МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СЕРВОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТРОСОВ, КАНАТОВ, СТРОП И ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ДЛИНОЙ ДО ДЕСЯТИ МЕТРОВ Российский патент 2021 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к средствам (испытательным машинам) и методам механических испытаний тросов, канатов, строп и образцов материалов на растяжение.

Существуют машины подобного назначения, у которых длина рабочего пространства изменяется путем перестановки траверсы с пассивным захватом вдоль рамы с фиксацией ее на раме с помощью штифтов. В этом случае усложняется рама и сам процесс перестановки траверсы в новое положение, а длина пространства изменяется ступенчато.

Известна машина МИРП-1000К для испытаний полимерных канатов длиной до четырех метров и деформацией каната до двух метров предельной нагрузкой 1000 кН, выпущенная ООО «НИКЦИМ Точмашприбор» для ОАО «Канат» г. Коломна.

Нагружающее устройство машины представляет собой сварную силовую раму, с одной стороны которой закреплено с помощью двух осей основание с установленным на нем силовым гидроцилиндром, имеющим возможность проворачиваться вокруг центров осей, а с другой стороны закреплена неподвижная траверса с электромеханическим приводом пассивного захвата, с помощью которого изменяется длина рабочего пространства.

К штоку гидроцилиндра закреплены последовательно датчик силы и активный захват. С помощью датчика силы измеряется усилие на испытуемом изделии, а деформация испытуемого изделия измеряется с помощью тензодатчика, закрепляемого на самом изделии.

По своему назначению и функциональным возможностям машина МИРП-1000К наиболее близка к заявляемой и может быть принята за прототип (аналог).

К недостаткам конструкции аналога можно отнести:

1. Большая длина нагружающего устройства по сравнению с длиной испытуемого изделия. Это связано с тем, что в формировании длины участвует длина гидроцилиндра со штоком, выдвинутым на величину хода (исходное положение).

2. Сварная рама является силовой, т.е. при нагружении испытуемого изделия растягивающей нагрузкой рама подвергается сжатию.

Это вносит дополнительные требования к конструкции и качеству рамы, удорожающие ее изготовление.

3. Значительно усложнена конструкция нагружающего устройства машины из-за наличия электромеханического привода пассивного захвата, регулирующего длину рабочего пространства.

4. При уменьшении длины испытуемого изделия уменьшается жесткость силовой рамы, что отрицательно сказывается на результатах испытания.

Этих недостатков лишена заявляемая машина (фиг. 1), включающая следующие узлы:

• нагружающее устройство, состоящее из двух сочлененных рам: силовой рамы I, предназначенной для деформирования испытуемого изделия, и рамы-подставки II, служащей для установки нагружающего устройства на полу и являющейся опорой для силовой рамы I;

• насосную установку III, обеспечивающую функционирование нагружающего устройства;

• систему управления и измерения результатов испытаний.

Силовая рама I содержит:

основание 1, сочлененное с рамой-подставкой II при помощи двух осей 2, вокруг которых силовая рама может проворачиваться, два гидроцилиндра 3 двухстороннего действия с резьбовыми штоками 4, расположенные симметрично относительно оси силовой рамы, фиксируемые на основании с помощью штифтов 5 и скрепленные с ним болтами 6, датчик силы 7, скрепленный с основанием с помощью шпильки 8 (фиг. 2, сечение Д-Д), траверсу 9, скрепленную с резьбовыми штоками 4 четырьмя гайками 10, два захвата для закрепления испытуемых изделий - пассивный 11, связанный с датчиком силы 7 с помощью шпильки 12, и активный 13, связанный с траверсой 9 с помощью шпильки 14 (фиг. 2, сечение Г-Г), два колеса 15, установленные на осях 16 в вилках 17, скрепленные с траверсой с помощью шпилек 18 (фиг. 2, сечения Б-Б, Е-Е), датчик деформации 19, закрепленный непосредственно на испытуемом изделии, датчик перемещения 20, информирующий о величине рабочего пространства силовой рамы, и испытуемое изделие 21.

