Устройство для создания в образце изгибных напряжений

Номер патента: U 8113

Опубликовано: 30.04.2012

Автор: Бусько Валерий Николаевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ В ОБРАЗЦЕ ИЗГИБНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Бусько Валерий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для создания в образце изгибных напряжений, содержащее контролируемый образец, основание, узел защемления образца, силовозбудитель, электродвигатель, индикатор прогиба, счетчик числа оборотов, отличающееся тем, что силовозбудителем является пропеллерообразный элемент, на лопасти которого установлен подшипник качения, закрепленный на валу электродвигателя под образцом, направление вращения подшипника качения совпадает с центральной осью образца, причем силовозбудитель, электродвигатель и счетчик числа оборотов размещены на передвижной платформе. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пропеллерообразный элемент может быть двух, трех- или четырехлопастным.(56) 1. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. - М. Металлургия, 1978. - 300 с. 2. Тимошук Л.Т. Механические испытания металлов. - М. Металлургия, 1971. - 224 с. 3. Патент РБ на полезную модель 5248, 2009. Устройство относится к области неразрушающего контроля (НК) ферромагнитных и неферромагнитных материалов и может быть использовано для испытаний, контроля и диагностики мало- и многоцикловой усталости изделий с целью исследования усталостного разрушения и прогнозирования долговечности. Известны типовые устройства, предназначенные для испытания плоских образцов 1,2, основанные на кинематической схеме консольного или чистого изгиба. При консоль 81132012.04.30 ном изгибе нагружающая система состоит из плоского консольного динамометра, жестко соединенного со станиной и испытуемым образцом, укрепленным на свободном конце динамометра. Изменение уровня создаваемых напряжений системы осуществляется при помощи шатуна или кривошипа. Меняя радиус кривошипа, при циклическом нагружении,можно изменять уровень нагрузки, измеряемой динамометром. Недостатком данного устройства является наличие жесткой привязки узла, состоящего из шатуна, с испытуемым образцом, что не позволяет получить заданные форму и вид изгибных напряжений в образце по времени. Также недостатком является сложность регулирования уровня нагрузки, связанная с тем, что необходимо иметь шатуны различной длины или кривошипные механизмы различного диаметра. Все это ограничивает возможность регулирования уровня изгибных напряжений, ограничивает функциональные возможности и снижает производительность испытаний установок такого рода, что в итоге приводит к снижению достоверности при исследовании и контроле усталости. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство 3, содержащее контролируемый образец, основание, узел защемления образца, силовозбудитель, состоящий из стального диска и двух подшипников качения,электродвигатель, индикатор прогиба, счетчик числа оборотов. Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность при необходимости создания в образце значительных (по величине) изгибных напряжений, необходимых при испытании, например, высокопрочных материалов. При создании больших амплитуд изгибных напряжений во время контактирования с поверхностью плоского образца подшипники производят удар по боковой кромке образца, сила которого при превышении определенного значения может оказать отрицательное воздействие на эффективность создания изгибных напряжений в образце. Это может привести к снижению достоверности и ограничению функциональных возможностей устройств при разработке и создании в образце изгибных напряжений на усталость. В предлагаемой полезной модели решается задача расширения функциональных возможностей устройства для испытаний образцов на усталость. Сущность предлагаемого устройства для создания в образце изгибных напряжений состоит в том, что оно состоит из массивной станины, на которой размещены узел защемления образца, электродвигателя с возможностью его перемещения на передвижной платформе, с закрепленным на его валу силовозбудителем в виде пропеллерообразного элемента, на конце которого расположен подшипник качения, счетчика числа оборотов для подсчета циклов нагружения и индикатора прогиба часового типа для определения амплитуды напряжений в образце, причем силовозбудитель, электродвигатель и счетчик числа оборотов расположены на платформе. За счет принудительного вращения пропеллерообразного элемента расположенный на нем подшипник качения вращается вокруг своей оси и в момент попеременного контакта с поверхностью испытуемого образца создает в нем изгибные напряжения. Отличительным признаком предлагаемого устройства от прототипа является то, что пропеллерообразный элемент с установленным на нем подшипником качения расположен под образцом, а