СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПРУЖИН НА УСТАЛОСТЬ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытаний пружин на усталость. Стенд можно использовать для испытаний на усталость крупногабаритных пружин сжатия, применяемых в транспортных средствах: автомобилях, строительных и дорожных машинах, тракторах и т.п.
Известна резонансная машина для испытания пружин на усталость, содержащая две параллельно установленные качающие балки, снабженная приспособлением для закрепления испытуемых пружин; грузы, установленные на концах балок и вибровозбудитель колебаний, связанный с одной из них; механизм для принудительной противофазной синхронизации балок (SU №641299, G01M 13/00, G01N 3/32, G01M 17/04, 05.01.1979, бюл. №1). В первом варианте конструкции машины одна из балок свободно установлена на оси, жестко связанной со второй балкой, а механизм для принудительной противофазной синхронизации балок выполнен в виде двух пар зубчатых зацеплений, из которых первая пара образована зубчатыми колесами с внешним зацеплением, а вторая пара образована зубчатым сектором с внутренним зацеплением. Во втором варианте каждая из балок закреплена на отдельной оси, а механизм для принудительной противофазной синхронизации выполнен в виде зацепляющихся зубчатых секторов с одинаковым радиусом.
Известен стенд для испытаний пружин на усталость, снабженный силовой рамой с установленным в ней коромыслом, кривошипно-шатунным приводом и средствами статического нагружения пружин (SU №953518, G01N 3/34, 23.08.1982, бюл. №31).
Недостатком известных стендов является низкая частота нагружения пружин из-за наличия нагружающих устройств эксцентрикового типа, сложных кривошипно-шатунных механизмов, что значительно увеличивает время проведения испытаний.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является машина для испытания винтовых пружин (RU №2412430, G01N 3/32, 20.02.2011). Машина содержит силовую раму, состоящую из основания, винтовых колонн и подвижной траверсы с резьбовыми гайками, установленные в основании червячные редукторы привода вращения колонн, сопряженные с резьбовыми гайками, электродвигатель привода червячных редукторов, датчик силы, датчик деформации с блоком измерения, закрепленный на основании соосно с осью силовой рамы, гидроцилиндр двухстороннего действия со штоком, промежуточной траверсой и стопором, насос с регулятором давления и манометром.
Недостатком такой машины является низкая частота нагружения при достаточной высоком энергопотреблении привода нагружающего механизма.
Задача заявляемой полезной модели - повышение производительности труда за счет увеличения частоты динамического нагружения и экономия электроэнергии.
Поставленная задача достигается тем, что стенд для испытаний пружин на усталость, содержащий силовую раму, состоящую из основания, двух колонн, установленных на торцевой стороне основания, соединенных в верхней части между собой траверсой, дополнительно содержит балку, закрепленную в подшипниковых опорах на станине, установленной на противоположной торцевой стороне основания от крепления колонн, вибровозбудитель, соединенный с блоком управления, расположенный на коротком плече балки, а траверса снабжена регулировочным винтом с упорной гайкой, контргайкой, и в основании расположен механизм предварительного статического деформирования, включающий в себя регулировочный винт с контргайкой и упорной гайкой, два домкрата, соединенных через сдвоенный рычаг и кривошип с редуктором, электродвигатель, причем на свободном конце балки, сверху и снизу, и на концах регулировочных винтов закреплены опорные тарели, расположенные друг под другом, а к боковой стороне балки прикреплена пластина, находящаяся между испытуемыми пружинами, и на одной из колонн закреплен лазерный датчик.
Стенд для испытаний пружин на усталость дополнительно содержит наклонные балки, жестко прикрепленные к колоннам и основанию силовой рамы.
Лазерный датчик может быть соединен с ЭВМ.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен стенд для испытаний пружин на усталость, вид спереди.
Стенд для испытаний пружин на усталость содержит основание 1, колонны 2, установленные на основание 1, траверсу 3, соединяющую колонны 2 между собой, наклонные балки 4, жестко прикрепленные к колоннам 2 и основанию 1. Траверса 3 содержит регулировочный винт 5, упорную гайку 6, контргайку 7, расположенные на регулировочном винте 5, для статического деформирования верхней испытуемой пружины 8 и тарель 9, зафиксированную на регулировочном винте 5. На основании 1 расположен механизм предварительного статического деформирования 10 нижней испытуемой пружины 11 состоящий из: регулировочного винта 12, опорной тарели 9, зафиксированной на конце регулировочного винта 12, контргайки 7, упорной гайки 6, а также двух гидродомкратов 13, соединенных через сдвоенный рычаг 14 и кривошип 15 с редуктором 16 и электродвигателя 17. Между регулировочными винтами 5 и 12 с опорными тарелями 9 располагается балка 18 шарнирно закрепленная на станине 19 на оси 20 в подшипниковых опорах 21. На свободном конце балки 18, сверху и снизу, закреплены опорные тарели 9. Вибровозбудитель 22 расположен на коротком плече балки 18. К балке 18 прикреплена пластина 23, находящаяся между испытуемыми пружинами 8 и 11. Лазерный датчик 24, закреплен на одной из колонн 2 и соединен с ЭВМ 25. Блок управления 26, соединен через встроенный электродвигатель с вибровозбудителем 22.
