СИЛОВАЯ РАМА ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2005 года по МПК G01N3/02 

Предлагаемое изобретение относится к испытательной технике, более конкретно - к элементам конструкции устройств (силовым рамам испытательных машин) для исследования прочностных свойств.

Известны конструкции силовых рам нагружающих устройств испытательных машин, содержащие основание, активную траверсу и ее привод (гидравлический или электромеханический), колонны и пассивную траверсу /1...5/.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является силовая рама выпускаемых ГУП "Точмашприбор" машин: ИР /4, 5/ и ее последняя модификация МИР-К /5/, представленная на фиг.1.

На основании 1 размещены симметрично силовой оси два гидроцилиндра 2, штоки 3 которых связаны траверсой 4. Если теперь на нижней поверхности траверсы 4 и основании 1 этой рамы закрепить захватные устройства 5, получится нагружающее устройство испытательной машины, в котором основание 1, штоки 3 и траверса 4 образуют рабочее пространство с одной зоной, т.к. при подаче рабочего тела в гидроцилиндры 2 штоки 3 и траверса 4 начнут перемещаться вверх, нагружая установленный в захватных устройствах 5 объект испытания растягивающей силой.

Рассмотренные силовые рамы прототипа просты по конструкции, надежны. Как несомненное их достоинство следует отметить выполнение установочных ходов (изменение высоты рабочего пространства) и рабочих ходов одним механизмом. Это позволяет получить компактное, достаточно малометаллоемкое нагружающее устройство испытательной машины. Однако силовая рама прототипа имеет один существенный недостаток - используя эту раму, нельзя реализовать нагружающее устройство испытательной машины, позволяющее выполнять другие, кроме растяжения, виды испытаний.

Вместе с тем, известно, что почти все виды металлопродукции для оценки качества при выпуске из производства требуют испытаний на растяжение, изгиб и сжимающими силами: на собственно сжатие, на осадку, и трубы - на сплющивание, бортование и раздачу.

Использование для выполнения таких испытаний двух отдельных испытательных машин - одна для растяжения, например ИР /4, 5/ или МИР-К /5/, другая для изгиба и испытаний сжимающими силами, например МИИ /5/, удорожает эти испытания, и, соответственно, металлопродукцию.

В этой ситуации некоторые фирмы идут на создание и выпуск установок, содержащих два отдельных нагружающих устройства - одно для растяжения, другое - для изгиба и испытаний сжимающими силами, питаемых от одной насосной станции и управляемых одной системой (например, машина МИРИ-К, /5/). Такое решение лишь частично, в довольно малой степени, устраняет отмеченный выше недостаток.

Силовая рама универсальных машин с одним центральным цилиндром, например, типа УРС /4/, требует для перехода с одного вида испытаний на другой перемонтажа захватных устройств и приспособления на изгиб или сжатие. Эта операция, особенно для машин с воспроизводимой силой 500 кN и выше, очень трудоемка, требует использования специальных подъемных устройств и для большинства заводских лабораторий неприемлема.

Силовая рама с верхним расположением одного центрального гидроцилиндра и реверсорной рамкой, которая использовалась в ранее выпускавшихся ПО "Точмашприбор" универсальных машинах типа УММ /3/, весьма громоздка и металлоемка, не гарантирует необходимой соосности приложения силы и требует применения дополнительного механизма регулирования высоты рабочего пространства.

Целью заявляемого предлагаемого изобретения является двухзонная силовая рама, которая при хорошей компактности и малой металлоемкости позволяет получить нагружающее устройство испытательной машины с рабочим пространством, имеющим две зоны - растяжения и сжатия и (или) изгиба, постоянно подготовленные для выполнения соответствующих испытаний, с высокой точностью обеспечивая при этом расположение оси объекта испытаний (образца) на силовой оси (линии действия силы).

Указанная цель достигается за счет того, что на силовой раме, содержащей основание, два расположенных на этом основании симметрично силовой оси гидроцилиндра, штоки которых связаны траверсой, параллельно штокам гидроцилиндров симметрично силовой оси и в одной с ней плоскости установлено две колонны, связанные на высоте, превышающей предельное верхнее положение траверсы, соединяющей штоки гидроцилиндров дополнительной траверсой.

Схема такой силовой рамы представлена на фиг.2.

На основании 1 установлены две колонны 6, проходящие сквозь отверстия в траверсе 4, соединяющей штоки 3 гидроцилиндров 2 и жестко связанные на высоте, превышающей предельное верхнее положение траверсы 4, дополнительной траверсой 7.

Там же, на фиг.2, показана возможность использования предлагаемой силовой рамы для получения нагружающего устройства испытательной машины. На верхней плоскости траверсы 4 и нижней плоскости траверсы 7 выполнены площадки 8 для испытаний сжимающими силами или для размещения приспособления для испытаний на изгиб, а на основании 1 и нижней поверхности траверсы 4 закреплены захватные устройства.

