Установка для испытания образцов на прочность Советский патент 1986 года по МПК G01N3/08 E21C39/00 

I

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов материалов на сжатие и растяжение с изгибом, и может быть использовано при испытании образцов горных пород, стрительных материалов и других хрупких материалов.

Цель изобретения расширение технологических возможностей установки путем обеспечения возможности чередования растяжения и сжатия образца с одновременным изгибом.

На фиг.1 представлена установка для испытания образцов на прочность, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1 I

Установка содержит корпус 1, установленные в нем пассивный 2 и активный 3 захваты, механизм нагруже- ния, включающий барабан 4 в форме двух усеченных конусов, соединенных основаниями и взаимодействующих с двумя тягами, выполненными в виде жестких планок 5 и 6, концы которых закреплены на активном захвате 3 по разные стороны от оси захватов 2 и 3 Барабан 4 соединен с приводом 7 его вращения. Планки 5 и 6 фрикционно связаны с барабаном 4 и размещены с противоположных сторон О Т его оси между поверхностью барабана 4 и прижимными эксцентриковыми втулками 8 и 9, установленными на винтах 10 и 11 с возможностью перемещения параллельно оси барабана 4. Планки 5 и 6 соединены с активным захватом 3 посредством поворотной оси 12, закрепленной на шаровой опоре 13, установленной в захвате: з. На винтах 10 и 11 установлены шестерни 14,, имеющие возможность взаимодействия с зубчатым колесом 15, закрепленным на барабане 4, Втулки 8 и 9 имеют рукоятки 16. На поверхностях тяг 5 и 6, обращенных к поверхности барабана 4, имеются выточки 17 для прекращения фрикционного взаш-годейст- вия барабана с тягами при разрушении испытуемого образца 18. Пассивный захват 2 установлен с возможностью поворота в плоскости расположения оси барабана, укреплен на оси 19,. перпендикулярной поворотной оси 12 опоры 13, и со единен с зубчатым сектором 20 и червячным винтом 21 вращения зубчатого сектора 20. Для регистрации положения тяг 5 и 6 от

7451 ,2

носитсльно оси захватов 2 и 3 на корпусе 1 установлена шкала 22; для регистрации усилий нагружения образца 18 тяги 5 и 6 снабжены динамомет- 5 рами 23,

Установка работает следующим образом.

Испытание образца 18, закрепленного в захватах 2 и 3, может прово- 10 диться в режиме ручного или автоматического нагружения. Для работы в ручном режиме шестерни 14 выводят из зацепления с колесом 15 и включают- привод 7. Барабан 4 приходит во вра- 15 щение, например, против часовой

стрелки при взгляде сверху. Для со- здания на образце 18 растягивающих усилий вращением винта 10 приводят

планку 5 в положение, при котором

20

ось совпадает с осью захватов 2 и 3. Поворачивают рукоятку 16 втулки 8 так, чтобы планка 5 вошла в соприкосновение с поверхностью барабана 4. За счет трения между планкой 5 и ба25 рабаном 4 планка 5 создает на образце 18 растягивающее усилие, передаваемое на захват 3 через ось 12 и шаровую опору 13 соосно с образцом 18 Величина растягивающего усилия про30 порциональна усилию прижатия планки 5 к барабану 4, регулируется поворотом эксцентриковой втулки 8 и определя- -ется по показаниям динамометра 23. Для создания на образце 18 растяги2J вающих усилий одновременно с изгиб- ными нагрузками вращением винта 10 перемещают втулку 8 вместе с плак- кой 5 вдоль оси барабана 4. При этом если рукоятка 16 втулки 8 неподвижна в отношении поворота вокруг оси втулки 8, по мере перемещения планки 5 вдоль барабана 4 постепенно увеличиваются сила трения за счет конусности барабана 4 и угол расхождения оси планки 5 с осью захватов 2 и Зо Это приводит к пропорциональному увеличению осевой растягивающей силы и изгибающей нагрузки. Величины нагрузок оцениваются по измеренной силе по динамометру 23 и по углу между осью захватов 2 и 3 и осью- симметрии планки 5, который измеряют по шкале 22. Для снятия нагрузок рукоятку 16 втулки В поворачивают так, чтобы эксцентрик втулки обеспечил зазор между планкой 5 и барабаном 4.

Сжимающие нагрузки или сжимающие нагрузки с изгибом на образце созда40

45

50

55

ют аналогичным образом, но работают с планкой 6, втулкой 9 и винтом 11. Для пропорционального изменения осевой и изгибающей нагрузки и для изменения направления действия изгибающег усилия используют захват 2, поворачивая его с помощью червячного винта 21 и зубчатого сектора 20. При этом, если угол между осями захватов 2 и 3 и задействованной планкой 5 или 6 при повороте захвата 2 увеличивается при неизменном положении втулки 8 или 9 и ее рычага, увеличивается доля изгибающей нагрузки и уменьшается доля осевой нагрузки. Действуя таким образом, подвергают образец Т8 действию чередующихся сжимающих и растягивающих усилий и изгибающих усилий различных знаков и различной продолжительности деист- ВИЯ. В период испытаний, когда достигнуто заданное напряженное состояние и положение рукояток управления ,не изменяется, на образце 18 в течение длительного времени поддержива- ется заданный уровень нагрузок за счет постоянства силы трения между планкой 5 или 6 и барабаном 4 при вращении последнего. Пройдя запланированный путь нагружения образца 18, доводят его до разрушения от действия какой-либо нагрузки и определяют предел прочности материала. В момент разрушения образца 18 планка 5 или 6 под действием силы трения пере мещается в направлении усилия, действовавшего до разрушения, до того момента, пока выточка 17 не выйдет н

уровень барабана 4. Это исключает силу трения между тягой и барабаном, и опыт прекращается. Затем приступают к испытаниям других образцов из того же материала, но нагружают каждый из них по иному пути, а окончательное разрушение производят одинаковым способом. Сопоставляя разность прочностных показателей с разностью в путях нагружения, выясняют влияние путей нагружения на несущую способность материала.

Для работы установки в автоматическом режиме шестерню 14 вводят в зацепление с колесом 15, втулкой 8 или 9 задают начальное усилие, сектором 19 задают начальное соотношение между осевой и изгибной нагрузками. Включают привод 7, при вращении барабана 4 синхронно с ним вращается винт 10 или 11, перемещая втулку 8 или 9 вдоль оси барабана 4. При перемещении втулки 8 или 9 за счет конусности барабана изменяется усилие поджатия планки 5 или 6 к барабану 4. Это приводит к возрастанию силы трения, изгибающего и осевого усилий. Характер изменения между осевым и изгибающим усилиями задается начальным положением захвата 2. Постепенное возрастание усилий приводит к разрушению образца 18. Разрушающие и текущие нагрузки определяются по динамометру 23 и шкале 22 с учетом положения захвата 2. Знак осевого усилия задается выбором соответствующей планки 5 или 6 для взаимодействия с барабаном 4.

/5-.4

Л

ие.З

Редактор А.Огар

Составитель Л.Климов Техред И.Попович

Заказ 4907/38 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

-,...lT--n - ---..-..- . - -- -- - -

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Обручар