Основание 1 стенда для испытаний пружин на усталость выполнено в виде сварной металлоконструкции из прокатных профилей и листового металла. Колонны 2 выполнены из труб и крепятся болтами к основанию 1 и траверсе 3. Траверса 3 служит для монтажа регулировочного винта 5, упорной гайки 6 и передачи нагрузок через колонны 2 к основанию 1. Наклонные балки 4, выполненные из швеллеров, повышают жесткость конструкции стенда для испытаний пружин на усталость. Балка 18 динамического деформирования пружин сварной конструкции смонтирована на оси 20 в подшипниковых опорах 21, которые крепятся болтами на станину 19. Регулировочный винт 5, поворачивается в упорной гайке 6, тем самым обеспечивает создание требуемой предварительной статической деформации верхней испытуемой пружины 8 при настройке режима испытаний. На регулировочном винте 5, ниже траверсы 3 расположена контргайка 7 для фиксации предварительной статической деформации верхней испытуемой пружины 8. Предварительная статическая деформация нижней пружины 11 обеспечивается регулировочным винтом 12 с контргайкой 7 и упорной гайкой 6. Штоки гидродомкратов 13 соединены с опорной тарелью 9. Редуктор 16 соединен со штоками гидро домкратов 13 через сдвоенный рычаг 14 и кривошип 15. Электродвигатель 17, соединен клино-ременной передачей с редуктором 16. Пластина 23 установлена так, чтобы вертикальная ось испытуемых пружин 8 и 11 проходила через центр ее ширины. Луч лазерного датчика 24 совпадает с вертикальной осью испытуемых пружин 8 и 11 и падает на пластину 23. Изменения сигналов лазерного датчика 24 отражаются на экране ЭВМ 25 при работе стенда и регистрируют амплитуду нагружения испытуемых пружин 8 и 11. Блок управления 26 позволяет плавно изменять частоту вращения электродвигателя с вибровозбудителем 22 и частоту нагружения пружины 8 и 11.
Стенд для испытаний пружин на усталость работает следующим образом.
На стенд одновременно устанавливают две пружины: верхнюю 8 - между регулировочным винтом 5 и нагружающей балкой 18, и нижнюю 11 - между нагружающей балкой 18 и регулировочным винтом 12. Пружины опираются на опорные тарели 9. Вращением верхнего 5 регулировочного винта задается значение предварительной статической деформации для верхней 8 испытуемой пружины. После установки нижней 11 и верхней 8 испытуемых пружин балка 18 выводится в горизонтальное положение с помощью гидродомкратов 12. Положения регулировочных винтов 5 и 12 фиксируются с помощью контргаек 7. Положение испытуемых пружин 8 и 11 фиксируется с помощью опорных тарелей 9. Через блок управления 26 задается частота вращения электродвигателя, реализуемая в требуемой величине амплитуды нагружения испытуемых пружин 8 и 11 с помощью вибровозбудителя 22. Под действием возмущающей силы от вибровозбудителя 22 при его вращении балка 18 колеблется относительно оси 20 с частотой, соответствующей скорости вращения вибровозбудителя 22. При этом испытуемые пружины 8 и 11 попеременно сжимаются и разжимаются относительно своего нейтрального положения. Изменение амплитуды циклической деформации испытуемых пружин 8 и 11 регулируется путем изменения скорости вращения вибровозбудителя 22 через блок управления 26. Постоянство заданной амплитуды циклической деформации испытуемых пружин 8, 11 обеспечивается высокой инерционностью балки 18 с вибровозбудителем 22. Стабильность предварительной статической деформации испытуемых пружин 8 и 11 во время усталостных испытаний обеспечивается фиксацией регулировочных винтов 5 и 12 с помощью контргаек 7. Контроль амплитуды циклической деформации испытуемых пружин 8 и 11 во время испытаний ведется по сигналам лазерного датчика 24, который фиксирует положение пластины 25 в режиме реального времени и передает данные на ЭВМ 26.
Таким образом, предложен стенд для испытаний пружин на усталость, где испытываемые пружины 8 и 11, расположенные друг под другом, являются упругим звеном колебательной системы, между которым крепится балка 18 с вибровозбудителем 22. Такой принцип действия позволяет достичь высоких частот нагружения в диапазоне от 7 до 20 Гц, не прибегая при этом к энергозатратным гидравлическим системам. Повышенная частота нагружения значительно ускоряет время проведения усталостных испытаний, что приводит к повышению производительности.