УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ В УСЛОВИЯХ МАЛОЦИКЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ТОКСИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК G01N3/18 

Описание патента на изобретение RU2579643C1

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах.

Известна установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях (патент RU 2240531 с приоритетом от 26.02.03, опубликован 20.11.2004, G01N 3/18), которая содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, средства подачи газовой среды и контрольно-измерительную аппаратуру, при этом стенки и фланцы рабочей камеры снабжены рубашкой охлаждения, штанги захватов образца и тоководы нагревателя имеют протоки охлаждения, с внутренней стороны рубашки охлаждения расположена теплоизолирующая конструкция, кроме того, на входе в рабочую камеру газовой среды дополнительно введены подпитывающий расширительный бачок с поршнем и регулятором подачи управляющего газа, а нагреватель выполнен в форме спирали и расположен в рабочей камере таким образом, что образец находится внутри спирали.

Недостатком известной машины является невозможность ее использования для механических испытаний образцов токсичных материалов при повышенных температурах без ее конструктивной доработки, что повлечет за собой усложнение конструкции и удорожание испытаний.

Известна установка для механических испытаний образцов из токсичных материалов при повышенных температурах (патент RU 2400728 с приоритетом от 28.09.2009), которая содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, регистрирующую аппаратуру, рубашку охлаждения, протоки охлаждения, выполненные, по крайней мере, в одном из захватов, рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс для исследования образца из токсичных материалов, регистрирующая аппаратура установлена непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, механизм нагружения представляет собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом с клапаном, в герметичной рабочей камере в течение периода испытаний поддерживается вакуум, сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее на ПЭВМ. Кроме того, захваты снабжены шарнирами, нагреватель снабжен распределителем тепла для выравнивания температурного поля, регистрирующая аппаратура состоит из дифференциально-трансформаторных датчиков измерения деформации и охлаждаемого тензодинамометра.

Недостатком известной установки является невозможность ее использования в условиях малоциклового нагружения образцов токсичных материалов.

Данная установка выбрана в качестве прототипа.

Задачей, стоящей перед авторами предполагаемого изобретения, является разработка установки для механических испытаний в условиях малоциклового (3-5 циклов) нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах с возможностью нагружения образца до заданного значения уровня деформирования и последующей разгрузки.

Техническим результатом предлагаемого решения является возможность получения диаграмм деформирования в условиях малоциклового нагружения со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых токсичных материалов за счет имеющейся двойной герметизации образцов из токсичных материалов.

Технический результат достигается тем, что в установке для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов, содержащей вакуумируемую рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, представляющий собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом, снабженным управляемым клапаном, нагреватель образца, протоки охлаждения, выполненные по крайней мере, в одном из захватов, регистрирующую аппаратуру, установленную непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, сигналы с которой поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее -на ПЭВМ, согласно изобретению, груз подвешен к рычагу через металлическую проволоку, на участке которой имеются зажимы, соединенные с клеммами аккумулятора, один из которых соединен через тиристор, управляемый через блок сравнения регистрирующей аппаратурой, установленной на образце.

Рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс.

Возможность осуществления малоциклового нагружения образца при растяжении достигается пережиганием металлической проволоки, на которой подвешен к рычагу груз. Это происходит при достижении заданного значения уровня деформирования испытуемого образца, который отслеживается блоком сравнения, который, в свою очередь, сравнивает уровень сигнала с датчиков измерения деформации и заранее заданное значение. При достижении заданного значения деформации образца блок сравнения посылает управляющий сигнал на тиристор, который, в свою очередь, позволяет подать напряжение с аккумулятора через зажимы на участок проволоки для подвеса груза, пережигая ее за короткое время. Таким образом, разрывается силовая цепь, и образец оказывается разгруженным. При неоднократном (3-5 раз) повторении испытания с заменой проволоки для подвеса груза достигается малоцикловое нагружение при растяжении.

Скорости деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 осуществляются применением домкрата с управляющим клапаном.

