УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ Российский патент 1994 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к области испытательной техники, предназначенной для определения коррозионно-механических свойств материалов, а именно к устройствам для испытания на растяжение при различных скоростях деформирования.

Известны установки для коррозионно-механических испытаний материалов при растяжении с постоянной скоростью [1].

Недостатком этих установок является необходимость применения кроме электродвигателя, передаточных механизмов (редукторов, открытых передач и т.п. ). Кроме того, эти установки не позволяют осуществлять программное бесступенчатое регулирование в широком диапазоне скоростей растяжения образцов.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является устройство для испытания образцов на прочность при нагреве, содержащее цилиндрический нагреватель, силовозбудитель в виде коаксиально установленных стаканов с буртами. Стаканы выполнены из материала с различными коэффициентами линейного растяжения.

Недостатком известного решения является необходимость увеличения осевых габаритов нагружателя для обеспечения растяжения испытуемых образцов из пластичных материалов.

Цель изобретения - уменьшение габаритов.

Цель достигается тем, что в устройстве для испытания материалов на растяжение, силовозбудитель выполнен телескопическим в виде центрального стержня с коаксиально установленными стаканами с буртами, причем первый и последующие нечетные стаканы выполнены из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения, чем у материала стержня и четных втулок, центральный стержень выполнен с одним сферическим торцем, опертым на стакан, и с торцем в виде клина, опертым на подвижные поперечные клинья, связанные тягой, пропущенной через отверстия поперечных клиньев, один из которых связан с распорным элементом для крепления образца, причем расстояние между крайними положениями поперечных клиньев удовлетворяет соотношению
δ=Δ Т[l_сmα_cm+ (l_i+1α_i+1 - l_iα_i)/ctg β, где i - номер нечетной втулки;
α_i - коэффициент линейного расширения i-той втулки;
α_ст - коэффициент линейного расширения стержня;
l_i - длина i-той втулки;
l_ст - длина центрального стержня;
Δ T - разность температур нагружателя и окружающей среды;
β - половина угла клина центрального стержня.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит раму 1 силовозбудитель в виде стержня 2 с коаксиально установленными на нем стаканами 3 с бортами, причем первый и последующие нечетные стаканы выполнены из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения, чем у материала стержня и четных стаканов. Центральный стержень 2 выполнен с одним сферическим торцем, опертым на стакан, и с торцем в виде клина 4, опертым на подвижные клинья 5, связанные с активной тягой 6 пропущенной через отверстия поперечных клиньев 5, один из которых связан с распорным элементом 7 с захватом для крепления образца 8 с коррозионной камерой 9. Нагружатель помещен в нагреватель 10.

Устройство работает следующим образом.

Образец 8 крепят в захвате распорного элемента 7 и в захвате тяги 6. Нагревателем 10 повышают температуру силовозбудителя. В процессе изменения температуры центральный стержень 2 и стаканы 3 удлиняются, при этом за счет опирания последней втулки на раму 1 и удлинения стержня 2 со втулками 3 торец стержня 2 в виде клина 4 давит на клинья 5, перемещая их на расстояние, определенное соотношением (1). Перемещение клиньев 5 вызывает через тягу 6 и распорный элемент 7 растяжение образца 8. Сферический торец стержня 2 способствует самоустановке элементов теплового нагружателя и рамы 1. При коррозионных испытаниях образца 8 помещают в коррозионную камеру 9. Скорость растяжения образца 8 и программа ее изменения задается, например, с помощью ЭВМ, соединенной с регулятором температуры нагревателя 10.

Предлагаемое техническое решение позволяет выполнить тепловой нагружатель компактным и обеспечить возможность растяжения до разрыва образцов даже из пластичных материалов по заданной программе.

Использование: в испытательной технике, к испытаниям на прочность. Сущность: активная тяга установлена в осевых отверстиях клиньев 5 и закреплена на торце одного из клиньев. Клинья 5 взаимодействуют с клиновым торцом 4 стержня 2. Другой торец выполнен сферическим и оперт на дно первого стакана 3. При нагреве телескопический силовозбудитель удлиняется, давит на стержень 2, который раздвигает клинья 5, создавая нагрузку на образец. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ, содержащее активную и пассивную тяги, закрепленные на одних концах соответствующих тяг активный и пассивный захваты для образца, цилиндрический нагреватель с размещенным внутри него цилиндрическим силовозбудителем, выполненным в виде центрального стержня и набора установленных коаксиально с возможностью осевого перемещения друг относительно друга стаканов с буртами, нечетные стаканы выполнены из материала с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем коэффициент линейного расширения материала четных стаканов и стержня, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, один торец стержня выполнен сферическим и оперт на первый стакан, другой торец - в виде клина, а устройство снабжено парой клиньев, установленных в плоскости, перпендикулярной плоскости стержня, и предназначенных для взаимодействия с клиновым торцом стержня, в клиньях выполнены осевые отверстия, активная тяга размещена в этих отверстиях соосно им и закреплена на торце одного из клиньев, а расстояние между торцами клиньев удовлетворяет соотношению
δ = ΔT[l_стα_ст +(l_i+1·α_i+1 -l_iα_i)]/ctgβ ,
где i - номер печатной втулки;
α_i - коэффициент линейного расширения i-го стакана;
α_ст - коэффициент линейного расширения стержня;
l_i - длина i-го стакана;
l_ст - длина стержня;
Δ T - разность температур силовозбудителя и окружающей среды;
β - половина угла клина стержня.