Устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устрой ствам для низкотемпературных испыт НИИ образцов материалов путем прил жения растягивающих или. сжимающих нагрузок. По. основному авт.св. № 977998, известно устройство для низкотемпе турных механических испытаний обра цов материалов, содержащее криоста с рабочей камерой, размещенные в ней опорную трубу, установленную внутри нее тягу, верхний конец которой выведен из рабочей камеры и которая выполнена с продольной полостью для размещения испытуемых образцов, механизм замены образцов и захваты образца, кинематически связанные с механизмом замены обра цов и шарнирно соединенные с тягой и опорной трубой. Захваты образца выполнены в виде шайб с установленными на них ограничителями угла поворота вокруг оси тяги, а механизм замены образцов выполнен в виде двух кулис lj . Однако расстояние между захвата ми зависит от длины рабочей части образца. Если испытываются образцы с достаточно большой длиной рабочей ,части, то расстояние между захватам велико, и в пространстве между ними во время замены легко размещается верхняя захватная часть испытуемого образца вместе с сопрягаемой с ней нижней захватной частью соседнего образца. Если же образцы имеют небольшуК) длину своей рабочей части, то расстояние между захватами полу чается настолько малым, что в пространстве .между ними не могут быть одновременно-размещены две смежные захватные части соседних образцов. Следовательно, образцы с укороченной рабочей частью не могут быть ис пытаны на известном устройстве. На нем, в частности, нельзя испытать плоские образцы из-за малой длины их рабочей части и сравнительно бол шой длины захватной части. Таким образом, недостатком известного устройства является невозможность испытаний образцов с разными соотношениями размеров рабочей и захватной частей. Цель изобретения - расширение возможностей путем обеспечения испытания образцов с различными соотн шениями размеров рабочей и захватной частей. Указанная цель достигается тем, что устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов снабжено размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулкой, внутренний профиль поперечного сечения которой, повторяет внутренний профиль опперечного сечения тяги, и дистанционными проставками, размещенными в продольной полости тяги и закрепляемыми при испытании на захватных частях образцов. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. Ц на фиг. 5 - разрез. Г-Г на 15 на фиг, 4 J на фиг, 6- разрез Д-Д на 7- разрез Е-Е на 1, на фиг. 1J на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на 9 - разрез 3-3 на , на фиг. 1j на фиг. 10 - схема расположения поперечного сечения захватной части образца относительно захвата при замене образца в захватах. Устройство содержит криостат 1 с рабочей камерой 2, в которой размещена опорная труба 3 и установленная соосно внутри нее тяга 4, верхний которой выведен за пределы рабочей камеры, захваты 5 и 6 образцов 7, соединенные соответственно с опорной трубой 3 и тягой 4, а также механизм 8 замены образцов в захватах. Тяга 4 выполнена с продольной полостью 9 для размещения испытуемых образцов, а захваты 5 и 6 образцов в виде шайб с квадратичными окнами 10 и 11, снабженных ограничителями 12 и 13 угла их поворота относительно оси тяги 4. Захваты 5 и 6 кинематически связаны с механизмом 8 замены образцов и шарнирно соединены с тягой 4 и опорной трубой 3. В шайбах выполнены круговые пазы 14 и 15 (фиг. 4 и 9), которые сопрягаются с ограничителями 12 и 13. Механизм 8 замены обр,азцов выполнен в виде двух соединенных с захватами 5 и 6 кулисных механизмов, включающих рычаги Л 6 и 17 с закрепленными на них пальцами 18 и 19, находящимися в зацеплении с пазами кулис 20 и 21. Рычаги 16 и 17 установлены

соответственно на валах 22 и 23, причем пустотелый вал 23 охватывает вал 22 и соединен с кронштейном 24, закрепленным на опорной трубе 3. Верние концы валов 22 и 23 выведены за пределы рабочей камеры 2 и снабжены рукояткой 25 и 26,

Шарнирное соединение захвата 6 с тягой 4 выполнено в виде резьбового соединения с мелким шагом (1,5 мм резьбы.

Дпя взаимодействия образцов 7 с шайбами захватов 5 и 6 предусмотрены захватные части 27 и 28 квадратного поперечного сечения, повторяющие сечение окон 10 и 11 шайб и установленные на концевых участках 2 образцов (фиг. 3). В полости 9 тяги 4 установлена шпонка 30, препятствующая вращению захватной части 28 образца относительно тяги 4. Между захватами 5 и 6 установлена жестко соединенная с опорной трубой 3 направляющая втулка 31 со шпонкой 32. Внутренний профиль 33 (фиг. 6) поперечного сечения втулки 31 со шпонкой 32 повторяет внутренний профиль 34 (фиг. 2) поперечного сечения тяги 4 со шпонкой 30.

