УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ Российский патент 2014 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1610382, кл. G01N 3/32, 1990), содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводный элемент для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью теплопроводного элемента, приспособление для поджатия фрикционного элемента к теплопроводному элементу и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно теплопроводного элемента.

Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов цилиндрической формы при заданном количестве и расположении зон термического нагружения по длине образца и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1525543, кл. G01N 3/32, 1989), принимаемая за прототип. Установка содержит основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособление для поджатия фрикционного элемента к кольцу с упругим элементом и регулятором деформации упругого элемента, и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно кольца с платформой и приводом вращения с валом.

Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.

Техническим результатом является повышение объема информации путем обеспечения испытаний как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний.

Технический результат достигается тем, что установка для испытания материалов на прочность, содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособление для поджатия фрикционного элемента к кольцу с упругим элементом и регулятором деформации упругого элемента, и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно кольца с платформой и приводом вращения с валом, согласно изобретению, она снабжена дополнительными приспособлениями для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца, при этом каждое приспособление для нагрева снабжено шкивом, установленным на валу соответствующего привода вращения, фрикционные элементы выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием, приводы установлены на платформах, упругие элементы и регуляторы деформации упругих элементов соединяют платформы с основанием, а нагружатель выполнен в виде пресса для механического нагружения образца.

На рис.1 представлена схема установки, вид сверху (а) и сбоку (б). На рис.1в показано расположение кольца на образце.

Установка для испытания материалов на прочность содержит основание 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, нагружатель 5, связанный с захватами, приспособление для нагрева в виде теплопроводного кольца 6 для закрепления на поверхности образца 4, фрикционного элемента 7 для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособления для поджатия фрикционного элемента 7 к кольцу 6 с упругим элементом 8 и регулятором 9 деформации упругого элемента, и приспособления для перемещения фрикционного элемента 7 относительно кольца 6 с платформой 10 и приводом 11 вращения с валом 12.

Установка снабжена дополнительными приспособлениями 13 для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца 4. Каждое приспособление для нагрева снабжено шкивом 14, установленным на валу 12 соответствующего привода вращения. Фрикционные элементы 7 выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы 14 с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца 6, 13 с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием. Приводы 11 установлены на платформах 10. Упругие элементы 8 и регуляторы 9 деформации упругого элемента соединяют платформы 10 с основанием 1. Нагружатель 5 выполнен в виде пресса для механического нагружения образца.

Фрикционные элементы 7 могут быть выполнены в виде ленты или проволоки. В последнем случае проволока может охватывать кольцо несколько раз. Для обеспечения взаимодействия шкива 14 с элементом 7 без проскальзывания на поверхности шкива могут делаться насечки или конический паз, в котором происходит защемление элемента 7. Для обеспечения взаимодействия колец 6, 13 с элементом 7 с проскальзыванием поверхность кольца шлифуют. Кольцо может быть выполнено разрезным, как показано на рис.1в, и стянуто пружиной (не показана) или приклеено к поверхности образца. Количество приспособлений для нагрева и их расположение по длине образца определяется задачами испытаний.

Установка работает следующим образом.

Включают нагружатель 5 и захватами 2, 3 создают на образце 4 заданную механическую нагрузку. Включают приводы 11 и через валы 12, шкивы 14 перемещают фрикционные элементы 7 относительно неподвижных колец 6, 13 В результате трения элементов 7 о поверхность колец 6, 13 кольца нагреваются и создают термическую нагрузку на участках образца в зонах расположения колец. Уровень термической нагрузки в каждой зоне регулируется скоростью взаимного перемещения элемента 7 относительно соответствующего кольца и усилием поджатия элемента 7 к поверхности соответствующего кольца. Скорость взаимного перемещения регулируется скоростью вращения шкива 14 приводом 11, а усилие поджатия регулируется соответствующим упругим элементом 8 с регулятором 9. Количество зон термического нагружения и их взаимное расположение по длине образца задается количеством и взаимным расположением приспособлений для термического нагружения. Эпюра распределения термической нагрузки по длине образца изменяется в ходе испытаний независимо от изменения уровня механической нагрузки в соответствии с программой испытаний. Путем регулирования параметров термического и механического нагружения испытания могут проходить при пропорциональном изменении видов нагрузки, как на известных установках.

Предлагаемая установка обеспечивает испытания как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что повышает объем информации при исследованиях свойств материалов.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов материалов на прочность. Сущность: установка содержит основание (1), на котором установлены захваты (2, 3) для образца (4), нагружатель (5), связанный с захватами (2, 3), приспособление для нагрева в виде теплопроводного кольца (6) для закрепления на поверхности образца (4), фрикционный элемент (7), предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца (6), приспособление для поджатия фрикционного элемента (7) к кольцу (6) с упругим элементом (8) и регулятором (9) деформации упругого элемента (8), приспособление для перемещения фрикционного элемента (7) относительно кольца (6) с платформой (10) и приводом (11) вращения с валом (12). Кроме того, установка снабжена дополнительными приспособлениями (13) для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца (4). При этом каждое приспособление (13) для нагрева снабжено шкивом (14), установленным на валу (12) соответствующего привода (11) вращения. Фрикционные элементы (7) выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы (14) с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца (6, 13) с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием. Приводы (11) установлены на платформах (10). Упругие элементы (8) и регуляторы (9) деформации упругих элементов (8) соединяют платформы (10) с основанием (1). Нагружатель (5) выполнен в виде пресса для механического нагружения образца (4). Технический результат - расширение объема получаемой информации. 1 ил.

Установка для испытания материалов на прочность, содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособление для поджатия фрикционного элемента к кольцу с упругим элементом и регулятором деформации упругого элемента и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно кольца с платформой и приводом вращения с валом, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными приспособлениями для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца, при этом каждое приспособление для нагрева снабжено шкивом, установленным на валу соответствующего привода вращения, фрикционные элементы выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием, приводы установлены на платформах, упругие элементы и регуляторы деформации упругих элементов соединяют платформы с основанием, а нагружатель выполнен в виде пресса для механического нагружения образца.