Податливости элементов приводов многопозиционной разрывной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОДАТЛИВОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИВОДОВ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАЗРЫВНОЙ МАШИНЫ

Комутов А.Е., магистрант, направление подготовки 15.04.01

Машиностроение Научный руководитель:

Клещарева Г.А., кандидат технических наук, доцент,

доцент кафедры механики материалов, конструкций и машин

Аннотация

На сегодняшний день достоверность результатов экспериментальных исследований механического поведения материалов напрямую зависит от того, насколько соответствуют условия проведения эксперимента реальным условиям эксплуатации этих материалов. Поэтому при проведении исследований образцов материалов на такие виды управляемого воздействия как растяжение - сжатие, кручение, исследование напряженного состояния или воздействия агрессивных сред, важным условием является длительность проведения эксперимента, которая должна соответствовать реальному длительному времени эксплуатации. Для проведения таких исследований целесообразнее использовать многопозиционные разрывные машины, способные одновременно испытывать несколько образцов. Однако при испытаниях на разрыв необходимо учитывать взаимное влияние разрыва образцов друг на друга. Ключевым фактором при этом является конструкция машины и ее податливость. Таким образом, изучив податливость отдельных узлов машины, мы можем определить воздействие, которое оказывает при разрыве один образец на остальные. Также, изучив податливость узлов машины, возможно доработать их, во избежание взаимного влияния разрыва образцов.

Ключевые слова: разрывная машина, многопозиционная разрывная машина, податливость, жесткость, привод.

Abstract

SUSCEPTIBILITY DRIVE ELEMET OF UNIVERSAL TESTING MACHINE

Komutov A.E., master student, training direction 15.04.01 Machine-building

Scientific adviser: Kleschereva G.A., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Mechanics of Materials, Structures and Machines

To date, the accuracy of the results of experimental studies of the mechanical behavior of materials directly depends on whether the conditions of the experiment correspond to the actual conditions of operation of these materials. Therefore, when conducting research on material samples for such controlled effects as tension - compression, torsion, investigation of the stress state or exposure to corrosive media, an important condition is the duration of the experiment, which must correspond to the actual long time of operation. To carry out such studies, it is more expedient to use multi-position tensile testing machines capable of simultaneously testing several samples. However, when testing for rupture, it is necessary to take into account the mutual influence of sample rupture on each other. The key factor is the design of the machine and its flexibility. Thus, having studied the compliance of individual units of a machine, we can determine the effect that one sample has on breaking on the others. Also, after examining the pliability of machine components, it is possible to modify them, in order to avoid the mutual influence of sample rupture.

Keywords: universal testing machine, multiposition universal testing machine, inflexibility, ductility, drive unit

Основная часть

Сегодня от достоверности полученных результатов лабораторных исследований материалов напрямую зависит то, как долго прослужит конструкция из этого материала в реальных условиях эксплуатации. В решении задач исследований закономерностей деформирования и разрушения материалов и элементов конструкций в различных условиях используются методы механических испытаний и соответствующее испытательное оборудование - разрывные машины [2]. Полученные данные о механическом поведении материалов при внешнем воздействии определяют их механические характеристики, дают возможность оценить несущие способности элементов конструкций или конструкции в целом. С помощью испытательного оборудования сегодня можно производить различные виды управляемого воздействия на изучаемый образец, в том числе воздействие низких и высоких температур, агрессивных сред и иных физико-химических факторов. Современные испытательные комплексы способны оказывать данные виды воздействий при квазистатическом, длительном статическом, циклическом, динамическом характере нагружения, а также при имитации эксплуатационных режимов.

Для проведения таких испытаний нецелесообразно использовать однопозиционные разрывные машины, так как время испытания одного образца может достигать от 10 до 48 часов, а количество образцов для получения объективных результатов от 1 до 8 штук. Поэтому для сокращения времени испытаний применяют многопозиционные разрывные машины, в которых устанавливают одновременно несколько образцов [3].

Универсальная многопозиционная разрывная машина «МР-5-8ВМ» позволяет испытывать одновременно восемь образцов в идентичных либо различных условиях воздействия коррозионных сред при медленном растяжении или при постоянной нагрузке до 50 кН на каждый образец (рисунки 1, 2).

Рисунок 1 Схема многопозиционной разрывной машины «МР-5-8ВМ»

Рисунок 2 Общий вид многопозицонной разрывной машины «МР-5-8ВМ»

Нагружатели 4 машины выполнены в виде пустотелых цилиндров с боковыми продольными окнами, причем все элементы нагружателя, винтовые пары 6, 7, захваты 8 и опорные узлы, образуют отдельный блок. В цилиндрах и задней стойке рамы 5 выполнены овальные отверстия, продольные оси которых параллельны оси цилиндров, а минимальный диаметр отверстия равен диаметру стержня крепления цилиндров. Нагружатели закреплены на раме попарношарнирно на общем стержне на задней стойке рамы и жестко на ближней. Такое исполнение и крепление нагружателей исключает взаимовлияние разрыва образцов и упрощает конструкцию рамы, так как не требуется высокая точность при ее изготовлении и жесткость при эксплуатации [4].

