к выходным клеммам стабилизатора присоединены параллельно выпрямитель 6 и автотрансф ор м атор 7.

Лостоянный,ток от выпрямителя проходит через последовательно соединенные обмотки В,статоров возбудителей, причем сила тока снижается до требуемой величины дополнительным сопротивлением 9; переменный ток от автотрансформатора обтекает последовательно соединенные обмотки 10 роторов возбудителей. Такая электросхема соединения обмоток статоров и роторов возбудителей дает возможность создавать переменный по величине и направлению закручивающий момент.

К машине подводятся от сети все три фазы, с учетом применения трехфазного асинхронного двигателя 4 для охлаждающего вентиляционного устройства.

Нагружающее и торсиометрическое y"TpoéñòBo (фиг. 1 и 2) представляет собой крутильно-колебательную систему, связанную с возбудителями 2 и состоящую из упругого элемента, составляемого и=пытуемым укороченным образцом 11, жестко скрепленным поперечными клиньями с удлинителем 12 и стержневым торсиометром 18, на концах которых закреплены трубчатые маховики 14. Каждый из указанных маховиков выполнен в виде трубки, запрессованной у одного в головку удлинителя, у другого — в головку,торсиометра. Маховики расположены в двух взаимно-перпендикулярных направлениях: трубка правого маховика — вертикально, а трубка левого маховика — горизонтально (на фиг. 2 левы!1 маховик условно изображен в вертикальном положении) .

Нагружающее и торсионное устройство могут поворачиваться в горизонтальнои плоскости на некоторый, ограниченныи по величине, угол в обе стороны от среднего положения. Ограничение углового перемещения указанных устройств производится фиксатором (фиг. 6), выполненным в виде стальной спицы 15, верхним концом закрепленной в вертикальной канавке на торце головки удлинителя посредством планки 16 и винта 17; нижний конец спицы заострен и упирается в уг> — Э

N> 91113 лубление винта 18, ввернутого в корпус станины и снабженного контргайкой 19.

Благодаря синхронному действию возбудителей система совершает вынужденные крутильные колебания, вызывающие нагружение испытуемого образца закручиваюшим усилием. Собственна я частота колебаний системы регулируется в соответствии с частотой возбуждающих закручивающих мсментов, посредством перемещения грузов-клемм 20 по трубкам маховиков 14, для чего последние снабжены нанесенными на них делениями, Таким образом, машина практически работает с частотой 50 гц непосредственно в резонансе, на который настраивается по"редством изменения моментов инерции маховиков.

Величина нагрузки испытуемого образца закручивающим усилием регулируется изменением вязкого сопротивления колебательной системы, для чего íа левом маховике усTановлен регулятор 21 нагрузки (фиг. 1).

Регулятор нагрузки состоит из лопастей 22 в виде прямоугольных пластинок, установленных на обоих концах трубки маховика 14, смонтированного в голодовке удлинителя 12; лопасти свободно перемещаются в полости корпуса 28, закрепленного стойками на станине машины.

Для изменения величины нагр узки корпус регулятора снабжен заслонкой 24 поворачиваемой в процессе испытаний (без остановки ма> шины) для регулирования площади донных отверстий 5 дланя прохода воздуха. Происходящее при этом изменение величины вязкого сопротивления колебательной системы влечет за собой изменение амплитуды колебания и величины закручиваюшего момента.

Величина закручивающего момента определяется посредством двух стрсбоскопических шкал 26, закрепленных на торце трубки правого маховика 14 и на торце же:ткой стрелы 27, привернутой и головке-захвату торсиометра 13, Ш кала 2б выполнена в виде пластинки, на которой нанесены под острым углом две широкие линии; обе стороны угла снабжены делениями, перпендикулярными к биссектрисе угла. При закреплении на подшкальнике пластинка принимает форму цилиндра, образующей которого является оиссектриса угла; радиус цилиндра равен расстоянию от шкалы до оси врашения маховика 14 H;III стрелы 27, При колебаниях маховика и стрелы на каждой шкале визуально воспринимаются четыре линии соответственно крайним пол=жениям маховика и стрелы. Расстояние точки пересечения внутренних линий от нулевой линии (первой слева) пропорционально амплитуде качания маховика и стрелы; разность отсчетов по указанным шкалам пропорциональна углу закручивания торсиометра.

Величина закручивающего момента или величина закручиваюшего усилия получается путем умножения указанной разности на соответствуюшую цену деления, определяемую в процессе статического тарирования торсиометра, Машина снабжена вентиляционным устройством, предназначенным для охлаждения в процессе испытания возоудителей, приборов электропитания, а также захватов крепления испытуемого образца; вентиляционное устройство приводится в действие асинхронным двигателем 4, вращающим колеса 28 с радиальными лопатками, закрепленные на роторе двигателя и нагнетающие возду.;, выходящий через ствер стие в верхней части станины машины.

Для испытания стсржневых образцов разли шой длины предусмотрена возможность осевого перемещения правой половины на:р,жающего и торсиометрического устройства машины, № !)1!!3

Предмет изобретения

1. Резонансная машина для усталостных испытаний стержневых образцсв материалов на закручивание с применением колебательной системы из парных вращающихся в противоположных направлениях маховиков, равноудаленных от концов испытуемого образца и приводимых в движение возбудителями колеоательных движений, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, закрепленный в захватах испытуемый образец кинематически связан через торсиометр с одной стороны и удлчнитель с другой — маховиками, выполненными .в виде трубок, закрепленных в головках торсиометра и удлинителя, расположенных под прямым углом один к другому и снабженных грузами-клеммами, перемещаемыми вдоль оси маховиков при настройке колебательной системы в резонанс с частотой возбуждающих моментов, 2. Машина по п. 1, о тл и ч аю щ а я с я тем, что, в качестве возбудителей колебательного движения нагружающего устройства применены коллекторные двигатели, питаемые переменным током через стабилизатор напряжения, причем, с целью получения в процессе испытания переменного по направлению закр чивающего момента, к последовательно соединенным обмоткам статоров всзбудителей подается через выпрямитель постоянный ток, а к пс=ледовательно соединенным 00 моткам роторов через автотрансформатор — переменный ток.

3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью регулирования величины прилагаемого к испытуемому образцу закручивающего усилия посредством изменения ветичины вязкого сопр отивления колебательнон,:истомы, на одном из трубчатых маховиксв паралле tt..tto его сси установлен воздушный поглотитель с лопастями, осущестгляющий в процессе закручивания сбразца засасывание и выталкивание воздуха через отверстия в корпусе поглотителя и,:в зависимости от увеличения или уменьшения площади отверстии, вызывающий изменение амплитуды колебаний и величины закручивающего момента.

4. Машина по пп. 1 и 2, отл ич а ю ща я с я тем, что, ее =трсбоскопическое устройство для измерения закручивающего момента по

tte tè÷èíe закручивания TopcHQMeTpà выполнено в виде парныx угловых шкал, установленных на противопсложных .концах торсиометра и закрепленных íà верхних торцах одного из труочатых маховиков и жесткой стрелы, скрепленной с одним из захватов образца, Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Н. М. Жиженков

Гр. 172

Гор. Алатырь, типография М 2 Министерства культуры Чувашской АССР, Информационно-издательский отдел.

Объем 0,51 п. л. Заказ 793.

Подп. к печ, 6/II 1960 г.

Тираж 300, Цена 75 коп.