УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ Российский патент 2021 года по МПК G01N3/02 G01N3/12 

Изобретение относится к испытательным устройствам, а именно к установкам для испытания изделий на длительную прочность.

При производстве ряда изделий в конструкторской документации согласно ГОСТам предусматривается проведение их испытаний на длительную прочность. Так в ГОСТ 54867-2011 "Трубы полимерные многослойные" говорится о длительной гидростатической прочности как о величине с размерностью напряжения, характеризующей прогнозируемую среднюю прочность при температуре T и времени t. Для металлов существует своя методика испытаний на длительную прочность (ГОСТ 10145-81, "Металлы. Метод испытаний на длительную прочность"). Образцы для испытаний имеют разные формы и, соответственно, разные конструкции захватов для выполнения их испытаний. Чаще всего используются шарнирные (пат. RU№2105965), резьбовые, цанговые (пат. RU№112423) захваты. В отдельных случаях применяют клещевые, челюстные, эксцентриковые и кулачковые захваты. Для некоторых из перечисленных захватов требуются тестовые испытания на надежность, удерживающую способность и длительную прочность. Предельная сила, необходимая для вырывания, например, анкера из бетона, называется удерживающей способностью. От длительной прочности отличие удерживающей способности только в величине прикладываемой силы, а подход к выполнению таких операций практически одинаков. Например, в устройстве для определения удерживающей прочности роль неподвижного захвата играет изделие, вытягиваемое из материала его окружающего, а в остальном конструкции похожи. Различия в известных устройствах можно найти только в способах и устройствах для приложения сил. Так, в разнообразных устройствах для съёма деталей с натягом (шкивы, подшипники и другие подобные изделия) применяют механические и гидравлические механизмы (сайт:https://www.enerprom.ru/cat/39, найдено в интернете 21.11.2020). При этом для устройств, с помощью которых проводят такие испытания, существуют общие технические требования (ГОСТ 28845-90). Среди таких требований можно выделить соосность приложения нагрузки к образцу и автоматическое поддержание заданной нагрузки.

Известно техническое решение в виде установки для определения несущей способности трубчатого анкера, включающая опорную раму, оснащенную регулируемыми по длине опорами, устройство нагружения, тяговый элемент с винтовой поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия с анкером и устройством нагружения, прибор контроля создаваемого усилия (пат.RU№2668953, G01N3/02, от 01.08.2017). При этом соединение тягового элемента с анкером выполнено через распоры, установленные с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубчатого анкера. Установка предназначена для приложения к анкеру усилия вытягивания или определения удерживающей способности материала посредством использования устройства нагружения винтового или гидравлического типа. Хотя предназначена данная установка для испытания анкера в принципе может использоваться для определения длительной прочности таких захватов, которые работают на «распор». Недостатком установки можно назвать опосредованное определение усилия по показаниям манометра или динамометрического ключа и отсутствие возможности испытать другие типы захватов.

Известна установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, два захвата для материала, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки, включающий связанный со вторым захватом ходовой винт с гайкой и соединенный с ней привод перемещения винта. При этом между первым захватом образца и рычажным нагружающим механизмом соосно установлены дополнительные захваты, причем один дополнительный захват соединен с рычажным нагружающим механизмом, а другой дополнительный захват соединен с первым захватом образца с помощью винта с гайкой. Между указанной гайкой и первым захватом образца расположена траверса, а между дополнительными захватами установлен динамометр с возможностью его снятия без разгрузки испытуемого образца. Рычажный нагружающий механизм имеет подвеску с грузом с возможностью её перемещения по рычагу (пат.RU№2141636, G01N3/08 от 21.01.1997, прототип).

Данная установка имеет рычажный нагружающий механизм, который воздействует на подвижный захват. При этом возможен перекос тянущего стержня для захвата в направляющих траверсы и его влияния на показания динамометра. Она предназначена для тестирования материалов в виде образцов определённой формы, а для испытания захватов не предназначена.

Целью настоящего изобретения является усовершенствования конструкции и расширение технических возможностей установки путём испытания захватов разного типа на длительную прочность.

Технический результат заключается в создании конструкции для испытания на длительную прочность для удерживающих образцы захватов.

Указанная цель достигается тем, что в известной установке для испытания материалов на длительную прочность, содержащей станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом, в которой измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемого зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения.

