Сдвиговой стенд Советский патент 1987 года по МПК G01N19/02 G01N33/24 

образца материала, пригрузочное приспособление с штангой 14 и штампом 12 и источник ультразвуковых колебаний с излучающей поверхностью 9, дополнительно, снабжен источником хладагента и приборами для контроля и фиксации температуры. Штамп 12 вы1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения влияния различных факторов на напряжение сдвига различных материалов и грунтов по металлической по верхности при ультразвуковом воздействии. . .

Цель изобретения - повышение эффе тивности испытаний путем моделирования в плоскости сдвига требуемого те пературного режима с возможностью ег регулирования.

На фиг.1 изображен сдвиговой стенд общий вид в разрезе; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг,1; на фиг.З - узел I на фиг.2; на фиг.4 - схема сдвигового стенда.

Сдвиговой стенд содержит металлическую раму 1 с регулировочными винтами 2 и закрепленными на ней при помощи болтовых соединений 3 с возможностью вертикального перемещения направляющими 4, каретку 5, снабженную катками 6 и установленную подвижно В направляющих 4, жестко закрепленный на каретке 5 источник 7 ультразвуковых колебаний, например магнитострикционный, с теплоизолированным корпусом 8 и излучающей поверхностью 9 и цилиндрическую обойму 10 без дна с размещенньми внутри и концентрично ее оси съемным кольцом 11 и штампом 12 с крышкой 13. Штамп 12 жестко связан со штангой 14, которая установлена подвижно с возможностью вертикального перемещения в жестко закрепленной на раме 1 направляющей втулке 15 и соединена шарнирно с нагрузочным рычагом 16, на свободном, конце которого подвешена подставка 17 со сьемными (сменными) грузами 18. Обойма 10 без дна посредством шпи.пек 19 с гайками 20

96

полнен полым, причем эта полость и корпус 7 источника ультразвуковых колебаний сообщены с источником хладагента. Обойма 10 и корпус 7 источника ультразвуковых колебаний теплоизолированы, причем последний размещен на каретке 5. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

o

f5

с возможностью регулировки прикреплена к раме 1 и снабжена теплоизоляционным кожухом 21 и двумя болтами 22 для фиксации -в ней съемного кольца 11. Кольцо 11 из пластмассы, например ударопрочного полиэтилена высокого -давления, выполнено с внутренним диаметром, равновеликим наружному диаметру штампа 12. Последний выполнен полым с отверстиями 23 и 24 с одной стороны для подвода и отвода хладагента и герметично закрыт крышкой 13. Теплопроводность материала крышки 13 больше теплопроводности материала штампа 12.

Полости штампа 12 и корпуса 8 источника 7 ультразвуковых колебаний заполнены хладагентом, например - этиленгликолем, и соединены теплоизо0 лированными трубопроводами (не показаны) через трехходовой кран 25,ох-- ладитель 26 и кран 27 и источником хладагента - емкостью 28.

Каретка 5 с источником 7 ультра звуковых колебаний через тензомет- рическре кольцо 29 связана с приводным механизмом 30. Стенд снабжен комплектом тензометрической аппаратуры 31, ультразвуковым генератором

30 32 и комплектом для измерения температуры контактным способом, например потенциометром 33 с термопарами 34.

35

40

Сдвиговой .стенд работает следующим образом.

Каретку 5 с источником 7 ультразвуковых колебаний устанавливают за обойму 10 в крайнее правое положени а рычаг 16 со штангой 14 и штампом 12 - в крайнее верхнее положение с фиксацией. Кольцо 11 с испытуемым материалом, HanpHMejj грунтом, помещают- в обойму 10 и фиксируют болтами 22. Затем каретку 5 устанавливают под кольца 1 1 с испытуемым материалом. Ослабляют болтовые соединения 3 и регулировочньми винтами 2 устанавливают направляющие 4 Так, чтобы излучающая поверхность 9 стала параллельной схемному кольцу 11 с материалом, а шпильками 19 с гайками 20 устанавливают зазор между ними для размещения теплоизоляционной прокладки (не показана). За- тягивают болтовые соединения 3,

Посредством трехходового крана 25 и теплоизолированных .трубопроводов из емкости 28 подают хладагент в полости штампа 12 и корпуса 8 источни- ка 8 ультразвуковых колебаний одновременно или раздельно (в зависимости от требуемых условий испытаний). Рычагом 16 через штангу 14 приводят крышку 13 штампа 12 (предварительно смазанную тонким слоем глицерина для предотвращения примерзания) в сопри- коснование с испытуемым материалом, Мелщу хладагентом и испытуемым материалом через крьш1ку 13, выполненную из материала с теплопроводностью болше теплопроводности материала штампа 12, происходит теплообмен, при котором испытуемый материал охлаждается хладагентом до требуемой темпе- ратуры. Подавая хладагент в полость корпуса 8 источника 7 Ультразвуковых колебаний, охлаждают до требуемой температуры металлическую излучающую поверхность 9,,.