Защита персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых токсичных материалов осуществляется за счет применения герметичной вакуумной камеры и герметичного перчаточного бокса.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает возможность проведения механических испытаний в условиях малоциклового нагружения при растяжении образов из токсичных материалов при повышенных температурах со скоростями нагружения 10-2-10-4 с-1.

На фиг. 1 показан пример схемы установки для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах, где:

1 - поддон;

2 - груз;

3 - рычаг;

4 - активный захват;

5 - образец;

6 - дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций;

7 - охлаждаемый захват-динамометр;

8 - гидравлический домкрат;

9 - шарниры;

10 - силовая рама;

11 - охлаждаемый кожух;

12 - нагреватель с распределителем;

13 - крышка;

14 - колпак;

15 - блок сравнения;

16 - аккумулятор;

17 - тиристор;

18 - зажимы;

19 - проволока для подвеса груза.

Рабочая камера размещена в герметичном перчаточном боксе (на фиг. 1 не показан).

В состав механизма нагружения входит рычаг 3, с одной стороны к которому присоединен активный захват 4. С противоположной стороны к рычагу 3 на поддон 1 укладывается груз 2. Груз 2 может поддерживаться гидравлическим домкратом 8 с управляемым клапаном (на фиг. 1 не показан). В исходном состоянии вес груза 2 воспринимается гидравлическим домкратом 8 полностью, вследствие чего образец 5 не нагружен. При проведении испытания гидравлический домкрат 8 разгружается, и нагрузка плавно передается от домкрата 8 на рычаг 3, а через него - на образец 5. Образец 5 закрепляется в активном захвате 4 и охлаждаемом захвате-динамометре 7 через шарниры 9. Силовая цепь через охлаждаемый захват-динамометр 7, образец 5, активный захват 4 и силовую раму 10 замыкается на крышку 13. Охлаждаемый захват-динамометр 7 одновременно является тензодинамометром для измерения усилия, прикладываемого к образцу 5. Измерение удлинения рабочей части образца 5 производится дифференциально-трансформаторными датчиками измерения деформаций 6. Охлаждаемый захват-динамометр 7 и дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций 6 представляют собой регистрирующую аппаратуру. В испытаниях при повышенной температуре применяется электрический нагреватель с распределителем 12 для создания равномерного температурного поля, который позволяет производить нагрев образца 5 в интервале температур 20…600°С. Охлаждаемый кожух 11, крышка 13 и колпак 14 образуют герметичную полость для создания вакуума, предотвращающего коррозию образцов из токсичных материалов при их испытании с повышенной температурой. Вакуум в герметичной рабочей камере поддерживается в течение всего периода испытаний. В испытаниях с повышенной температурой во избежание нагрева охлаждаемого захвата-динамометра 7, расположенного в непосредственной близости к нагретому образцу 5, и связанного с этим искажения его показаний, последний охлаждается изнутри проточной водопроводной водой (на фиг. 1 не показано). Температура образца измеряется хромель-копелевой термопарой (на фиг. 1 не показана).

При нагружении образца 5 грузами 2 через рычаг 3 дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций 6 регистрируют изменение электрического сигнала, величина которого однозначно связана с деформацией образца 5. Этот сигнал поступает на блок сравнения 15, в котором сравнивается величина сигнала с датчиков 6 и заранее заданное значение. По достижении сигнала с датчиков 6 до заранее заданного уровня, блок сравнения 75 подает управляющий импульс на тиристор 17, который, открываясь, позволяет подать напряжение с аккумулятора 16 через зажимы 18 на проволоку для подвеса груза 19, пережигая ее за короткое время. Таким образом, разрывается силовая цепь, образец 5 оказывается разгруженным и завершается первый цикл испытаний.

При неоднократном (3-5 раз) повторении испытания с заменой проволоки для подвеса груза достигается малоцикловое нагружение при растяжении.

Благодаря заявляемой совокупности признаков решения появляется возможность механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах с возможностью нагружения образца до заданного значения уровня деформирования и последующей разгрузки.

Изготовлен опытный образец установки, испытан, результаты подтвердили работоспособность установки и получение нового технического результата.

