вольно эффективно использоваться и в машинах обращенного типа при невысоких частотах нагружения. Схема системы силонагружепия такой машины для испытания крупногабаритных образцов изображена на рис. 37, в. Так же, как и в представленной на рис. 36 схеме, консольный образец 2 одним своим концом жестко закреплен в патроне 1 неподвижного захвата, а другим с помощью шарнира 3 связан с нагружающим устройством, которое в данном случае пред ставляет собой кривошипный механизм. Поворачивая в исходном состоянии диск 4 относительно корпуса 5, можно изменять радиус кривошипа и, следовательно, действующие в образце напряжения. При вращении кривошипа, сообщаемом ему валом 6 от электроприво да (на рисунке не показан), свободный конец образца с шарниром описывает окружность, диаметр которой равен удвоенному радиусу кривошипа. При испытаниях образцов в условиях кругового консоль ного изгиба с фиксацией постоянного значения прогиба свободного конца образца реализуются условия жесткого симметричного нагру жения. Усилия, развиваемые с использованием такой схемы нагруже ния, могут достигать 0,2 МН.
Необходимо отметить, что машины с кривошипными возбудителя ми циклических нагрузок находят достаточно широкое применение в автоматизированных системах с замкнутым контуром регулирова ния [45, 46]. Использование в таких возбудителях механизма регу лирования в процессе испытаний позволяет осуществлять при испы таниях на усталость режимы мягкого и HfecTKoro нагружения при ре гулярном и блочном программированном изменении напряжений.
3. Машины с инерционными возбудителями
Инерционное возбуждение циклических нагрузок основывается на использовании эффекта возникновения сил инерции в неуравнове шенных массах при их вращении. Машины с инерционными возбу дителями циклических нагрузок просты по конструкции, характе ризуются большим разнообразием схем силонагружения и применяю тся для проведения испытаний на усталость при изгибе, кручении и растяжении — сжатии в частотном диапазоне 5— 100 Гц [36]. С ис пользованием инерционных возбудителей можно осуществить регу лярное симметричное и асимметричное нагружения в мягком режиме, когда постоянной в процессе испытаний поддерживается амплитуда возникающих в объекте исследования усилий. Системы силонагруже ния машин с инерционным возбуждением, как правило,обеспечивают проведение испытаний в режиме резопапсных колебаний, при котором благодаря совпадению собственной частоты системы машина — обра зец с частотой возбуждающей нагрузки можно реализовать большие напряжения в образце или элементе конструкции при малых затра тах мощпости.
В зависимости от принятой схемы возбуждения колебаний и ха рактера силовой цепочки в системе инерциоппый вибратор — объект исследования динамические схемы рассматриваемых машин подраз деляют на два вида: с прямым мягким и с косвенным мягким возбуж-
ного нагружения используется пружина 6 и маховик 7, а действую щие в силовой цепи нагрузки измеряются динамометром 1. Такая схема применена в резонансных машинах фирмы «Шенк».
Для испытания крупногабаритных образцов и деталей в условиях плоского чистого изгиба используется очень простая схема нагруже ния, которая может быть реализована как в лабораторных, так и в заводских или полевых условиях (рис. 39, а). Вся система силонагружения состоит из образца 3 с двумя жестко связанными с образцом массивными траверсами 7, на концах которых размещены грузы 2, 4. Угловые противофазные колебания обеих траверс возбуждаются инерционным вибратором 5, привод которого осуществляется от
электродвигателя постоянного тока с регулируемой частотой враще ния. Возмущающая периодически изменяющаяся сила, вызывающая возникновение в образце изгибающего момента, действует в плоскости чертежа благодаря вращению в вертикальной плоскости неуравно вешенной массы вибратора. Нижняя траверса с помощью шарнира крепится к стойке 6, а для предотвращения опрокидывания системы в процессе испытаний служит податливый упругий элемент 7. Маши ны с системами силоиагружения рассматриваемого типа относятся к группе машин с мягким прямым возбуждением; они позволяют проводить испытания на усталость при симметричном цикле регуляр ного нагружения в силовом и резонансном режимах.
Аналогичную схему возбуждения можно использовать и для ис пытаний при знакопеременном кручении; только в этом случае не уравновешенная масса вибратора должна вращаться в горизонталь ной плоскости.
Наибольшее распространение для исследования усталости метал лов при циклическом кручении получили схемы возбуждения инер ционных нагрузок с двумя симметричными неуравновешенными мас сами (рис. 39, б) [36, 46]. Нагружаемая система состоит из стержнево
го дипамометра 7, закрепленного в массивной станине, и образца 2. Подвижный захват 3 образца жестко соединен с корпусом вибратора 4, в котором установлены два неуравновешенных груза 5. Угловые колебания корпуса вибратора и связанного с ним образца относитель но продольной оси (в плоскости, перпендикулярной к плоскости чер тежа) возбуждаются неуравновешенными грузами, вращение кото рым сообщается от двигателя постоянного тока 8 через ускоряющую передачу 7 и гибкие валики 6, не препятствующие колебаниям кор пуса вибратора. Значение возбуждаемого крутящего момента регу лируется путем изменения степени неуравновешенности грузов или изменения частоты их вращения с помощью электродвигателя по стоянного тока.
Машины, основанные на использовании таких возбудителей ко лебаний, относятся к машинам с мягким прямым возбуждением; они применяются для испытания образцов диаметром до 25 мм в час тотном интервале до 100 Гц при регулярном нагружении в силовом и резонансном режимах.
Исследование при кручении усталости образцов больших разме ров и крупногабаритных деталей осуществляют с помощью более простых схем нагружения (рис. 39, в). Нагружаемый знакоперемен ным крутящим моментом объект 2 закреплен в захватах, соединенных ■с массивными дисками 1 и 3. На диске 3 установлен инерционный виб ратор, неуравновешенные грузы 4 которого приводятся во вращение через гибкий валик 5 от двигателя постоянного тока 6. Вся колеба тельная система является незакрепленной и может свободно совер шать угловые колебания относительно оси образца при вращении гру зов и возникновении сил инерции.
.Необходимо отметить, что системы силонагружения с инерцион ным возбуждением циклических нагрузок являются единственными 'Системами, которые позволяют проводить испытания на усталость крупногабаритных деталей сложной конфигурации при частотах нагружения в несколько десятков герц без больших энергетических затрат, в доступных условиях и с использованием достаточно простого ■оборудования и приспособлений. Применение инерционных возбу дителей для усталостных испытаний крупных натурных Деталей и их моделей позволяет также обойти такую сложную и трудноразреши мую проблему, как создание надежно работающих захватов.
Такое преимущество инерционных возбудителей перед другими типами преобразователей и возбудителей циклических нагрузок ■объясняется тем, что при испытаниях крупногабаритных монолит ных и сварных конструкций на усталость механический вибратор может быть непосредственно укреплен на объекте исследования и образовывать с ним единую колебательную систему, для возбужде ния которой не требуется подведения большой мощности. В моно графии [36] приведены примеры испытания с использованием инер ционных возбудителей малой мощности сплошных валов диаметром до 260 мм и деталей с размерами поперечного сечения 200 X 300 мм.