Устройство для скоростных испытаний материалов на растяжение (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G01N3/30 G01M7/08 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для скоростных испытаний материалов на растяжение.

Известно устройство для скоростных испытаний материалов на растяжение, содержащее корпус, установленный в корпусе винтовой нагружающий механизм с приводом, выполненньм в виде жестко связанного с ходовым винтом нагружакицего механизма шкива, прикрепленной к шкиву гибкой тяги с наковальней на свободном конце, и падающего груза, взаимодействующего с наковальней, захваты для крепления испытуемого образца и приспособление для ступенчатого изменения скорости деформации с изменением ее знака

Недостатком данного устройства является то, что оно может быть использовано в узком диапазоне скоростей деформаций 0.5-10-102 с-.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является . устройство для скоростных испытаний материалов на растяжение, содержащее корпус, захваты для крепления испытуемого образца, установленный в корпусе винтовой нагружающий механизм с приводом, выполненным в виде жестко связанного с ходовым винтом шкива, шарнирно закрепленного на корпусе рычага 1-го рода, соединенного гибкой связыо со шкивом, и сбрасываемого груза,выполненного с возможностью, взаимодействия со свободным концом рычага Г 2 .

В результате того, что в устройстве имеется рычаг первого рода, удается изменить cKopocTJf испытаний в сторону уменьшения, однако оно не содержит средств, позволяющих проводить испытания в режиме ступенчатого изменения скорости деформации без изменения ее знака.

Цель изобретения - проведение испытаний в режиме ступенчатого изменения скорости деформации без изменения ее знака.

Указанная цель достигается.тем, что в устройстве для скоростных испытаний материалов на растяжение (по первому варианту), содержащем корпус, захваты для крепления испытуемого образца, установленный в корпусе винтовой нагружающий механизм с приводом, выполненным в виде жестко связанного с ходовым винтом шкива, шарнирно закрепленного на корпусе рычага 1-го рода, соединенного гикой связью со шкивом, и сбрасываемого груза, вьтолненного с возможность взаимодействия со свободным концом рычага, гибкая связь содержит по меньшей мере две тяги, концы которых присоединены к рычагу на разном расстоянии от оси его поворота.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для скоростных испытаний материалов на растяжение по второму варианту, содержащем корпус, захваты для крепления испытуемого образца, установленный в корпусе винтовой нагружакиций механизм с приводом, выполненным в виде жестко связанного с ходовым винтом шкива, шарнирно закрепленного на корпусе рычага рода, соединенного гибкой связью со шкивом, и сбрасываемого груза, выполненного с возможностью взаимодействия со свободным концом рычага, шкив.выполнен ступенчатым с числом ступеней, соответствующим числу тяг гибкой связи, а концы тяг присоединены к рычагу в одной

точке.

На фиг. 1 схематично показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг.З привод винтового нагружающего механизма по первому варианту испытания; на фиг. 4 - то же, по второму варианту; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4 (привод винтового нагружающего механизма по второму варианту); на фиг.6 график изменения скорости деформации (Е) от времени (t).

Устройство содержит основание 1, на котором установлены колонны 2 и корпус 3. Между колоннами 2 расположены нащ авляющие 4 и стержень 5, на нижнем конце которого размещена наковальня б, а по стержню 5 перемещается сбрасываемый груз 7, связанный тросами 8 с механизмом пбдъема (не показан).°

В корпусе 3, установленном дополнительно на подкладной плите 9, расположен винтовой нагружающий механизм с приводом. Винтовой нагружающий механизм включает ходовой винт 10 и гайку 11. С корпусом 3 и гайкой 1I соответственно связаны захваты 12 и 13, которые служат для крепления испытуемого образца 14.