направление вращения установленного на нем подшипника качения совпадает с центральной осью образца, а сам пропеллерообразный элемент может быть 2-х, 3-х, 4-х лопастным. Благодаря этому место приложения нагрузки Р, обусловленной действием установленного и вращающегося на пропеллерообразном элементе подшипника качения, а также передвижной платформе,может изменяться по всей длине образца, тем самым появляется возможность регулирования уровня прогиба (достаточно только переместить электродвигатель вдоль направления образца), что расширяет функциональные возможности полезной модели. На фигуре представлены схема предлагаемого устройства и пример его работы. Устройство для создания в образце изгибных напряжений (фигура) содержит массивную стальную станину 1, на которой с помощью болтов крепления 2 установлен узел за 2 81132012.04.30 щемления 3 образца 4, установленный на передвижную платформу 5 электродвигатель 6,на валу 7 которого закреплен пропеллерообразный элемент 8, на одной из лопастей которого установлен подшипник качения 9, механический счетчик числа оборотов 10, индикатор прогиба 11. Устройство работает следующим образом. Испытуемый образец 4 плоской формы, размеры которого соответствуют ГОСТ, с помощью установленного на основании 1 узла защемления 3 фиксируют в определенном положении с помощью болтов 2. Подводят под образец 4 электродвигатель 6, установленный на перемещающейся по основанию 1 платформе 5 со счетчиком числа оборотов 10, на валу 7 электродвигателя 6 установлен двухлопастный пропеллерообразный элемент 8, на одной из лопастей которого установлен подшипник качения 9. При вращении пропеллерообразного элемента 8 образец 4 изгибается под действием создаваемой таким образом нагрузки Р, направленной вертикально вверх, создавая в нем изгибные напряжения 1. Число циклических нагружений образца 4 фиксируется счетчиком числа оборотов 10, а прогиб образца 4 измеряется с помощью индикатора прогиба 11. В результате создаваемых таким образом благодаря переменному воздействию подшипника 9 на образец 4 циклических напряжений после достижения определенного количества циклов нагружения вблизи зоны защемления образца 4 изменяются физико-механические характеристики поверхностного слоя металла, приводящие к возникновению микротрещин, которые могут быть зарегистрированы различными методами и средствами. Для повышения эффективности создания необходимого прогиба образца 4 электродвигатель 6 (например, однофазный реверсивный двигатель переменного тока типа РД-09, синхронный двигатель переменного тока типа СД-54, двигатель постоянного тока производства Японии., .) расположен на платформе 5 с возможностью ее перемещения по основанию 1 для регулирования создаваемого в образце 4 прогиба , создающего соответствующую ему задаваемую амплитуду напряжений. Для повышения производительности создаваемых в образце 4 изгибных напряжений двухлопастный пропеллерообразный элемент можно заменить на трех- или четырехлопастный. Перемещая платформу 5 с установленным на нем электродвигателем 6 и счетчиком числа оборотов 10 по основанию 1, можно регулировать величину создаваемого в образце 4 прогиба. Такое расположение электродвигателя 6 относительно образца 4 и использование в качестве силовозбудителя пропеллерообразного элемента 8 с подшипником качения 9, в отличие от известного устройства, позволяют значительно выиграть в эффективности создания напряжений в исследуемом образце 4. В предлагаемом устройстве для изменения амплитуды создаваемых напряжений отсутствует необходимость менять диаметр контактируемого с образцом 4 подшипника 9. Чтобы, например, создать в образце 4 прогиб , равный прогибу, полученный с помощью устройства по прототипу 3, платформа 5 должна находиться в середине образца 4, тем самым появляется значительный выигрыш в эффективности и уровне создаваемых напряжений при механических испытаниях образцов на усталость. Предлагаемая конструкция устройства для создания в образце изгибных напряжений при усталостных испытаниях плоских образцов позволяет значительно расширить функциональные возможности испытательных машин, отличается значительной простотой конструкции и удобством ее использования в сравнении с аналогичными установками,стендами и устройствами и является универсальной. Устройство позволяет создавать в образце знакопеременные циклические напряжения с возможностью регулирования амплитуды создаваемых в нем напряжений практически без ударного на него воздействия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3

МПК / Метки

МПК: G01N 3/32

Метки: изгибных, образце, напряжений, устройство, создания

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-u8113-ustrojjstvo-dlya-sozdaniya-v-obrazce-izgibnyh-napryazhenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для создания в образце изгибных напряжений</a>

Похожие патенты