УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТЬ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности, к установкам для испытания материалов на длительную прочность (усталостных испытаний) при воздействии циклических продольно изгибающих нагрузок.
Известна установка для испытания образцов на усталость (см. патент РФ №1826033, 1992 г.), содержащая основание, установленные на нем привод возвратно-поступательных перемещений, связанный с приводом толкатель, захваты для образца и связанные с захватами инерционные грузы. Недостаток установки состоит в отсутствии возможности испытывать образцы при чередовании осевых и срезающих нагрузок. Нагружения осуществляются только осевыми нагрузками.
Наиболее близкой по технической сути является установка для испытания образцов на усталость (см. патент РФ №2068993, 1994 г.), принятая за прототип. Установка содержит основание, установленный на нем привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика с приводом вращения, толкатель. Недостаток установки состоит в сложности кинематической схемы, а также в отсутствии возможности испытывать образцы материалов, снабженных для исследований усталостных свойств искусственной трещиной или сварным швом, вследствие высоких динамических нагрузок на образцы в процессе испытаний.
Техническая задача - разработка конструкции установки для испытаний материалов на усталостную прочность при исследовании образцов с искусственной трещиной либо со сварным швом.
Технический результат - расширение диапазона применения устройства для проведения специальных усталостных исследований образцов материалов путем усовершенствования конструкции устройства.
Он достигается тем, что в установке для испытаний образцов на усталость, содержащей основание, привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика с приводом вращения, толкатель, устройство дополнительно содержит прямой ступенчатый вал, установленный в опорных подшипниках и передающий крутящий момент на эксцентрик, толкатель выполнен в виде тарированной пружины, а испытуемый образец одним концом закреплен на неподвижной опоре, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре.
Прямой ступенчатый вал обеспечивает удобство установки на него деталей, а также монтажа деталей при посадке с натягом. Прямой ступенчатый вал установлен в двух опорных подшипниках для обеспечения стабильной центровки вала и отсутствия биения вала в процессе проведения усталостных исследований с целью получения максимально достоверных результатов.
Толкатель выполнен в виде тарированной пружины, поскольку это способствует сглаживанию изгибающих нагрузок и снижает их динамические характеристики. Это особенно важно при длительных испытаниях образцов материалов, имеющих искусственные трещины или сварные швы.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для испытаний образцов материалов на усталостную прочность. Установка имеет основание 1, установленный на нем привод вращения 2, прямой ступенчатый вал 3, установленный в опорных подшипниках 4 и передающий крутящий момент на привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика 5, который с помощью толкателя 6, с одной стороны жестко соединенного с эксцентриком 5, а с другой стороны соединенного с образцом 7 с помощью хомута 8, передает возвратно-поступательное движение образцу 7, который одним концом закреплен на неподвижной опоре 9, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре 10.
Устройство работает следующим образом: при включении привода вращения 2 (электродвигателя), который жестко закреплен на основании 1, происходит передача крутящего момента валу 3, установленному в опорных подшипниках 4, обеспечивающих точную и стабильную центровку вращающихся частей. Вал 3 передает вращение эксцентрику 5, который создает пульсирующую циклическую нагрузку и передает ее через толкатель 6 (тарированную пружину) на образец 7. Для изменения величины нагрузки используются эксцентрики 5 с различным эксцентриситетом. На образце 7 установлен хомут 8 для фиксации толкателя 6. Образец одним концом закреплен на неподвижной опоре 9, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре 10, которая обеспечивает осевые перемещения образца при его упругой деформации во время испытаний. Образцы, имеющие искусственные трещины или сварные швы, проходят усталостные испытания до полного разрушения образца или шва. При этом фиксируется время прохождения испытаний, а также количество циклов во время проведения экспериментов.
Предлагаемая установка обеспечивает проведение усталостных испытаний экспериментальных образцов и позволяет испытывать сварные швы и трещины, расположенные поперек образца, в разных плоскостях. Это дает возможность один и тот же образец со сварным швом или трещиной испытывать на циклический изгиб или на циклическое растяжение-сжатие, как при пульсирующем, так и при симметричном цикле изменения напряжений.
Источники информации
1. Патент РФ №1826033, 1992 г.
2. Патент РФ №2068993, 1994 г. (прототип).