Привод винтового нагружающего механизма выполнен в виде жестко связанного с ходовым винтом 10 шкива 15, шарнирно закрепленного на корпусе 3 рычага 16 1-го рода, соединенного гиб кой связью со шкивом 15, и сбрасываё мого груза 7. Гибкая связь (по первому варианту) содержит по меньшей мере две тяги 17 и 18, концы которых присоединены к рычагу 16 на разном расстоянии от оси 19 его Поворота. Шкив 15 (по второму варианту) выполнен ступенчатым с числом ступеней (в данном примере две ступени 20 и 21), соответствующим числу тяг (22 и ;гЗ) гибкой связи, а концы тяг 22 и 23 присоединены к рычагу 16 в одной тЬчке. Крепление тяг 17, 18, 22 и 23 к рычагу 16 осуществляется посредством сменных креплений 24 - 26; тяги 17, 18, 22 и 23 снабжены элементами 27-30 натяжения, выполненными в виде поворотных собачек с набором пружин разного усилия. Устройство также может быть дополнительно снабжено сменным приспособлением 31 для ступенчатого изменения скорости и направления деформации с изменением ее знака. Устройство работает следующим образом. Испытуемый образец 14 устанавливается в захватах 12 и 13. Сбрасывае мый груз 7 взаимодействует со свободным концом рычага 16. Перемещение рй чага 16 передается с помощью гибкой связи на шкив 15, которьй вращается с окружной скоростью, равной скорости перемещения точки закрепления гибкой связи на. рычаге 16. Вращательное дви жение шкива 15 преобразуется винтом 10 и гайкой 11 в поступательное .движение подвижного захвата 12, кото рый передает нагрузку образцу 14. Особенностью работы устройства по первому варианту является то, что в начальный промежуток времени, соот ветствующий первой ступени деформирования, со шкива 15 сбегает тяга 17, точка закрепления которой к рычагу 1 расположена ближе к оси 19, чем точка крепления тяги 18, сбегающей со шкива 15 на следующей ступени деформирования. Таким образом, скорости перемещения точек закрепления тяг 17 и 18 на рычаге 16 определяютсяпо.фор мулам VQ V t, где V и V - скорости перемещения точек закрепления тяг 17 и 18 на рычаге 16; скорость перемещения сбрасываемого груза 7; длина плеча рычага 16 от оси до точки взаимодействия с падахяцим грузом 7; 6 и Й - данные плеч рычага 16 от оси 19 до точек закрепления тяг 17 и 18. Коэффициент изменения скорости нагружения определяется формулой V 2 .- 2 V Т I1 1 Особенность работы устройства rio второму варианту заключается в том, что после нагружения рычага 16 сбрасываемым грузом 7 в начальный промеуток времени, соответствующий начальной заданной деформации, тяга 22 сбегает со ступени 20 большего диаетра, а затем начинает сбегать тяга 23 со ступени 21 меньшего диамета, при этом тяги 22 и 23 закреплены на рычаге 16 в одной точке. Изменение скорости нагружения определяется в этом варианте отношением диаметров ступеней 20 и 21 . ; h - Л где ol - диаметр ступени 20; . 2 диаметр ступени 21. Особенностью устройства является также то, что оно позволяет совместное использование первого и второго вариантов исполнения. При этом шкив 15 выполняется ступенчатым, а тяги 17, 18 сбегают со ступеней разного диаметра и закрепляются в разных точках рычага 16. Количество ступеней шкива 15 и количество тяг, намотанных на эти ступени, может быть различным, их количество определяется конкретными условиями испытаний. Таким образом, в результате выполнения шкива ступенчатым, а также наличия нескольких тяг, намотаннА х на ступени шкива и закрепленных в одной или нескольких точках рычага, удалось осуществить проведение испытаний в режиме ступенчатого изменения скорости деформации без изменения ее знака.

Фиг.

15

i

Фиг.2

1. Устройство для скоростных испытаний материалов на растяжение, содержащее корпус, захваты для крепления испытуемого образца, установленньй в корпусе винтовой нагружающий механизм с приводом, выполненным в виде жестко связанного с ходовым винтом шкива, шарнирно закрепленного на корпусе рычага 1-го рода, соединенного гибкой связью со шкивом, и сбрасываемого груза, выполненного с возможностью взаимодействия со свободным концом рычага, о тлич ающ е е с я тем, что, с целью проведения испытаний в режиме ступенчатого изменения скорости деформации без изменения ее знака, гибкая.связь содержит по меньшей мере две тяги, концы которых присоединены к рычагу на разном расстоянии от оси его поворота. 2. Устройство для скоростных испытаний материалов на растяжение, содержащее корпус. Захваты для крепления испытуемого образца, установленный в Kopinyce винтовой нагружающий механизм с приводом, выполненным в виде жестко связанного с ходовым вкн.том шкива, шарнирно закрепленногона корпусе рычага 1-го рода, соединен(Л ного гибкой связью со шкивом, и сбрасьюаемого груза, выполненного с воз-i с можностью взаимодействия со свободна концом рычага, отл.ичающее1С я тем, что, с целью проведения испытаний в режиме ступенчатого изменения скорости деформации без измео нения ее знака, шкив выполнен ступен00 чатым с числом ступеней, соответстсо вуящкм. числу тяг гибкой связи, а 4 4i: концы тяг присоединены к рычагу в одной точке.

a