Похожие патенты RU2579643C1

название год авторы номер документа
УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ИЗ ДЕЛЯЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 2009
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Сысоев Николай Яковлевич
RU2400728C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ ОБРАЗЦА ИЗ ТОКСИЧНОГО МАТЕРИАЛА 2015
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Иванов Алексей Александрович
  • Крылов Иван Михайлович
RU2612197C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ 2014
  • Дикарев Владимир Витальевич
  • Зимин Аркадий Геннадьевич
  • Золотов Николай Иванович
  • Ковтун Юрий Степанович
  • Марченко Максим Иванович
  • Седов Владимир Николаевич
  • Фомина Наталья Ивановна
RU2570103C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ КОНСТАНТ ДЕЛЯЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 2012
  • Галишников Игорь Валентинович
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Сысоев Николай Яковлевич
RU2507515C1
УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦА ИЗ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО МАТЕРИАЛА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРЕВЕ 2012
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Сысоев Николай Яковлевич
  • Магалинский Михаил Юрьевич
RU2515351C1
Машина для определения усталостно-фрикционных свойств материалов 2020
  • Вахрушев Владимир Владимирович
  • Немцев Анатолий Егорович
  • Иванов Николай Михайлович
  • Коптева Ирина Васильевна
  • Вахрушев Владимир Владимирович
RU2743496C1
Установка для определения коэффициентов внешнего трения покоя и скольжения токсичных материалов при повышенных температурах 2021
  • Иванов Алексей Александрович
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Коршунов Михаил Дмитриевич
RU2758930C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ 2000
  • Еремин С.Г.
  • Михеев А.С.
  • Плотников А.И.
  • Покровский А.С.
RU2184357C1
МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА ФРИКЦИОННО-МЕХАНИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ 1998
  • Шауро А.Н.
  • Бледнова Ж.М.
  • Чаевский М.И.
RU2140066C1
Установка для испытания материаловНА МАлОциКлОВую уСТАлОСТь пРичиСТОМ изгибЕ 1979
  • Добровольский Владимир Иванович
  • Пряхин Василий Васильевич
SU800811A2

Реферат патента 2016 года УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ В УСЛОВИЯХ МАЛОЦИКЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ТОКСИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах. Установка содержит вакуумируемую рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, представляющий собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой с гидравлическим домкратом, снабженным управляемым клапаном, нагреватель образца, протоки охлаждения, выполненные, по крайней мере, в одном из захватов, регистрирующую аппаратуру, установленную непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, сигналы с которой поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее на ПЭВМ. Груз подвешен к рычагу через металлическую проволоку, на участке которой имеются зажимы, соединенные с клеммами аккумулятора, один из которых соединен через тиристор, управляемый через блок сравнения регистрирующей аппаратурой, установленной на образце. Технический результат: возможность получения диаграмм деформирования в условиях малоциклового нагружения со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых токсичных материалов за счет имеющейся двойной герметизации образцов из токсичных материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 579 643 C1

1. Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов, содержащая вакуумируемую рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, представляющий собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой с гидравлическим домкратом, снабженным управляемым клапаном, нагреватель образца, протоки охлаждения, выполненные, по крайней мере, в одном из захватов, регистрирующую аппаратуру, установленную непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, сигналы с которой поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее - на ПЭВМ, отличающаяся тем, что груз подвешен к рычагу через металлическую проволоку, на участке которой имеются зажимы, соединенные с клеммами аккумулятора, один из которых соединен через тиристор, управляемый через блок сравнения регистрирующей аппаратурой, установленной на образце.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2579643C1

УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ИЗ ДЕЛЯЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 2009
  • Гостев Владимир Николаевич
  • Сысоев Николай Яковлевич
RU2400728C1
Машина для испытания образцов на ползучесть и прочность 1952
  • Ерошкин А.И.
SU98121A1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ ПОД ДАВЛЕНИЕМ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ 0
SU200264A1
CN 103245569 A 14.08.2013.

RU 2 579 643 C1

Авторы

Гостев Владимир Николаевич

Сысоев Николай Яковлевич

Магалинский Михаил Юрьевич

Даты

2016-04-10Публикация

2014-12-22Подача