СТЕНД ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2023 года по МПК G01N3/02 G01N3/18 

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ № 2367926, опубл. 20.09.2009), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой.

Недостатком данной установки является то, что её термонагружатель выполнен в виде съемных теплопроводных прокладок заданной формы. Это не позволяет изменять площадь термического нагружения и положение площади на поверхности образца, что снижает качество испытаний.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ № 2539520, опубл. 10.08.2015), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой.

Недостатком данной установки является то, что её термонагружатель выполнен в виде эластичной замкнутой ёмкости из тепропроводного материала, закрепленной на опорной площадке и заполненной тепропроводной средой. Изменять площадь термического нагружения и положение площади нагружения на поверхности образца невозможно, что снижает качество испытаний.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене (патент РФ № 2517743, опубл. 27.05.2014), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой.

Недостатком данной установки является то, что термонагружатель выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, что также не позволяет изменять площадь термического нагружения и положение площади нагружения на поверхности образца. Это снижает качество испытаний.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, № 2510005, опубл. 20.03.2014), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой.

Недостатком данной установки является то, что термонагружатель выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения, что не позвоняет изменять площадь термического нагружения и положение площади нагружения на поверхности образца. Это снижает качество испытаний.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, № 2714516, опубл. 18.02.2020), принятый за прототип, который содержит основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой.

Недостатком данной установки является то, что термонагружатель выполнен в виде цилиндра с разделительным поршнем, что не позволяет изменять площадь термического нагружения и положение площади нагружения на поверхности образца. Это снижает качество испытаний.

Техническим результатом является повышение качества испытаний образцов материалов.

Технический результат достигается тем, что термонагружатель выполнен в виде двух контактирующих друг с другом пластин из теплопроводного материала и двух реверсивных приводов, на опорной площадке жестко закреплена направляющая с возможностью перемещения относительно корпуса.

Стенд для термомеханических испытаний образцов материалов поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - стенд для термомеханических испытаний образцов материалов первое положение;

фиг. 2 - стенд для термомеханических испытаний образцов материалов второе положение;

фиг. 3 - стенд для термомеханических испытаний образцов материалов третье положение, где:

1 - основание;

2 - фрикционный диск;

3 - привод вращения;

4 - опорная площадка;

5 - груз;

6 - первая пластина;

7 - вторая пластина;

8 - испытуемый образец;

9 - первый привод;

10 - второй привод;

11 - первая шестерня;

12 - вторая шестерня;

13 - первая зубчатая рейка;

14 - вторая зубчатая рейка;

15 - многогранник;

16 - направляющая;

17 - первое положение пластин;

18 - второе положение пластин;

19 - третье положение пластин.

Стенд для термомеханических испытаний образцов материалов содержит основание 1 (фиг. 1-3),на котором установлен привод вращения 3. Привод вращения 3 через многогранник 15 соединен с креплением 5 с возможностью взаимного поджатия фрикционного диска 2 и опорной площадки 4. Опорная площадка 4 оперта на термонагружатель, выполненный в виде двух контактирующих друг с другом первой пластины 6 и второй пластины 7, которые выполнены из теплопроводного материала. Верхняя часть первой пластины 6 контактирует с нижней частью опорной площадкой 4, а нижняя поверхность второй пластины 7 опирается на испытуемый образец 8. Первая пластина 6 соединена второй зубчатой рейкой 14 и второй шестерней 12 со вторым приводом 10. Вторая пластина 7 соединена первой зубчатой рейкой 13 и первой шестерней 11 с первым приводом 9. Первый привод 9 и второй привод 10 выполнены реверсивными. На опорной площадке 4 жестко закреплена направляющая 16 с возможностью перемещения относительно корпуса 1.

Стенд работает следующим образом. Включают привод 3 и вращают фрикционный диск 2. Направляющая 16 препятствует вращению опорной площадки 4, но не препятствует осевому перемещению фрикционного диска 2. Под действием веса груза 5 между опорной площадкой 4 и фрикционным диском 2 возникает термическая нагрузка. Величина термической нагрузки задается весом груза 5 и скоростью вращения фрикционного диска 2 приводом 3. Термическая нагрузка от опорной площадки 4 через первую пластину 6 и вторую пластину 7 передается испытуемому образцу 8. Выбор ширины площади термического нагружения поверхности образца 8 зависит от ширины взаимного пересечения пластин 6,7. Выбор места термического нагружения задается положением участка взаимного пересечения первой пластины 6 и второй пластины 7 относительно поверхности образца 8, В центральной части поверхности образца 8 первую пластину 6 и вторую пластину 7 устанавливают в первое положение 17 (фиг. 1). Для термического нагружения всей поверхности образца 8 первую пластину 6 и вторую пластину 7 устанавливают во второе положение 18 (фиг. 2). Для нагружения боковой части поверхности образца 8 первую пластину 6 и вторую пластину 7 устанавливают в третье положение 19 (фиг. 3). Перемещение пластины 6 осуществляют первым приводом 9, первой шестерней 11 и первой рейкой 13. Перемещение пластины 7 осуществляют вторым приводом 10, второй шестерней 12 и второй рейкой 14.

Выполнение термонагружателя виде двух контактирующих друг с другом пластин из теплопроводного материала и двух приводов для взаимного перемещения пластин позволяет проводить термомеханические испытания образцов при изменении как места расположения зоны термического нагружения, так и ширины зоны термического нагружения на поверхности образца. Это повышает качество испытаний образцов материалов на стендах с термонагружением.

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах. Стенд содержит основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой. Термонагружатель выполнен в виде двух контактирующих друг с другом пластин из теплопроводного материала и двух реверсивных приводов, на опорной площадке жестко закреплена направляющая с возможностью перемещения относительно корпуса. Технический результат: повышение качества испытаний образцов материалов. 3 ил.

Стенд для термомеханических испытаний образцов материалов, содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружатель для взаимодействия с образцом, контактирующий с опорной площадкой, отличающийся тем, что термонагружатель выполнен в виде двух контактирующих друг с другом пластин из теплопроводного материала и двух реверсивных приводов, на опорной площадке жестко закреплена направляющая с возможностью перемещения относительно корпуса.