Рама-подставка II содержит:

два швеллера 22, торцовые перемычки 23, поддон 24 и бобышки 25, представляющие собой сварную конструкцию (фиг. 2, сечения Б-Б, В-В), а также виброопоры 26 для установки нагружающего устройства на полу и нивелирования его горизонтального положения.

Насосная установка III содержит:

гидравлический блок 27 с сервоклапаном 28, управляющим гидроцилиндрами 3, и с компенсатором давления 29, поддерживающим постоянный перепад давления на рабочих кромках сервоклапана 28.

Система управления процессом нагружения, измерения и записи результатов испытаний 30 с линиями обратных связей 31, 32, 33, 34 работает как в ручном режиме, так и в автоматическом по заданной программе.

Заявляемая машина работает следующим образом.

Подготовительные операции.

В исходном положении траверса 9 закреплена на концах штоков 4 четырьмя гайками 10, а сами штоки сдвинуты к дну цилиндров (начало хода).

Перед испытанием изделия траверса 9 на штоках 4 устанавливается в положение, соответствующее длине испытуемого изделия, для чего необходимо проделать следующее:

1. При изменении длины рабочего пространства на величину, меньшую, чем величина хода цилиндров 3:

- переместить на штоках 4 по резьбе две гайки 10 с внутренней стороны траверсы 9 на величину уменьшения длины рабочего пространства;

- гидроцилиндрами 3 в ручном режиме переместить штоки 4 до соприкосновения перемещенных гаек с внутренней поверхностью траверсы 9, при этом траверса остается неподвижной;

- две гайки 10 с внешней стороны траверсы переместить по резьбе на штоках до соприкосновения с наружной поверхностью траверсы и подтянуть. Траверса фиксируется четырьмя гайками в нужном положении.

2. При изменении длины рабочего пространства на величину, большую, чем величина хода гидроцилиндров 3, гайки 10 с внутренней стороны траверсы свинчиваются до конца резьбы, а затем штоками цилиндров траверса один или несколько раз смещается на величину хода цилиндров описанным выше способом до тех пор, пока нужное смещение траверсы не окажется в пределах хода гидроцилиндров, после чего траверса останавливается в нужном положении (по датчику перемещения 20) и фиксируется четырьмя гайками.

Манипулируя смещением гаек и перемещениями штоков гидроцилиндров, можно останавливать и фиксировать траверсу в любом положении рабочего пространства.

После установки траверсы в новое положение испытуемое изделие 21 закрепляется в захватах и на нем устанавливается датчик деформации 19.

В процессе установки испытуемого изделия траверса с активным захватом может смещаться вправо-влево с помощью гидроцилиндров, управляемых в ручном режиме.

Нагружение испытуемого изделия осуществляется по заданной программе путем перемещения подвижной части силовой рамы, включающей штоки 4 гидроцилиндров 3, траверсу 9 и захват 13, относительно неподвижной части рамы, включающей основание 1, корпуса гидроцилиндров 3, датчик силы 7 и захват 11, с помощью гидроцилиндров 3, управляемых сервоклапаном 28, при этом датчик силы 7 информирует о величине нагрузки на испытуемом изделии, датчик деформации 19 – о величине деформации на определенной базе изделия, а датчик перемещения 20 информирует о перемещении подвижной части силовой рамы относительно неподвижной.

Сущность изобретения заключается в следующем.

1. В отличие от аналога, у которого нагружающее устройство представляет собой сварную силовую раму, на которой закреплены с одной стороны основание с центральным гидроцилиндром и активным захватом, а с другой стороны – траверса с электромеханическим приводом пассивного захвата, нагружающее устройство заявляемой машины выполнено в виде двух сочлененных рам: силовой, конструктивно соответствующей вертикальному нагружающему устройству с двумя гидроцилиндрами (см. патент 2678935), и устанавливаемой на полу рамы-подставки, на которую опирается силовая рама.

