СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГООБМЕНА ПРИ РАЗРУШЕНИИ
STAND FOR EXPLORING ENERGY EXCHANGE AT FRACTURE

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известна установка для испытания образцов на усталость (патент РФ №2049325, оубл. 27.11.1995 г.), содержащая корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий тяги, кинематически связанные с захватами, привод вращения, возбудитель колебаний нагрузки, установленный на валу привода вращения, и натяжной механизм.
Недостаток установки состоит в том, что она не обеспечивает проведение испытаний при переходах от циклических нагружений с плавным регулированием амплитуды циклов к постоянным длительно действующим или ступенчато изменяемым нагрузкам, а также к постепенно изменяющимся нагрузкам при произвольном чередовании видов нагружения в ходе испытаний без разгрузки образца при пропорциональном изменении амплитуд чередующихся циклов и интервалов между циклами.
Известна установка для испытания образцов на усталость (патент RU №2455626, опубл. 10.07.2012 г.), содержащая корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, кинематически связанные с захватами, натяжной механизм тяг, платформу, привод вращения, установленный на платформе, возбудитель колебаний нагрузки, расположенный между тягами.
Недостаток установки состоит в том, что она не обеспечивает проведение испытаний при переходах от циклических нагружений с плавным регулированием амплитуды циклов к постоянным длительно действующим или ступенчато изменяемым нагрузкам, а также к постепенно изменяющимся нагрузкам при произвольном чередовании видов нагружения в ходе испытаний без разгрузки образца при пропорциональном изменении амплитуд чередующихся циклов и интервалов между циклами.
Известен стенд для исследования энергообмена при разрушении (патент РФ №2505794, опубл. 27.01.2014 г.), принятый за прототип, стенд содержит корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, кинематически связанные с захватами, натяжной механизм тяг, платформу, привод вращения, установленный на платформе, возбудитель колебаний нагрузки в форме треугольника, установленного на валу привода вращения и расположенного между тягами, и привод перемещения платформы вдоль оси вала. Стенд обеспечивает проведение испытаний при переходах от циклических нагружений с плавным регулированием амплитуды циклов к постоянным длительно действующим или ступенчато изменяемым нагрузкам, а также к постепенно изменяющимся нагрузкам при произвольном чередовании видов нагружения в ходе испытаний без разгрузки образца, что сближает его с предлагаемым по функциональным возможностям.
Недостаток стенда состоит в том, что он не позволяет проводить испытания при пропорциональном изменении амплитуд чередующихся циклов и интервалов между циклами.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей стенда путем обеспечения испытаний при пропорциональном изменении амплитуд чередующихся циклов и интервалов между циклами.
Стенд для исследования энергообмена при разрушении поясняется фиг. 1 - общая схема стенда, где
1 - корпус;
2, 3 - захваты;
4 - образца;
5, 6 - гибкие тяги;
7 - натяжной механизм тяг;
8 - платформа;
9 - привод вращения;
10 - возбудитель;
11 - вал;
12 - привод перемещения платформы.
абв
Стенд для исследования энергообмена при разрушении содержит корпус 1, установленные на нем захваты 2, 3 образца 4, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги 5, 6, кинематически связанные с захватами, натяжной механизм 7 тяг, платформу 8, привод вращения 9, установленный на платформе 8, возбудитель 10 колебаний нагрузки в форме треугольника , установленного на валу 11 привода вращения 9 и расположенного между тягами 5, 6, и привод 12 перемещения платформы вдоль оси О-О вала 11.
Стенд снабжен платформой 13 вращения с приводом 14 и фиксатором 15 поворота, ось С-С вращения которой перпендикулярна оси О-О вала, и разъемным соединением 16 вала 11 привода вращения с возбудителем 10 колебаний нагрузки. Вторые концы тяг 5, 6 закреплены на поверхности платформы 13 вращения с возможностью изменения точек закрепления.
аг
абв
Связь тяг 5, 6 с захватами 2, 3 осуществляется через рычаг 17. Натяжение регулируется с помощью пружины 18. Изменение точек закрепления тяг 5, 6 на поверхности платформы 13 может осуществляться, например, с помощью крючков 19, установленных на поверхности платформы 13. Линией  обозначена высота треугольника .
Стенд работает следующим образом.
аб
ав
аг
абв
Включают привод 9 вращения и посредством вала 11 вращают возбудитель 10 нагрузки вокруг оси О-О вала 11. Возбудитель 11 взаимодействует с тягами 5, 6 и через пружину 18, рычаг 17 и захваты 2, 3 передает циклическую нагрузку на образец 4. Параметры циклов и уровни нагрузки зависят от варианта сборки стенда. В варианте сборки, показанном на фиг. 1, когда плоскость расположения тяг 5, 6 близка к плоскости чертежа, а одна из сторон  треугольника параллельна оси О-О вала 11, работа стенда будет проходить по следующей схеме. При повороте возбудитель 10 стороной  поочередно взаимодействует с тягами 5 и 6, отклоняет их и через пружину 18 нагружает образец 4 циклами с разной амплитудой: амплитудой малой величины при взаимодействии с тягой 5 и большей величины при взаимодействии с тягой 6. Циклы создаются поочередно без интервалов между ними. Для испытаний с пропорциональным изменением амплитуды циклов и интервалов времени между циклами выключают фиксатор 15 и приводом 14 поворачивают платформу 13 так, чтобы плоскость расположения тяг 5, 6 поворачивалась относительно оси О-О, приближаясь к положению, перпендикулярному плоскости чертежа. Интервал между циклами тем больше, а разность величин амплитуд тем меньше, чем на больший угол поворачивается платформа 13. Интервал между циклами максимален, а амплитуды равны, когда плоскость расположения тяг становится перпендикулярной плоскости чертежа. При достижении заданных параметров платформу 13 фиксируют фиксатором 15. Для нагружений одинаковыми или плавно изменяющимися циклами без интервалов времени между циклами концы тяг закрепляют в центре платформы 13 на оси С-С, а возбудитель 10 с помощью разъемного соединения 16 устанавливают в положение, когда высота  треугольника  совпадает с осью О-О вала 11 (вариант сборки прототипа). При всех вариантах сборки для пропорционального изменения амплитуд циклов приводом 12 перемещают платформу 8 с приводом вращения 9, валом 11 и возбудителем 10 относительно оси С-С и тяг 5, 6. Для изменения начального уровня нагрузки приводом 7 перемещают платформу 13 и изменяют натяжение пружины 18.
Стенд обеспечивает проведение испытаний в новых режимах - при пропорциональном изменении амплитуд чередующихся циклов и интервалов между циклами, что наряду с испытаниями при переходах от циклических нагружений с плавным регулированием амплитуды циклов к постоянным длительно действующим или ступенчато изменяемым нагрузкам, а также к постепенно изменяющимся нагрузкам при произвольном чередовании видов нагружения в ходе испытаний без разгрузки образца существенно расширяет функциональные возможности стендов.