УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТЬ

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для испытания материалов на длительную прочность при действии циклических нагрузок.
Известна установка для испытания образцов на усталость, содержащая основание, установленные на нем привод возвратно-поступательных перемещений, связанный с приводом толкатель, захваты для образца и связанные с захватами инерционные грузы (см. патент РФ №1826033, 1992 г.).
Недостаток установки состоит в отсутствии возможности испытывать образцы при чередовании осевых и срезающих нагрузок.
Известна установка для испытаний образцов на усталость содержащая основание, установленный на нем привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика с приводом вращения, толкатель (см. патент РФ №2068993, 1994 г.).
Недостаток установки состоит в сложности конструкции, 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.
Наиболее близким по технической сути является установка, содержащая основание, привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика с приводом вращения, толкатель, выполненный в виде тарированной пружины, прямой ступенчатый вал, установленный в опорных подшипниках и передающий крутящий момент на эксцентрик, испытуемый образец одним концом закреплен на неподвижной опоре, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре, (см. патент РФ №148280, 2014 г.).
Недостатком установки является отсутствие возможности испытывать образцы на усталость при изгибе с кручением.
Техническая задача - разработка конструкции устройства для испытаний образцов с искусственной трещиной либо со сварным швом на усталостную прочность.
Технический результат - расширение диапазона применения устройства для проведения специальных усталостных исследований образцов путем усовершенствования конструкции устройства.
Он достигается тем, что известное устройство для испытаний образцов на усталость, содержащее основание, привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика с приводом вращения, толкатель, выполненный в виде тарированной пружины, прямой ступенчатый вал, установленный в опорных подшипниках, передающий крутящий момент на эксцентрик, испытуемый образец одним концом закреплен на неподвижной опоре, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре, содержит консольное крепление для дополнительного образца, выполненное в виде захвата, установленное на прямом ступенчатом валу и жестко закрепленное в его торцевой части, при этом дополнительный образец одним концом жестко фиксирован захватом, а на другом его конце установлен радиальный подшипник с металлическим креплением и размещенная перпендикулярно оси захвата дополнительная тарированная пружина, один конец которой связан с металлическим креплением, а на другом его конце подвешен груз.
Груз, подвешенный на дополнительной тарированной пружине, совершает свободные вертикальные колебания, в результате чего создается пульсирующая нагрузка и возникают напряжения изгиба. Использование радиального подшипника снижает осевое трение образца.
Использование консольного крепления, выполненного в виде захвата, позволяет расширить диапазон применения устройства при проведении испытаний на усталость с использованием разных образцов.
На фигуре 1 (вид сбоку) 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 4,5 и одновременно передающий крутящий момент на привод возвратно-поступательных перемещений в виде эксцентрика 6, который с помощью толкателя 7, выполненный в виде тарированной пружины, с одной стороны жестко соединенного с эксцентриком 6, а с другой стороны соединено с образцом 8, с помощью хомута 9 передает возвратно-поступательное движение образцу 8, который закреплен одним концом на неподвижной опоре 10, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре 11, консольное крепление 12, выполненное в виде захвата для дополнительного образца 13, закрепленное в торце прямого ступенчатого вала 3, а на другом его конце установлен радиальный подшипник 14 с металлическим креплением 15 и перпендикулярно оси захвата дополнительная тарированная пружина 16, один конец которой связан с креплением 15, а на другом конце подвешен груз 17.
При работе устройства могут использоваться один или два разных образца.
Устройство работает следующим образом (при использовании двух образцов). При включении привода вращения 2 (электродвигателя), который жестко закреплен на основании 1, происходит передача крутящего момента прямому ступенчатому валу 3, установленного в опорных подшипниках 4 и 5. Вал передает вращение эксцентрику 6, который создает пульсирующую циклическую нагрузку и передает ее через толкатель 7 (тарированную пружину) на плоский образец 8. На образце 8 установлен хомут 9 для фиксации толкателя 7, образец закреплен одним концом на неподвижной опоре 10, а другой его конец свободно размещен на подвижной опоре 11, которая обеспечивает осевое перемещение образца при его упругой деформации во время испытания. Одновременно вал 3 приводит во вращение образец цилиндрической формы 13, через консольное крепление 12, жестко закрепленное в торцевой части прямого ступенчатого вала 3. Подвешенный на дополнительной тарированной пружине 16, груз 17 совершает свободные вертикальные колебания. В результате чего создается пульсирующая нагрузка на образец 13 и возникают напряжения изгиба. Для изменения величины нагрузки используются сменные грузы разной массы. Образцы, имеющие искусственные трещины или сварные швы, проходят усталостные испытания до полного разрушения образца или шва. При этом фиксируются 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, циклический изгиб с кручением или циклическое растяжение и сжатие, как при пульсирующем, так и при симметричном цикле изменения напряжений.