После приобретения испытуемым материалом и металлической излучающей поверхностью 9 требуемых величин температуры, рычаг 16 переводят в крайнее верхнее положение, приподнимают обойму 10 с кольцом 11 и материалом, вращением гаек 20 убирают теплоизоляционную прокладку.Опускают рычаг 1.6, который через штангу 14 и штамп 12 перемещает испытуемый материал в кольце 11 до соприкосновения его с излучающей поверхностью 9. Таким образом моделируют в плоскости сдвига требуемый температурный режим.

Температуру хладагента, определяющую требуемый температурный режим в плоскости сдвига, регулируют охладителем 26, например жидким азотом через который проходит зшадагент, а его расход - кранами 25 и 27. Контроль и фиксацию значений температуры хладагента, испытуемого материала и излучающей поверхности 9 осуществляю

комплектом для измерения температуры контактцым способом, например тер- парами 34, подключенными к потенциометру 33, с регистрацией на самописце.

Вьщерживают требуемое по условиям испытаний время контакта между материалом и металлической излучающей поверхностью 9, фиксируя его таймером (не показан).

Удельное давление испытуемого материала на металлическую излу1ающую поверхность 9 источника 7 ультразвуковых колебаний, передаваемое на испытуемый материал посредством штампа 12, штанги 14 и нагрузочного рычага 16, устанавливают сменой съем- ных грузов 18 на подставке 17,

На источник 7 ультразвуковых колебаний подают питание от ультразвукового генератора 32 и включают приводной механизм 30 перемещения каретки 5.Параллельно осуществляют регистрации напряжения сдвига материала комплектом тензометрической аппаратуры 31, Сдвиг происходит по поверхности контакта испытуемого материала и металлической излучающей по- ,верхности 9. Требуемая для испытаний максимальная площадь этого контакта, равная площади внутреннего диаметра съемного кольца 11, обеспе- -чивается установкой излучающей поверхности 9 параллельно съемному кольцу 11 с испытуемым материалом.

Скорость сдвига регулируют приводным механизмом 30. Жесткое крепление направляющей втулки 15 к металлической раме 1 увеличивает при сдвиге суммарную жесткость злемен- тов стенда, удерживающих съемное кольцо 11 с испытуемым материалом строго в горизонтальном положении параллельно излучающей поверхности 9.

После проведения испытаний кольцо 1 1 освобождают от материала, для чего каретку 5 перемещают в крайнее правое положение, а материал штампом 12 (за счет действия пригрузки) удаляют из кольца 11 вниз, после чего рычаг 16 переводят в крайнее верхнее положение и фиксируют,Стенд вновь готов к проведению испытаний.

Результаты испытаний сопоставляют со сдвигом материала по металл без наложения ультразвуковых колебаний. Предлагаемый сдвиговой стенд (по Сравнению с известными) позволяет моделировать в плоскости сдвига материала по металлической поверхности |Любой требуемый температурный режим, возникающий в реальных погодных условиях, с возможностью его регулирования и определять npvt этом напряжение сдвига при наложении ультразвуковых .колебаний (в зависимости от скорости сдвига, удельного давления материала на металлическую поверхность, времени их контакта независимо от температуры окружающей среды) , что повышает эффективность лабораторных испытаний и производительность экспериментальных исследований.

Формула изобретения

1. Сдвиговой стенд, включающий металлическую раму с направляющими и установленной в них кареткой,обойму со съемным кольцом для размещения образца грунта, приводной механизм каретки, приспособление для вертикальной пригрузки в виде рычага с грузами и штанги со штампом и источник ультразвуковых колебаний с излучающей поверхностью, размещенные под обоймой, отличаю - щ и и с я тем, что,с целью повышения эффективности испытаний путем моделирования в плоскости сдвига

требуемого температурного режима с возможностью его регулирования, стенд снабжен источником хладагента и приборами для контроля и фиксации температуры, штанга снабжена

втулкой, жестко закрепленной на раме, а обойма - теплоизоляционным кожухом, причем штамп выполнен полым со съемной крышкой, а источник ультразвуковых колебаний выполнен с

теплоизолированным корпусом и закреплен на каретке, направляющие которой установлены с возможностью вертикального перемещения относительно рамы, при этом полости с источником

хладагента, а штанга размещена во втулке с возможностью вертикального перемещения.

2. Стенд ПОП.1, отличающийся тем, что крышка штампа вы- п олнена из материала с большей теплопроводностью, чем у материала шам- па.

/

tftios.e

raoi

/fnoS.ZS

.фиг.З

Ф Z7

, С/пггозМ- .om/res-B

s

a

Редактор. А.Ревин

Составитель Г.Мартынова

Техред М.Хрданич Корректор С.Черни

Заказ 1883/39 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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