МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ Российский патент 2010 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения: механические испытания материалов на усталость.

Широко известны машины испытательные для механических испытаний материалов, обеспечивающие осевое деформирование образцов испытываемых материалов, измерение нагрузки и деформации в процессе испытания электрическими приборами, входящими в состав машины, и автоматическое вычисление механических характеристик испытываемых материалов по результатам испытаний (проспекты зарубежных фирм Zwick (Германия) www.zwick.com, Instron (Великобритания) www.instron.ru и отечественной фирмы «НИКЦИМ Точмашприбор» www.niktsim.ru). Близка к заявляемой по конструкции машина испытательная для механических испытаний материалов на растяжение (патент RU №2243535), однако данная машина предназначена для другого типа испытаний и не может являться прототипом.

Точность измерительных приборов, известных испытательных машин, достаточно высока (согласно отечественным стандартам ГОСТ 28841-90 и зарубежным стандартам ISO 4965-1979 и ASTM Е 467-98 погрешность измерения силы в динамическом режиме не должна превышать (±1 ÷ ±3)% от измеряемого значения), но в то же время недостатком этих машин является недостаточная достоверность полученных результатов из-за действия силы инерции на силоизмерительную систему машины

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является универсальная испытательная машина МИУ-К (http://www.niktsim.ru/product/miu-k.html), состоящая из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения, электротензометрического датчика силы, пассивного и активного захватов, блока измерения деформации, блока управления и ЭВМ с программным обеспечением автоматического расчета механических характеристик материала испытываемого образца, взятая за прототип.

Недостатком прототипа является низкая достоверность получаемых результатов из-за действия силы инерции на силоизмерительную систему машины, которая возникает в результате колебания масс инерции, находящихся между датчиком силы и испытываемым образцом. Основной такой массой является пассивный захват. Значение силы инерции, как и ее влияние на силоизмерительную систему машины, может изменяться от испытания к испытанию, приводить к значительному разбросу результатов испытаний. При этом величина погрешности силоизмерения может превышать допустимую погрешность измерения силы.

Техническим результатом является существенное повышение достоверности результатов испытания.

Сущность изобретения состоит в том, что система измерения дополнительно содержит акселерометр, установленный на пассивном захвате нагружающего устройства, и блок измерения ускорения пассивного захвата, причем акселерометр через блок измерения ускорения пассивного захвата соединен последовательно с ЭВМ и системой управления.

Технический результат достигается предложенной машиной путем измерения ускорения пассивного захвата при помощи установленного на пассивном захвате нагружающего устройства акселерометра с последующей передачей измеренного сигнала через блок измерения ускорения в ЭВМ, в котором данный сигнал обрабатывается при помощи программного обеспечения, что в результате позволяет получить значение силы инерции в каждом цикле динамического испытания и внести соответствующую поправку в силоизмерительную систему машины в реальном времени, что приводит к снижению суммарной погрешности измерения силы.

На чертеже представлено схематичное изображение заявляемой машины испытательной для механических испытаний материалов на усталость.

В состав данного устройства входят нагружающее устройство, содержащее основание 1, колонны 2, траверсу 3, силовой привод нагружения 4, активный захват 5 и пассивный захват 6; система измерения, содержащая электротензометрический датчик силы 7, датчик перемещения активного захвата 8, датчик деформации (тензометр) 9, акселерометр 10, блок измерения силы 11, блок измерения ускорения пассивного захвата 12, блок измерения деформации образца 13, блок измерения перемещения активного захвата 14; ЭВМ 15; блок управления 16 и линии связей ЭВМ с блоками измерения и управления 17-26.

Заявляемая испытательная машина работает следующим образом. Испытываемый образец закрепляется в пассивном захвате 6, затем в активном захвате 5. На образец устанавливается датчик деформации 9. Далее по средствам ЭВМ задаются параметры испытания, а именно уровни максимальной нагрузки на образце (при мягком режиме нагружения) или деформации образца (при жестком режиме нагружения). Задание от ЭВМ по линии связи 25 передается блоку управления, который, преобразовав цифровой сигнал ЭВМ в аналоговый, дает задание по линии 26 на отработку параметров испытания силовому приводу 4. Обратная связь при мягком режиме работы (по силе) подается с блока измерения силы 11 по линии 18 в ЭВМ 15. На экстремуме нагрузки от акселерометра 10 через блок измерения ускорения 12 по линии 20 передается значение ускорения инерционной массы (пассивного захвата 6) на ЭВМ 15. ЭВМ, получив сигналы с датчиков силы 7 и ускорения 10, вычисляет значение силы приложенной к образцу в экстремуме нагрузки с учетом поправочного коэффициента на действие силы инерции и по линии 25 передает блоку управления 16. Блок управления 16 производит корректировку задания по отработке следующего цикла нагружения и передает его по линии 26 силовому приводу 4.

При работе в жестком режиме (по деформации образца) обратная связь по скорости деформирования поступает в ЭВМ 15 от датчика деформации 9 по линии 22 через блок измерения деформации 13. Регистрация силы, приложенной к образцу, производится путем передачи сигнала от датчика силы 7 через блок измерения силы 11 по линиям 17 и 18 к ЭВМ 15 с внесением поправочного коэффициента, получаемого в результате обработки ЭВМ 15 сигнала, полученного от акселерометра 10 по линиям 19 и 20 через блок измерения ускорения 12.

Таким образом благодаря наличию акселерометра, установленного на инерционной массе (пассивном захвате 6), колебания которого оказывают влияние на измерение силы, приложенной к испытываемому образцу датчиком силы 7, существенно повышается достоверность автоматического определения механических характеристик материала испытательных образцов на заявляемой машине.

Изобретение относится к испытательной технике. Машина содержит нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения, пассивного и активного захватов; систему измерения, состоящую из электротензометрического датчика силы, датчика деформации, датчика перемещения активного захвата, блока измерения силы, блока измерения перемещения активного захвата, блока измерения деформации; блок управления; и ЭВМ с программным обеспечением автоматического расчета механических характеристик материала испытываемого образца по результатам измерения параметров испытания. Система измерения дополнительно содержит акселерометр, установленный на пассивном захвате нагружающего устройства, и блок измерения ускорения пассивного захвата, причем акселерометр через блок измерения ускорения пассивного захвата соединен последовательно с ЭВМ и блоком управления. Технический результат: повышение достоверности результатов испытания. 1 ил.

Машина испытательная для механических испытаний материалов на усталость, включающая нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения, пассивного и активного захватов; систему измерения состоящей из электротензометрического датчика силы, датчика деформации, датчика перемещения активного захвата, блока измерения силы, блока измерения перемещения активного захвата, блока измерения деформации; блок управления; и ЭВМ с программным обеспечением автоматического расчета механических характеристик материала испытываемого образца по результатам измерения параметров испытания, отличающаяся тем, что система измерения дополнительно содержит акселерометр, установленный на пассивном захвате нагружающего устройства и блок измерения ускорения пассивного захвата, причем акселерометр через блок измерения ускорения пассивного захвата соединен последовательно с ЭВМ и блоком управления.