В продольной полости 9 тяги 4 установлена с возможностью вертикального перемещения дистанционные проставки 33, расположенные вдоль тяги. Проставки 35 выполнены в ви- ;де Г-образных стержней, завинчиваемы на верхних захватных частях образцов и фиксируемых гайками 36 (фиг. 1 и 5) при испытаний.

Каждая захватная часть 27 и 28 образцов 7 выполнена сборной из двух трехгранных призм 37 и 38 (фиг. 4 и 7). Одна из этимх призм (37) имеет на своей широкой грани палец 39 с резьбовым хвостовиком 40. Вторая призма 38 смонтирована на пальце 3 к снабжена зажимной гайкой 41, навинченной на резьбовой хвостовик 40. На трехгранных призмах 37 и 38 имеются выступы 42 и 43, которыми они контактируют между собой по плоскостям 44 и 45 (фиг. 7).

Устройство снабжено корзиной 46 (фиг. 1) для сбора разрушенных образцов, закрепленной на нижнем участке опорной трубы 3. Для заливки хлад агента предусмотрена переливная труба 47. Корпус криостата 1 и опорная труба 3 герметично присоединены к

траверсе 48 испытательной машины. Рабочая камера 2 сообщается с полостью 9 тяги 4 через ряд сквозных окон 50, выполненных в стенках опорной трубы 3 и тяги 4, а через кольце вой зазор К между опорной трубой 3 и тягой 4 и патрубок 51 - с атмосферой или газгольдером (не показан). Все подвижные соединения устройства герметизированы уплотнениями 52-55.

Устройство работает следующим образом.

