Устройство для механических испытаний материалов центробежными силами Советский патент 1983 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к технике экспериментального определения мех нических характеристик материалов, предназначенных для изготовления элементов конструкций и может быть использовано при обработке техноло гни изготовления композиционных материсшов с заданными механическими характеристиками. Известна центрифуга для испытан материалов на воздействие постоянн гЬ ускорения fl .Наиболее близким.к предлагаемом является устройство для механических испытаний материалов центробеж ными силами, содержащее станину с вертйкальньм валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балку с ограничителями перемещений испытуемых образцов на Концах и уравновеши9ающими грузами 2. Известные устройства не обеспечивают испытание, например, оболочек, имекйцих цилиндрическую форму, на растяжение или сжатие, когда требуется создавать большие усилия в осевом направлении с равномерны их распределением по длине оболочки и с незначительными оборотами электродвигателя. Цель изобретения - обеспечение возможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие. Указанная цель достигается тем, что уртройство .для механических испытаний материалов центробежными си лами, .содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балк с ограничителями перемещений испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами, снабжено нагрузочными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном в ограничителе гнезде дополнительных стержней с крепежными элемента ми и дисков : отверстиями для прохода стержней. На фиг. 1 показано устройство дл испытания оболочек центробежными силами,общий вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху, на фиг. 3 - разр А-А на фиг. 1 (испытание оболочек на сжатие ; на фиг. 4 - то же, на растяжение. Устройство содержит станину 1, вертикальный вал 2 с приводом 3 его вращения, коллектор со щетками 4, силовую балку 5 с ограничителями б перемещений испытуемых образцов и уравновешивающими грузами 7, нагрузочные приспособления в виде подвижного упора 8с фиксаторами 9 и 10 центробежным стержнем 11, оди конец которого размещен в гнезде . 12 ограничителя б, дополнительных стержней 13 с крепежными элементами 14 и 15 и дисков 16 и 17. Позицией 18 показана испытуемая оболочка. Устройство работает следующим образом. При испытании оболочек на сжатие устанавливают грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11 с фиксатором 9 до соприкосновения с гнездом 12 ограничителя 6. Оболочку 18 с прикрепленными к ней дисками 16 и 17 (крепление не показано ) устанавливают на стержень 11 до соприкосновения .с фиксатором 9. В отверстия дисков 16 и 17 и грузов 7 устанавливают стержни 13, на концах которых заворачивают крепежные элементы гайки ) 14 и 15. В отверстие подвижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор Дгайку ) 10, а подвижный упор 8 закрепляют к силовой балке 5. После подключения привода оОлотки электродвигателя ) 3 к регулируе.мому источнику постоянного тока плавным увеличением напряжения приводят во вращение силовую балку 5, при этом на подвижные грузы 7 начнут действовать центробежные силы, под действием которых они перемещаются По балке и через стержчи 13 передают усилие на диск 17, который сзкимает оболочку 18 за счет того, что противоположный диск 16 упирается в фиксатор 9 стержня 11. Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на сжатие достигается центробежными силами за счет набора пере1 щающихся по балке .грузов и оборотами электродвигателя. Контроль за состоянием оболочки в момент потери устойчивости ведут при помощи тензометрических датчиков (не показаныj через коллектор со щетками 4..При потере устойчивости оболочки фиксируют величину электрического напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель. Величину критической силы вычисляют как центробежную силу грузов 7, которую определяют числом оборотов силовой балгки. Критическую силу определяют по .формуле, (..E:e.m., где li - число оборотов двигателя/ - расстояние от центра грузов до центра вращения; fng- масса грузов; i i - расстояние и масса элементов, создающих центробежные силы. При испытании оболочек на растяжение (фиг. 4 ) на силовую балку 5

устанавливгиот грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11.с фиксатором 9 до соприкосновения с гнездом 12 ограничителя б. Оболочку 18 с прикрепленным к ней диском 16 (крепление не показано устанавливают на стержен 11. В отверстие диска 16 и грузов 7 устанавливают стержни 13 с крепежными элементами 15, на правых концах которых заворачивают крепежные элементы (гайки ) 14 до упора крепежных элементов 15 во внутреннйю поверхность диска 16. К левой стороне оболочки прикрепляют диск 17, через которлй проходят централь иый стержень 11 и стержни 13. Внутреиней стороной диск 17 должен упереться в фиксатор 9. В отверстие повижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор 10, а подвижный упор-8 закрепляют к силовой балке 5.

Подключив привод 3 к регулируемому источнику постоянного тока, плавным увеличением иапряжения приводят во вращение силовую балку 5, при этом на грузы 7 начнут действовать центробежные силы, под действи которых они перемещаются и через стержни 13 передадут усилие на диск 16, оболочку 18 и диск 17, который своей внутренней поверхностью упирается в фиксатор 9 стержня 11. Оболочка 18 будет работать на растяжение.

Контроль за состоянием оболочки и потери ее устойчивости осуществляют при помощи датчиков через коллектор со щетками 4. Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на расстяжение достигается центробежными силами за счет набора грузов и оборотами электродвигателя. При потере устслчивости оболочки фиксируют величину напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель 3. Прючность оболочки при осевом растяжении определяют по формуле ,

()

JTV

ё

рост

Zrf

где .h - число обоЬотов двигателя; ёд- расстояние до центра масс грузов от центра вращения; г - радиус, оболочки; h - толщина оболочки; Шд- масса грузов | «1 т.расстояние и масса соответ Ч v ствующих элементов, создаю1Щ1х центробежные л::илы. ; Применение предлагаемого Устройс ва для испытания оболочек центро- ; бежными силами увеличивает область усилий в осевом иаправлении на обо-: лочку, расположенную сорсно с сило.вой балкой.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СИЛАМИ, содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтгшьную сило- , вую балку с ограничителями перемещения испытуенвлх образцов на концах и уравновешивающими грузгини, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие, оно снабжено нагру- , вечными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном в огра ничителе гнезде, дополнительных стержней с крепежными элементами и дисков с отверстиями для прохода стержней. 00 го 00 00 ж Фиг.1

oSojtoHKu fS t J IS 17 11 aa.j 13 fS IB Pacmjifttenuf оболочки 9 17ft3 IS ff

игЛ 7