Получилось компактное и надежное нагружающее устройство с рабочим пространством, имеющим две зоны - растяжения и сжатия (или изгиба), постоянно подготовленные для выполнения соответствующих испытаний, с высокой точностью обеспечивающее при этом расположение оси образца на силовой оси (линии действия силы). При подаче рабочего тела в гидроцилиндры 2 штоки 3 и связывающая их траверса 4 будут перемещаться вверх, растягивая образец, установленный в захватные устройства 5, или сжимая (изгибая) образец, установленный между площадок 8.

Принцип размещения на основании колонн параллельно штокам гидроцилиндров симметрично силовой оси и в одной с ней плоскости реализуется не только по схеме фиг.2. Схемы, представленные на фиг.3 и 4, также отвечают этому принципу. (Обозначения на фиг.2, 3, 4 - одинаковы.)

Новое дополнительное положительное качество предлагаемая конструкция силовой рамы приобретет, если дополнительную траверсу выполнить не жестко закрепленной, а с возможностью перемещения по колоннам и с фиксацией в любой точке промежутка перемещения. Такой способ соединения дополнительной траверсы 7 с колоннами 6 обеспечивает возможность изменения высоты зоны сжатия (изгиба), что позволит устанавливать оптимальный рабочий ход при испытаниях на сжатие или изгиб и, соответственно, уменьшить энергопотребление.

Еще одно новое положительное качество предложенная конструкция силовой рамы приобретает, если траверсу 4, соединяющую штоки 3 гидроцилиндров 2, также крепить с возможностью перемещения ее по штокам и фиксацией в любой точке промежутка перемещения. В этом случае возможно регулирование высоты рабочего пространства зоны растяжения.

Наличие в силовой раме двух траверс с изменяемым положением позволит: получить нагружающее устройство испытательной машины с регулированием высоты рабочих пространств и сжатия и растяжения, что значительно расширит диапазон образцов, испытываемых на такой машине. Силовая рама, совместившая в себе все новые технические решения, представлена на фиг.5.

Механизм перемещения траверс 4 и 7 по штокам и по колоннам и их фиксация в каком-либо положении могут быть любыми, например по схеме фиг.6. Участки колонн (штоков), в пределах которых перемещаются траверсы 4 и 7, выполнены с наличием на них резьбы, а сами траверсы фиксируются на своем месте гайками 9 и 10. Перемещение в этом случае, например, траверсы 7 осуществляется следующим образом.

На площадку сжатия 8 траверсы 4 устанавливают жесткую проставку, затем, включив подачу рабочего тела в гидроцилиндры 2, поднимают траверсу 4 вверх и упираются проставкой в траверсу 7. Продолжая нагружать траверсу 7, ослабляют затяжку нижней гайки 10 и откручивают ее на обеих колоннах. Гайки 10 устанавливают в новое положение и, управляя гидроцилиндрами 2, опускают траверсу 7 на гайки 10. Затем гайки 9 опускают до плотного соприкосновения с траверсой 7; вновь гидроцилиндрами 2 и проставкой на траверсе 4 нагружают траверсу 7 и закручивают гайки 10 до плотного соприкосновения с траверсой 7. Затем нагрузку снимают и траверса 7 оказывается плотно зажатой в новом положении. Аналогично, используя образец с прочностью, превышающей максимальную разрывную силу нагружающего устройства, переставляют в нужное положение траверсу 4.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Номенклатурные и технические каталоги и проспекты фирмы Schenck, ФРГ.

2. Номенклатурные и технические каталоги и проспекты фирмы MTS, США.

3. Испытательные машины. Сводный каталог Армавирского завода испытательных машин. 1966.

4. Испытательные машины. Сводный каталог ВО "Союззагранприбор". 1966.

5. Рекламный проспект НИКЦИМ и ГФП "Точмашприбор".

Изобретение относится к испытательной технике. Силовая рама испытательной машины состоит из основания, двух расположенных на нем симметрично силовой оси гидроцилиндров и штоков, которые связаны траверсой. На основании и нижней поверхности траверсы закреплены захватные устройства. На основании параллельно штокам гидроцилиндров симметрично силовой оси и в одной с ней плоскости установлены две колонны. Установленные на основании две колонны соединены дополнительной траверсой на высоте, превышающей предельное верхнее положение траверсы, соединяющей штоки гидроцилиндров, которая также установлена с возможностью перемещения по штокам и фиксацией в любой точке промежутка перемещения. Дополнительная траверса выполнена с возможностью перемещения по колоннам и фиксацией в любой точке промежутка перемещения. Технический результат: повышение достоверности испытаний. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Силовая рама испытательной машины, содержащая основание, два расположенных на нем симметрично силовой оси гидроцилиндра, штоки которых связаны траверсой, при этом на основании и нижней поверхности траверсы закреплены захватные устройства, а на основании параллельно штокам гидроцилиндров симметрично силовой оси и в одной с ней плоскости установлены две колонны, отличающаяся тем, что установленные на основании две колонны соединены дополнительной траверсой на высоте, превышающей предельное верхнее положение траверсы, соединяющей штоки гидроцилиндров, которая также установлена с возможностью перемещения по штокам и фиксацией в любой точке промежутка перемещения.2. Силовая рама по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная траверса выполнена с возможностью перемещения по колоннам и фиксацией в любой точке промежутка перемещения.