При снятом криостате 1 захваты 5 и 6 посредством рукояток 25 и 26 и пальцев 18 и 19 устанавливают в положение, при котором квадратный контур захватных частей 27 и 28 образцов совпадает с квадратным профилем окон 10 и 11 в захватах 5 и 6. При этом захват 5 упирается торцом паза 14 в ограничитель 12, а захват 6 - торцом паза 15 в ограничитель 13. Далее вертикальный пакет образцов 7 вместе с захватными частями . 28 и дистанционными проставками 35 помещают в полость 9, при этом захватную часть 28 нижнего образца 7 располагают над захватом 6, а захватную часть 27 этого образца помещают с зазором (2-3 мм) относительно захвата 5. После этого посредство рукояток 25 и 26 захваты 5 и 6 устанавливают в рабочее положение (фиг. и 9), при котором контуры квадратных окон 10 и 11 захватов 5 и 6 оказываются повернутыми на угол от,носительно контура квадратных захватных частей 27 и 28 образца. Момент окончания поворота захватов 5 и 6 в рабочее положение определяют по возрастанию усилий на рукоятках 25 и 26 Эти усилия возрастают из-за того, что захваты 5 и 6 упирабтся торцами своих пазов 14 и 15 в соответствующие ограничители 12 и 13 угла поворота. Исходное положение тяги 4 контролируют по шкале-линейке (не показана) , закрепленной на станине испытательной машины, и по указателю (не показан), установленному на подвижном нагружакяцем органе 49 испытательной маши.ны. При каждой установке очередного образца в захватах 5 и 6 взамен разрушенного образца подвижну тягу 4 предварительно устанавливают в исходное положение по шкале-линейке и указателю. Расстояние между захватами 5 и 6 определяется длиной рабочей части образца и зазором При этом, если образе-и 7 имеет небольшую длину всей рабочей части, то соответственно небольшим будет и расстояние между захватами 5 и 6. После присоединения криостата 1 к траверсе «48 в рабочую камеру 2 через трубу 47 заливают жидкий хлад агент до такого уровня, чтобы нескол ко нижних образцов оказались полностью погруженными в него. Образующиеся пары хладагента выходят через патрубок 51 в газгольдер или в атмос феру. На своем пути холодные пары ос ществляют отбор тепла от всех образцов, помещенных в полость 9 вьше уровня хладагента, а также от тяги 4, опорной трубы 3 и стенки криостата 1, охлаждая их. По окончании заливки хладагента начинается рабочее движение вверх тяги 4 с захватом 6. При этом к нижнему образцу 7 прикладывается растягивающее усилие, под . действием которого он разрушается. Разрушаняцее усилие на образец переда ется от захватов 5 и 6 через предусмотренные на трехгранных призмах 37 пальцы 39, сопрягаемые со сквозными отверстиями, имекицимися на концах образца 7. Нижняя часть разрушен ного образца с захватной частью 27 падает в корзину А6, а верхняя часть образца с захватной частью 28 оста.ется над верхним захватом 6. Далее удаляют из захвата 6 верхнюю часть разрушенного образца и подают новый образец в захваты 5 и 6 вместо разрушенного. Для этого путем поворо та до упора рукоятки 26 поворачивают верхний захват 6 в положение, показанное на фиг. 10, при котором контзф его квадратного окна 11 совпадает с квадратным контуром головки 28 образца. Вращательное движение от рукоятки 26 к захвату 6 передается через вал 23, связанный с ним 1зычаг 17 и кулису 21, находящуюся в зацеплении с пальцем 19, который закреплен на рычаге 17. Под воздействием собственного веса верхняя часть разрушенного образц с захватной частью 28 и дистанционной проставкой 35 смещается вниз и задерживается на оставшемся в рабоче положении после испытания нижнего об разца 7 захвата 5 (фиг. 9). При та ком перемещении захватная часть 28 удерживается от перекосов и заклиниваний направляющей втулкой 31. После этого захват 6 возвращают в рабочее положение (фиг. 8) посредством той же рукоятки 26. При этом дистанционная проставка 35, установленная на захватной 28, удерживает нижнюю захватную часть очередного образца над захватом 6. I Затем путем поворота до упора рукоятки 25 поворачивают захват 5 в положение, при котором контур его квадратного окна 10 совпадает с квадратным контуром захватной части 28 (при этом захватная часть 28, опирающаяся на захват 5, Удерживается от вращения шпонкой 32). В результате этого захватная часть 28 вместе со своей дистанционной проставкой 35 падает в корзину 46, а нижняя захвагная часть очередного образца задерживается находящимся в рабочем положении захватом 6. Захват 5 возвращают в рабочее положение (фиг. 9) рукояткой 25. Этим заканчивается цикл удаления верхней части разрушенного образца 7 из захватов. Действуя в такой же.последовательности, рукояткой 26, а затем рукояткой 25, осуществляют подачу очередного образца в рабочее положение вместо разрушенного образца. При повороте захвата 6 в положение, показанное на фиг. 10, при котором контуры квадратного окна 11 и захватной части совпадают, образец под собствённым весом смещается вниз. Захватная часть свободно проходит через окно 11 и втулку 31 и задерживается на захвате 5. После чего захват 6 возвращают в рабочее положение (фиг. 8), а захват 5 аоворачиваю, в положение, при котором контур его квадратного окна 10 совпадает с квадратным контуром захватной части (при этом шпонка 32 удерживает загхватную часть от вращения вокруг оси тяги 4). Далее захватная часть проскакивает через окно 10 и оказывается под захватом 5 с зазором , а верхняя захватная часть образца задерживается захватом 6. Захват 5 возвращают в рабочее положение (фиг. 9). Образец приготовлен к испытанию, которое осуществляется аналогично предыдущему. После последовательного испытания всех образцов и испарения остатков хладагента криостат 1 снимают, удаляют разрушенные образцы из корзины 46, устанавливают новый пакет образцов и повторяют испытание . Дистанционные проставки позволяют раздельно осуществлять циклы удаления остатков разрушенного образца и последующую подачу очередного образца взамен разрушенного в рабочее положение между захватами, в результате ..чего отпадает необходимость размещения двух смежных захватных частей образцов в пространстве между верхним и нижним захватами. А направляющая втул ка .со шпонкой обеспечивает прохождение захватных частей образца между захватами без перекосов и заклиниваний. Изобретение позволяет расширить возможности испытаний путем обеспечения испытания образцов с различными соотношениями размеров рабочей и захватной чартей за счет размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулки, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль поперечного сечения тяги и дистанционных проставок закрепляемлх при испытании на захватных частях образцов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ М/ ТЕРИАЛОВ по авт.св.№977998, отлич ающевс я тем,.что, с целью расширения возможностей пуSLL. 1099230 А зам G 01 N 3/18 тем обеспечения испытания образцов с различными соотношениями разме- . ров рабочей и захватной частей, оно снабжено размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулкой, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль поперечного сечения тяги, и дистанционными проставками, размещенными в продольной полости тяги и закрепляемыми при испытании на захватных частях образцов.

-Шр

сг - z:; ud

в

ib

42

игЗ

29

ив.5

±А

Фцг.7

JHL

72 23

J7

21

37 / у 20 Ф(/г.

.Ш