Целесообразно механизм нагружения захвата выполнить в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом.

Также возможно выполнение механизма поддержания постоянной нагрузки с приводом посредством перемещением винта или гидроцилиндра.

Для снижения трудоёмкости процесса испытаний целесообразно использовать микропроцессорную систему управления.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна». Заявляемое устройство позволяет выполнять испытания разнообразных захватов, при этом поиск не выявил аналогов в измерительной технике, а значит, соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Техническое решение поясняется чертежом, на котором приведен общий вид установки для испытания материалов на длительную прочность в варианте с отсутствующей автоматизацией. На фиг.1 показан вид с боку, на фиг.2 – увеличенный вид на испытываемый захват.

Установка (см. фиг.1) состоит из сварной рамы 1. С одной стороны, в раме имеется ложемент, в который устанавливаются и закрепляются сменные втулки 2, где и устанавливается непосредственно испытываемое захватное устройство 3. С другой стороны приспособления имеется жесткий упор с установленном в нем нагружающем элементе 4, имеющем возможность осевого перемещения и состоящего из болта с проушиной 5 и гаек 6. К болту с проушиной крепится измеритель испытательных нагрузок, например, в виде динамометра 7, имеющего сцепное устройство 8 в количестве 2 штук по бокам. К динамометру с помощью сцепного устройства крепится головка 9, то есть деталь, имитирующая оконечную часть реальной детали под данный захват изделия. Здесь окружностью А выделена часть, которая изображена на фиг. 2 в увеличенном масштабе и где показана головка 9, имеющая Т-образную бобышку 11, на которой фиксируется захват 10 испытуемого изделия. Т-образная бобышка 11 полностью эмитирует специальную бобышку используемую на реальной детали, подвергаемой испытаниям, например, анкера на удерживающую способность в бетоне. Для каждого испытуемого захвата подбирается форма этой детали. Нагружающий механизм 12, воздействующий на захват 10, может быть выполнен в виде как механического, так гидравлического привода.

Установка работает следующим образом.

При начале испытания, захват испытываемого изделия 3 сцепляется с бобышкой головки или иным объектом удержания 9, болтом с проушиной 5 производиться предварительное нагружение, соответствующее усилию удержания в материале. Затем производиться нагружение захвата или собственным силовым винтом изделия с захватом или встроенным в установку механизмом нагружения, например, гидравлическим до заданной величины нагружения, которая фиксируется показанием динамометра.

Сменные втулки 2, позволяют производить испытания захватов с разными габаритными размерами и разной величиной испытываемой нагрузки. Охватывание ими захватов во время приложения усилий позволяет повысить безопасность процесса испытания. Отметим, что остаётся возможность путем простой смена детали 9 на другой удерживающий захват для испытуемого образца, позволяет проводит его испытания на растягивающие нагрузки.

Механизм нагружения захвата может быть осуществлён также в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом. Также механизм поддержания постоянной нагрузки может быть выполнен гидравлическим. Использование цифровых преобразователей силы в сочетании с управляемым давлением в цилиндрах приведёт к возможности программируемого выполнения процесса испытаний.

Применение измерителя усилий последовательно с испытуемым захватом в данной конструкции установки позволяет достичь заданной точности нагружения захвата. На место сменной детали-имитатора можно ставить и другие аналоги для захватов и проводить их испытания. Понятно, что крепление сменной детали имитатора может быть отличным от приведенного выше. Наличие предварительного нагружения позволяет имитировать различные рабочие условия для захватов.

Конструкция установки выполнена в механическом варианте и испытана на ряде имеющихся захватов. Проработан вариант с микропроцессорным управлением.

Данная конструкция позволяет проводить испытания на одной установке достаточно большое разнообразие захватов, используемых в специализированных устройствах.

Изобретение относится к испытательным устройствам, а именно к установкам для испытания изделий с захватами на длительную прочность. Установка содержит станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом. Измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемая зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения. Технический результат: возможность проводить испытания различных по конструкции изделий с захватами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом, отличающаяся тем, что измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемая зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения.

2. Установка в соответствии с п. 1, отличающаяся тем, что механизм нагружения захвата выполнен в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом.

3. Установка в соответствии с п. 1, отличающаяся тем, что механизм поддержания постоянной нагрузки выполнен в виде гидравлического цилиндра.