УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ
UNIT FOR FATIGUE TESTING OF SAMPLES OF MATERIALS UNDER COMPLEX STRESS STATE

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известна установка для испытания образцов материалов на усталость (Испытательная техника. Справочник, кн. 2. Под ред. В.В.Клюева. М: Машиностроение, 1982, с.23-24, рис.13), содержащая два двигателя, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца.
Недостаток установки состоит в отсутствии возможности проведения исследований на воздействие циклической знакопеременной осевой и изгибающей нагрузок при ступенчатых изменениях уровня осевых нагрузок.
Известна установка для испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии (патент РФ №1640600, кл. G01N 3/34, 1991), содержащая два двигателя разной мощности с параллельными валами и встречно направленными крутящими моментами, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца, один из которых установлен на конце первого рычага, и формирователь нагрузки, шарнирно связанный с концом второго рычага и соединенный со вторым захватом.
Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности проведения исследований на воздействие циклической знакопеременной осевой и изгибающей нагрузок при ступенчатых изменениях уровня осевых нагрузок.
Известна установка для испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии (патент РФ №1224665, кл. G01N 3/34, 1986), принимаемая за прототип. Установка содержит два двигателя разной мощности с параллельными валами и встречно направленными крутящими моментами, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца, один из которых установлен на конце первого рычага, и формирователь нагрузки, шарнирно связанный с концом второго рычага и соединенный со вторым захватом.
Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности проведения исследований на воздействие циклической знакопеременной осевой и изгибающей нагрузок при ступенчатых изменениях уровня осевых нагрузок. Это ограничивает информативность испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии.
Техническим результатом изобретения является увеличение информативности исследований на воздействие циклической знакопеременной осевой и изгибающей нагрузок путем обеспечения испытаний при ступенчатых изменениях уровня осевых нагрузок.
Технический результат достигается тем, что установка для испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии, содержащая два двигателя разной мощности с параллельными валами и встречно направленными крутящими моментами, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца, один из которых установлен на конце первого рычага, и формирователь нагрузки, шарнирно связанный с концом второго рычага и соединенный со вторым захватом, согласно изобретению, формирователь нагрузки выполнен в виде гидроцилиндра, заполненного рабочей средой, со штоком, одним торцом соединенным со вторым захватом, набора дисков разных диаметров, расположенных на штоке в гидроцилиндре с возможностью взаимодействия с рабочей средой, и фиксаторов для соединения дисков со штоком.
Технический результат достигается также тем, что формирователь нагрузки имеет второй шток, установленный соосно первому штоку.
Технический результат достигается также тем, что штоки имеют разные диаметры.
На фиг.1 представлена схема установки. Установка для испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии содержит два двигателя 1, 2 разной мощности с параллельными валами 3, 4 и встречно направленными крутящими моментами, два рычага 5, 6, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты 7, 8 для образца 9, один из которых 7 установлен на конце первого рычага 5, и формирователь нагрузки 10, шарнирно связанный с концом второго рычага 6 и соединенный со вторым захватом 8.
Формирователь нагрузки выполнен в виде гидроцилиндра 10, заполненного рабочей средой (не показана), со штоком 11, одним торцом соединенным со вторым захватом 8, набора дисков 12, 13, 14 разных диаметров, расположенных на штоке 11 в гидроцилиндре с возможностью взаимодействия с рабочей средой, и фиксаторов 15 для соединения дисков со штоком 11.
Формирователь нагрузки 10 имеет второй шток 16, установленный соосно первому штоку 11.
Штоки 11 и 16 имеют разные диаметры. Формирователь 10 соединен с рычагом 6 шарниром 17. Для регулировки взаимного смещения валов 3, 4 используются приспособления 18. Диски 12, 13, 14 поджимаются к торцу гидроцилиндра 10 пружинами 19.
Установка работает следующим образом.
Включают двигатели 1, 2, имеющие встречно направленные крутящие моменты. Более мощный двигатель, например, 1, приводит во вращение рычаги 5 и 6, а менее мощный двигатель 2 создает сопротивление вращению рычагов, вызывающее постоянную составляющую изгибающей нагрузки на образец 3. Вследствие несоосности валов 3, 4 при их вращении происходит взаимное смещение захвата 8 и формирователя нагрузки 10, в результате чего создается циклическая составляющая изгибающей нагрузки. Включают один из фиксаторов 15 и соединяют один из дисков 12, 13 или 14 со штоком 11. Циклические перемещения выбранного диска при взаимодействии его с рабочей средой гидроцилиндра создают циклическую осевую знакопеременную нагрузку на образце 3. Для ступенчатого изменения величины этой нагрузки переключают фиксаторы 15 и соединяют со штоком 11 другой диск, при этом изменение величины нагрузки тем больше, чем больше диаметр выбранного диска. Если шток 11 и шток 16 имеют одинаковые диаметры, то давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 10 не изменяется в процессе перемещений дисков 12, 13, 14 и циклы изменения осевой и крутящей нагрузок являются симметричными. Если штоки имеют разные диаметра или шток 16 не применяется, то при перемещении дисков в одном направлении давление рабочей среды возрастает, а при перемещении в обратном направлении снижается. Это приводит к изменению сопротивления рабочей среды перемещению дисков и к соответствующему изменению интенсивности нарастания и спада осевой нагрузки.
Установка обеспечивает проведение испытаний образцов на воздействие циклической знакопеременной осевой и изгибающей нагрузках в новых условиях - при дополнительных циклических знакопеременных ступенчатых изменениях уровня осевых нагрузок. Это повышает информативность испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии.