Установка для испытания образца материала на усталость при изгибе и ударном сжатии
DEVICE FOR MATERIAL SAMPLE FATIGUE TEST DURING BENDING AND SHOCK COMPRESSION

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость при изгибе и ударном сжатии, и может быть применено в учебной, заводской и исследовательской лабораториях.
Известна установка для испытания образцов материала на усталость при изгибе (патент №2017121, МКИ G01N 3/32, 30.07.1994, бюл. №14), содержащая корпус, закрепленный на нем пассивный захват образца, ротор с приводом, рычаг, активный захват образца, платформу, связанную через кривошипно-ползунный механизм со вторым приводом, толкатели и пружины, активный захват образца закреплен на одном из концов рычага так, чтобы их продольные оси совпадали, в роторе выполнены радиально расположенные отверстия, шатун кривошипно-ползунного механизма выполнен с возможностью изменения его длины, а каждая пружина - опирающейся с одной стороны на дно отверстия ротора, а с другой - на толкатель, выполненный с возможностью перемещения в отверстии и взаимодействия с рычагом, ротор с приводом установлены на платформе, а второй привод - на дне корпуса и ротор снабжен упорами, прикрепленными к его поверхности около отверстий.
Недостатком этой установки является то, что она не обеспечивает испытание образца на ударное сжатие.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем испытания образца на усталость не только при изгибе, но и при сжатии одновременно.
Для решения этой задачи в установке для испытания образца материала на усталость при изгибе и ударном сжатии, содержащей корпус, закрепленный на нем пассивный захват образца, ротор с приводом, рычаг, активный захват образца, платформу, связанную через кривошипно-ползунный механизм со вторым приводом, толкатели и пружины, активный захват образца закреплен на одном из концов рычага так, чтобы их продольные оси совпадали, в роторе выполнены радиально расположенные отверстия, шатун кривошипно-ползунного механизма выполнен с возможностью изменения его длины, а каждая пружина - опирающейся с одной стороны на дно отверстия ротора, а с другой - на толкатель, выполненный с возможностью перемещения в отверстии и взаимодействия с рычагом, ротор с приводом установлены на платформе, а второй привод - на дне корпуса и ротор снабжен упорами, прикрепленными к его поверхности около отверстий, дополнительно изготовлен рычаг в форме трубы, введены гибкий канат, одним концом соединенный с грузом, а другим - с пазом зубчатого колеса, которое соединено с другим зубчатым колесом, имеющим зубья на половине колеса, привод этого колеса, колеса соединены шпонками и осями с каркасом, а гибкий тросик соединен одним концом с зубчатым колесом, а другим - с каркасом. Технический результат: более широкий диапазон исследования прочности образца материала, а именно испытание образца материала на усталость не только при изгибе, но и при сжатии одновременно.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - схема установки;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 и разрез Б-Б на фиг. 3.
Установка содержит корпус 1, установленный на дне его привод 2 в виде мотор-редуктора, на выходном валу которого закреплен кривошип 3, шатун 4, состоящий из двух частей, соединенных с помощью резьбы с контргайкой 5 и одним концом - с кривошипом 3, а другим с помощью оси 6 - с ползуном 7, установленным в корпусе, платформу 8, соединенную с ползуном с помощью оси 9, закрепленный на корпусе 1 пассивный захват 10 образца 11, в форме трубы рычаг 12, закрепленный с активным захватом 13 образца 11 таким образом, что их продольные оси совпадают.
К платформе 8 прикреплены с помощью осей 14 ролики 15, через которые платформа 8 опирается на корпус. При этом два ролика 15 размещены в окнах 16, выполненных в платформе 8.
На платформе 8 закреплен привод 17, на выходном валу которого установлена муфта 18, соединенная с валом 19, закрепленным на платформе. На валу 19 жестко закреплен ротор 20, в котором радиально выполнены глухие отверстия 21. В этих отверстиях расположены пружины 22, которые опираются на дно отверстий, а другими концами взаимодействуют с толкателями 23, расположенными так же в отверстиях 21. Для ограничения хода толкателей 23 к ротору к цилиндрической поверхности около отверстий прикреплены упоры 24.
Гибкий канат 25 (фиг. 2) одним концом соединен с грузом 26, а другим - с зубчатым колесом 27, которое имеет круговой паз 28 (фиг. 3) для закрепления и расположения в нем гибкого каната 25. С зубчатым колесом 27 соединено колесо 29, которое имеет зубья на правой половине ABC (фиг. 2), а на левой половине зубья срезаны. Зубчатые колеса с помощью шпонок 30 и 31 и осей 32 и 33 (фиг. 3) соединены с корпусом 1. Ось 33 с помощью муфты 34 соединена с приводом 35, а гибкий тросик 36 соединен с зубчатым колесом 27 одним концом, а другим - с корпусом 1.
Установка работает следующим образом.
Включают привод 17, который с помощью муфты 18 и вала 19 вращает ротор 20 (по ходу часовой стрелки на фиг. 2). Толкатели 23, вращаясь вместе с ротором 20, периодически поочередно взаимодействуют с рычагом 12 и с помощью пружин 22 и рычага 12 подвергают образец 11 изгибу. Все пружины 22 имеют одинаковую высоту, но различную жесткость и поэтому образец 11 нагружается в условиях от нулевого цикла напряжений с различным максимальным напряжением за цикл в каждом цикле при одном обороте ротора 20.
Одновременно с приводом 17 включают и привод 2, который с помощью кривошипа 3, шатуна 4, оси 6, ползуна 7 и оси 9 приводит в возвратно-поступательное движение платформу 8. Такие же перемещения совершает и ротор 20, закрепленный на платформе 8. В результате каждому толкателю 23 при контакте с рычагом 12 в точке Д будет соответствовать своя осадка пружины, а значит в каждом цикле будет свое максимальное за цикл напряжение изгиба образца 11. При числе оборотов кривошипа 3, отличном от числа оборотов ротора 20, образец 11 будет нагружаться в условиях от нулевого цикла напряжений с различным максимальным напряжением за цикл от цикла к циклу.
После включения приводов 17 и 2 включают привод 35, который с помощью муфты 34, оси 33 и шпонки 31 приводит во вращение по направлению указанной стрелки колесо 29, имеющее зубья только на половине колеса ABC. Это колесо приводит во вращение колесо 27, которое с помощью гибкого каната 25 поднимает груз 26 до тех пор, пока колесо 29 не выйдет из зацепления с колесом 27. К этому моменту гибкий тросик 36 оказывается вверху (пунктирные линии). Затем груз 26 начинает падать и наносит удар по образцу 11, а гибкий тросик 36 удерживает колесо 27 в исходном положении. После этого колесо 29 приходит в исходное состояние ABC и описанный процесс подъема груза 26, его падения и удара по образцу 11 повторяется и одновременно происходит нагружение образца 11 на ударный изгиб.