Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы Советский патент 1985 года по МПК G01N3/22 

Иэобретенио относится к испытательной технике и предназначено для длительных испытаний образцов различных материалов нагружением их кру тящим моментом и осевой силой при различных их соотношениях. Известно устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы, содержащее одно приспособление для передачи нагрузки от привода на обра зец, включающее активньй и пассивньй захваты образца и преобразователь усилия привода, выполненный в виде пары винт-гайка связанный с активным захватом и обеспечивакмдий при испытаниях постоянное соотношение меуду крутящим моментом и осевой силой ij . Недостатком этого устройства явля ется то, что испытанию подвергается всего лишь один образец и только при постоянном соотношении между крутящим моментом и осевой силой. Цель изобретения - повышение производительности путем одновременного испытания нескольких последова- тельно соединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различных их соотношениях. Указанная цель достигается тем, что устройство для длительных испыта НИИ образцов при совместном действии кручения и осевой силы, содержащее приспособление для передачи нагруз- 35 ки от привода на образец, включающее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, связанный с активным захватом, имеет несколько аналогичных указанным приспособлений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку, преобразователь в каящом из приспособлений вьтолнен в виде направляющей втулки с боковым отверстием в ее 5 стенке, размещенндго в ней шнекового винта, установленного соосно активно му захвату и жестко соединенного с ним, н установленного в отверстии втулки с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного штыря, а устройство снабжено демпфирующими механизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый из которых выполнен в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой соответствующего 1 40 642 приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направлякицей втулкой следующего приспособления гидроцилиндра с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорным клапаном, и с установленными по разные стороны от перегородки двумя поршнями, пространство между которыми заполнено жидкостью и штоки которых жестко соединены с рамой, На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы содержит ненесколько последовательно соединенных приспособлений для передачи нагрузки от силового привода на образцы 1, Силовой привод устройства может быть выполнен в виде силовозбудителя 2 с управляющим механизмом 3, рычага 4 с грузом 5 и сигнального контакта 6 с рычагом 4, соединенного злектрической цепью с управляющим механизмом 3, Каждое приспособление для передачи нагрузки выполнено в виде направляющей втулки 7 с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта 8, установленного соосно активному захвату 9 и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки 7 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси винта 8, упорного штыря 10, который взаимодействует с винтом 8 через закрепленньш на его конце подшипник J1, Устройство содержит также демпфируняцие механизмы, число которых соответствует числу приспособлений для передачи нагрузки. Каждый из демпфирукяцих механизмов вьтолнен в виде рамы, взаимодействунвдей с направляющей втулкой 7 соответствующего приспособления, и взаимодействукядего с пассивным захватом 13 этого приспособления и направляющей втулкой 14 следукщего приспособления гидроцилиндра 15 с перегородкой 16, в которой имеется отвер-. стие с запорным клапаном 17 и с установленными по разные стороны от : . перегородки 16-двумя поршнями 18 и 9, пространство меяоду которыми заполнено жидкостью 20, и штоки 21 и 22 которых жестко соединены с рамой 12. Устройство работает следующим образом. При включении управляилиего механизма 3 силовозбудитель 2 с помощью рычага 4 и груза 5 создает на после довательно соединенных приспособлениях для передачи нагрузки возраста щую осевую силу. При достижении заданной величины осевой силы контакт размыкает электрическую цепь управляющегд механизма 3, отключается силовозбудитель 2, а величина осевой силы поддерживается весом груза 5. Заданная величина осевой силы устанавливается весом груза 5 и его положением на рычаге 4. При этом в каждом приспособлении осевая нагрузка на образец 1 прикла дывается с одной стороны через направляющую втулку 7, упорный штырь 10, закрепленный на его конце подшипник 11, шнековый винт 8, .