Это дало следующий результат:

- сократило длину нагружающего устройства на величину длины гидроцилиндра с выдвинутым штоком (исходное положение гидроцилиндра), которая может достигать нескольких метров;

- значительно упростило конструкцию нагружающего устройства, в том числе механизм изменения длины рабочего пространства: у аналога длина рабочего пространства изменяется за счет перемещения пассивного захвата вдоль оси нагружающего устройства с помощью электромеханического привода, размещенного на неподвижной траверсе, у заявляемой машины траверса с закрепленным на ней активным захватом смещается на штоках с помощью гидроцилиндров, опираясь закрепленными на ней колесами на поддон рамы-подставки, при этом силовая рама имеет возможность проворачиваться на осях, закрепленных в основании силовой рамы.

Использование: изобретение относится к средствам (испытательным машинам) и методам механических испытаний тросов, канатов, строп и образцов материалов на растяжение. Сущность: машина состоит из нагружающего устройства, предназначенного для деформирования испытуемого изделия, насосной установки, обеспечивающей функционирование нагружающего устройства и системы управления нагружением испытуемого изделия и измерения и записи параметров испытаний. Нагружающее устройство включает две рамы: силовую, непосредственно осуществляющую деформирование испытуемого изделия, и раму-подставку, служащую для установки нагружающего устройства на полу и являющуюся опорой для силовой рамы. Силовая рама содержит: основание, два гидроцилиндра двухстороннего действия, закрепленные на основании симметрично относительно оси силовой рамы, штоки которых связаны с траверсой с помощью четырех гаек, датчик силы, скрепленный с основанием с помощью шпильки, информирующий о величине нагрузки на испытуемом изделии, два захвата для закрепления испытуемых изделий, связанных соответственно с траверсой – активный, и с датчиком силы – пассивный с помощью шпилек, два колеса, связанные с траверсой, которыми она опирается на поддон рамы-подставки, датчик деформации, закрепляемый на испытуемом изделии и информирующий о величине деформации испытуемого изделия на заданной базе, и датчик перемещения, информирующий о величине рабочего пространства нагружающего устройства. Рама-подставка содержит: два швеллера, торцевые перемычки, поддон и бобышки, представляющие собой сварную конструкцию, а также виброопоры, служащие для установки нагружающего устройства на полу и для нивелирования его горизонтального положения. Насосная установка включает сервоклапан, управляющий гидроцилиндрами, и компенсатор давления, поддерживающий постоянный перепад давления на рабочих кромках сервоклапана. Система управления установочным ходом подвижных частей силовой рамы, процессом нагружения испытуемого изделия, а также измерения и записи результатов испытаний с линиями обратных связей работает как в ручном режиме, так и в автоматическом по заданной программе. Технический результат: снятие напряжения с силовой рамы, обеспечение возможности проворачивания силовой рамы на осях, закрепленных в основании силовой рамы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Машина испытательная сервогидравлическая горизонтальная для испытания тросов, канатов, строп и образцов материалов длиной до десяти метров, включающая нагружающее устройство, состоящее из силовой рамы, содержащей основание, два гидроцилиндра двухстороннего действия, закрепленные на внутренней плоскости основания симметрично относительно оси нагружающего устройства, траверсу, скрепленную с резьбовыми штоками гидроцилиндров четырьмя гайками, датчик силы, скрепленный с основанием, два захвата для закрепления испытуемых изделий, датчик перемещения, информирующий о длине рабочего пространства, датчик деформации, установленный на испытуемом изделии, и рамы-подставки, сопряженной с силовой рамой с помощью двух осей, закрепленных в основании силовой рамы, и двух колес, закрепленных на траверсе и опирающихся на поддон рамы-подставки, а также включающая насосную установку, содержащую компенсатор давления и сервоклапан, и систему управления, измерения и записи результатов испытаний, отличающаяся тем, что нагружающее устройство выполнено в виде двух сочлененных рам: силовой с двумя гидроцилиндрами, непосредственно производящей нагружение испытуемого изделия, и рамы-подставки, служащей опорой для силовой рамы и для установки нагружающего устройства на полу.

2. Машина испытательная по п. 1, отличающаяся тем, что изменение длины рабочего пространства осуществляется путем смещения траверсы на резьбовых штоках с помощью гидроцилиндров, при этом траверса в процессе перемещения опирается колесами на поддон рамы-подставки, а силовая рама имеет возможность проворачиваться на осях, закрепленных в основании.