СТЕНД ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ
TEST BENCH FOR MATERIAL FATIGUE TESTS

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность образцов горных пород и других материалов и изделий.
Известен стенд для усталостных испытаний материалов (патент РФ №1033922, кл. G01N 3/34, G01N 3/08, 1983), содержащий основание, установленные на нем захваты для образца, устройство для статического нагружения, связанное с одним из захватов, механизм циклического нагружения, включающий толкатель для взаимодействия с другим захватом, ось, установленный на оси диск, фиксатор для соединения диска с осью, привод вращения оси. Диск установлен на оси эксцентрично.
Недостаток состоит в том, что стенд позволяет проводить нагружения образца только при однопиковых циклах.
Известен стенд для усталостных испытаний материалов (патент РФ №1486874, кл. G01N 3/34, 1989), содержащий основание, установленные на нем захваты для образца, устройство для статического нагружения, связанное с одним из захватов, механизм циклического нагружения, включающий толкатель для взаимодействия с другим захватом, ось, установленные на оси по меньшей мере два диска, фиксаторы для соединения дисков с осью, привод вращения оси. Диски установлены с возможностью изменения угла наклона к оси захватов образца.
Недостаток данного стенда состоит в том, что он также обеспечивает только однопиковые циклы нагружения, хотя и имеет возможность регулировать параметры пиков в ходе испытаний.
Известен стенд для усталостных испытаний материалов (патент РФ №1803796, кл. G01N 3/34, 1993), принимаемый за прототип и содержащий основание, установленные на нем захваты для образца, устройство для статического нагружения, связанное с одним из захватов, механизм циклического нагружения, включающий толкатель для взаимодействия с другим захватом, ось, установленные на оси по меньшей мере два диска, фиксаторы для соединения дисков с осью, привод вращения оси. Диски установлены эксцентрично. Это дает многопиковый цикл нагружения с числом пиков по числу взаимно повернутых дисков, что приближает стенд к предлагаемому по достигаемому эффекту.
Недостаток этого стенда состоит в том, что переход от одного вида многопикового цикла нагружения к другому возможен только после ряда операций, а именно остановки нагружений, разгрузки образца, расфиксации дисков, нового взаимного поворота дисков, новой фиксации дисков на оси, новой нагрузки образца и нового включения привода вращения оси. Ограничены также возможности регулирования параметров нагружений внутри самих циклов.
Технический результат изобретения заключается в повышении информативности исследований материалов путем обеспечения смены видов многопиковых циклов непосредственно в ходе испытаний, а также расширения возможности регулирования параметров нагружений внутри самих циклов.
Технический результат достигается тем, что стенд для усталостных испытаний материалов, содержащий основание, установленные на нем захваты для образца, устройство для статического нагружения, связанное с одним из захватов, механизм циклического нагружения, включающий толкатель для взаимодействия с другим захватом, ось, установленные на оси два и более диска, фиксаторы для соединения дисков с осью, привод вращения оси, согласно изобретению, на наружной поверхности дисков размещены упоры с возможностью взаимодействия с толкателем, при этом фиксаторы установлены на каждом диске, а количество и размеры упоров подобраны в соответствии с количеством пиков и амплитудой пиков в каждом цикле.
Технический результат достигается также тем, что упоры выполнены съемными.
Снабжение стенда упорами на каждом диске позволяет одним диском создавать многопиковый цикл, как в прототипе, а возможность заменять работающий диск непосредственно в ходе испытаний путем переключения фиксаторов обеспечивает смену многопиковых циклов непосредственно в процессе испытаний.
Выполнение упоров съемными расширяет возможности формирования циклов путем перестановки или замены упоров в соответствии с характеристиками новых циклов. Это также способствует повышению информативности иследований материалов.
Схема стенда показана на фиг.1, вид спереди, и на фиг.2, вид сбоку.
Стенд для усталостных испытаний материалов содержит основание 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, устройство 5 для статического нагружения, связанное с одним из захватов 2, механизм циклического нагружения, включающий толкатель 6 для взаимодействия с другим захватом 3, ось 7, установленные на оси по меньшей мере два диска 8, 9, фиксаторы 10, 11 для соединения дисков с осью, привод 12 вращения оси.
Стенд снабжен упорами 13, размещенными на наружной поверхности дисков 8, 9 с возможностью взаимодействия с толкателем 6, при этом фиксаторы 10, 11 установлены на каждом соответствующем диске 8, 9 с возможностью независимого переключения, а количество и размеры упоров 13 подобраны в соответствии с количеством пиков и амплитудой пиков в каждом цикле.
Упоры 13 выполнены съемными.
Взаимодействие толкателя 6 с упорами 13 осуществляется через ролик 14. Между толкателем 6 и захватом 3 установлена пружина 15. Крепеж 16 служит для соединения упоров 13 с дисками 8, 9, а крепеж 17 служит для монтажа образца с захватами на основании.
Стенд работает следующим образом.
Устанавливают образец 4 в захваты 2, 3 и устройством 5 осуществляют статическое нагружение образца, а именно устройством 5 в виде винтового механизма перемещают захваты 2, 3 вместе с образцом 4 в направлении пружины 15, деформируют пружину и нагружают тем самым образец осевой сжимающей нагрузкой. Для создания нагрузок первого цикла включают фиксатор 10 и соединяют тем самым диск 8 с осью 7. Включают привод 12 и вращают ось 7. Упоры 13, закрепленные на диске 8, поочередно взаимодействуют с роликом 14 и путем перемещения толкателя 6 через пружину 15 циклически пригружают образец 4 через захват 3. За один оборот диска 8 реализуется первый многопиковый цикл нагружения, при этом число пиков в цикле равно числу упоров на этом диске, величина пиков соответствует высоте упоров, расстояние между пиками во времени определяется расстоянием между упорами и скоростью вращения оси 7. Для перехода на второй многопиковый цикл выключают фиксатор 10 и включают фиксатор 11. Диск 8 останавливается, а диск 9 начинает вращаться и нагружать образец 4 вторыми многопиковыми циклами с соответствующими параметрами пиков, заданными параметрами упоров и их расположением на диске 9. Для испытаний при многопиковых циклах с числом пиков, равным сумме пиков обоих циклов, включают фиксаторы 10, 11. Для взаимного смещения пиков в циклах выключают фиксатор 10 или 11 и поворачивают один диск относительно другого на заданный угол. Для изменения параметров циклов используют крепежные соединения 16 и устанавливают упоры 13 в новые положения, меняют их местами или заменяют в соответствии с характеристиками новых многопиковых циклов.
Стенд позволяет проводить чередование многопиковых циклов нагружения образца в процессе испытаний и в широких пределах подбирать параметры многопиковых циклов, что существенно расширяет возможности усталостных испытаний.