размещенный во втулке 7, и активный захват 9, жестко соединенный со шне ковым винтом 8, а с другой стороны через гидроцилиндр 15 и пассивный захват 13. Осевая сила на всех обра цах одинаковая и равна силе, развиваемой силовозбудителем 2, а шнековые винты 8, по поверхнос -и которых перемещаются подшипники 11 упорных штырей 10, жестко связанных с направляющими втулками 7, создают кру тящие моменты, пропорциональные уда лению точек контакта подшипников 11 упорных штырей 10 от оси шнековых винт 8. Чем дальше от оси шнекового винта 8 отстоит точка контакта подшипника 1I с поверхностью винта, тем боль.ший крутящий момент создается на образце в этом приспособлении. Величина крутящих моментов при заданной осевой нагрузке зависит такж от шага щнекового винта 8: чем боль ше шаг шнекового винта, 8, тем больший крутящий момент создается на г образце 1. Необходимое соотношение между осевой силой и крутящим моментом в каждом приспособлении достигается с помощью перемещений упорного штыря 10 и замены шнековых винтов 8 и во всех случаях не зависит от величины осевых и угловых деформаций образцов, возникающих при длительных, испытаниях. В процессе испытания небольшая скорость деформации образца 1 в при 64 способленни привод-ит к сближению с этой же скоростью активного 9 и пассивного 13 захватов образца 1, что через раму 12 преобразуется в относительное перемещение с той же скоростью поршней 18 и 19 и гидроцилиндра 15 демпфирующего механизма. При этом жидкость 20 из верхней части полости гидроцилиндра 15 свободно перетекает в ее нижнюю часть через отверстие в перегородке 16. Если скорость развития деформаций образца 1 становится вьппе критической, например, в момент разрушения образца 1, то скорость течения жидкости 20 через отверстие в перегородке 16 становится такой, что она увлекает за собой конус запорного клапана 17, который, преодолевая сопротивление пружины клапана, запирает отверстие. С этого момента раз- рушенный образец выключается из силовой цепи устройства. Передача нагрузки от разрушенного.образца 1 к демпфирующему механизму и следующим приспособлениям устройства осуществляется со статическими скоростями, что исключает резкие перепады нагрузок и позволяет продолжить длительные испытания неразрушенных образцов при прежнем практически постоянном уровне нагрузки. Развитие деформаций ползучести образцов и их разрушение приводит к повороту рычага 4 и связанному с этим снижению усилий на образцах. При максимально допустимом повороте рычага 4 замыкается электрическая цепь управлякяцего механизма 3, включается силовозбудитель 2, и восстанавливается необходимый уровень нагрузки. Предлагаемое устройство обеспечивает также испытания отдельных или всех образцов цепочки приспособлений только на сжатие или только на кручение. В первом случае упорный штырь 10 устройства приводят в контакт с торцом шнекового винта 8, а во втором случае меяду активным 9 и пассивным 13 захватами образца устанавливают упорный подшипник 23, который снимает с образца осевую нагрузку. Регистрация усилий на образцах и их деформаций производится типовьт и устройствами. Процесс испытания продолжается до тех пор, когда разрушится последний образец.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ КРУЧЕНИЯ И ОСЕВОЙ СИЛЫ, содержащее приспособление для передачи нагрузки от привода на образец, включающее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, связанный с активньаи захватом, отличающееся тем, что с целью повышения производительности путем одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различных их соотношениях, оно имеет несколько аналогичных указанным приспособлений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку, преобразователь в каждом из приспособлений выполнен в виде направляк)П1ей втулки с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта, установленного соосно активному захвату и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки с возможностью перемещения в направленииу перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного щтыря, и устройство снабжено демпфирующими механизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый из которых выполнен в виде рамы, взаимо- 3 действукяцей с направляющей втулкой (Л соответствунтоего приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следующего приспособления гидроцилиндрА с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорным клапаном и с установленньми по разные стороны от перегородки двумя поршнями, пространство между которыми заполнено жидкостью и щтоки которых жестко соединены с рамой.