Для проведения испытаний материалов на коррозионное растрескивание при медленном растяжении образцы 9, помещенные в коррозионные камеры 10, устанавливают в захваты 8 машины и включают привод 1, приводящий во вращение вертикальный вал 2, колеса винто-зубчатых передач 3 и силовые гайки 6. Вращение гаек 6 обеспечивает поступательное движение винтов 7 и активных захватов 8 нагружателей вплоть до разрушения образцов. разрыв испытание машина материал

Испытания образцов на коррозионное растрескивание при постоянной нагрузке осуществляют с помощью грузовых ключей 11 с храповыми механизмами 12 и дисковыми грузами 13. Грузовые ключи 11 устанавливают на консоли силовых гаек 6 после закрепления образцов с камерами в захватах машины и отключения от силовых гаек винто-зубчатых колес 3. Для механического дорыва образцов, выдержавших базовое время коррозионных испытаний, снимают грузовые ключи 11, соединяют винто-зубчатые колеса 3 с силовыми гайками 6 и включают привод 1 машины. Машина обеспечивает также проведение испытаний материалов на ползучесть, для этого вместо коррозионных камер 10 устанавливают нагревательные элементы [5].

Однако при разрыве одного или нескольких образцов нагрузка на остальные образцы скачкообразно изменяется. Поэтому для получения более достоверной информации о результатах исследования и предотвращения преждевременного разрыва остальных образцов необходимо знать значения податливости конструкции многопозиционной разрывной машины. Величина скачкообразного изменения нагрузки многопозиционной разрывной машины зависит от жесткости элементов системы, от схемы их соединения, от расположения размеров и формы испытываемых образцов, уровня их предварительного нагружения и от других факторов.

Податливость - величина обратная жёсткости, выражающая меру способностей твёрдого тела или соединения к упругим или упругопластическим деформациям. Чтобы рассчитать податливость всей конструкции необходимо рассчитать податливость отдельных ее элементов.

Для оценки податливости отдельных элементов многопозицонной разрывной машины целесообразнее не рассматривать механическую ее систему в той форме, в которой она создана, а упростить решение задачи, пользуясь известными методами теории механизмов, то есть реальный механизм заменить эквивалентной приведенной схемой. В связи с этим необходимо отбросить несущественные частности, мало влияющие на характер поведения механизма, и получить сравнительно простую механическую модель, легко описываемую системой обыкновенных дифференциальных уравнений.

Оценить осевую или крутильную податливость детали либо узла машины возможно двумя методами: экспериментально и теоретически. Экспериментальный метод трудоемок и длителен. Поэтому целесообразнее воспользоваться теоретическим методом. С помощью обыкновенных дифференциальных уравнений мы можем описать такие виды воздействия узлов разрывной машины, как:

а) контактная податливость сопряженных поверхностей деталей;

б) контактная податливость резьбовых, кольцевых, штифтовых, клиновых, шпоночных, зубчатых (шлицевых) соединений;

в) податливость муфт;

г) податливость червячных и зубчато-винтовых передач;

д) податливость деталей в форме цилиндра;

е) податливость деталей в форме усеченного конуса;

ж) податливость электромагнитной связи электродвигателя;

з) податливость корпусных деталей (корпус нагружателя, машины).

Таким образом, с помощью структурного и кинематического анализа многопозиционной разрывной машины МР-5-8В мы можем теоретически рассчитать податливость отдельных элементов и узлов разрывной машины, определить податливость наименее жестких элементов, подверженных осевой, контактной и крутильной деформациям, выявить влияние податливостей элементов на разрыв образцов при испытаниях, выявить и модернизировать наиболее податливые узлы с целью повышения жесткости данной испытательной техники.

Литература

1. Вильдеман В. Э. Экспериментальные исследования свойств материалов при сложных термомеханических воздействиях: коллективная монография / В. Э. Вильдеман; под ред. В. Э. Вильдемана. Москва: Физматлит, 2012. 203 с.

2. Клещарева Г. А. Оценка податливости соединений и передач. // Прогрессивные технологии в транспортных системах Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции. (Оренбург, 18-20 ноября 2003 г.) Рассоха В. И. (ответственный редактор), Архирейский А. А. (ответственный ответственный секретарь). Оренбург, 2003. С. 115-116.

3. Клещарева Г А. Жесткость и податливость узлов транспортных машин. В сборнике: Прогрессивные технологии в транспортных системах, 2013. С. 244-247.

4. Комутов А. Е., Клещарева А. В. Устройство, принцип работы и тенденции развития современных испытательных (разрывных) машин. Международная молодежная научная конференция «Студенческие научные общества - экономике регионов». Оренбург, 2018. С. 278-282.

5. Фот А. П., Муллабаев А. А., Чепасов В. И., Клещарева Г. А. Динамические расчеты многопозиционных нагружателей. Пособие исследователя-конструктора многопозиционных разрывных машин. Оренбург, 1997. 66 с.

Размещено на Allbest.ru