Установка для механических испытаний материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/08 E21C39/00 

1

рователь нагрузки и захваты 5 и 6 для испытуемого образца ЧИО) 7. Привод перемещения Т 3 .выполнен в виде телескопического гидроцилиндра (ГЦ) 10, который через вентиль 12 связан с источником 11 давления среды. При этом ГЦ 13 меньшего по отношению к ГЦ 10 диаметра является поршнем ГЦ 10, а поршнем ГЦ 13 является ГЦ 14. В надпоршневьгх полостях ГЦ 10 и 13 между внутренними и наружными стенками поршней выполнены полости 15 и 16. Они заполнены час- тично жидкостью и сообщены с поршневыми полостями ГЦ следующих ступеней. Количество ступеней определяется количеством участков с различной скоростью нагружения. Уровень частичного заполнения полостей ГЦ жидкость

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания на прочность при одноосном нагружении образцов горных пород, других материалов и изделий, работающих при переменных скоростях нарастания нагрузки.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний с переменной скоростью нарастания нагрузки и расширение пределов изменения скорости нарастания нагрузки.

На чертеже показана схема установки для механических испытаний материалов .

Установка содержит основание 1 с установленными на нем колоннами 2, подвижную и неподвижную траверсы 3 и 4, установленные на колоннах 2, захваты 5 и 6 для образца 7 испытуемого материала, из которых захват 5 соединен с подвижной траверсой 3, формирователь нагрузки в виде расположенных соосно захватам 5, 6 втулки 8, связанной с неподвижной траверсой 4, и упругого элемента в виде силовой пружины 9, привод перемещения подвижной траверсы 3, выполненный в виде телескопического гидроцилиндра 10, и источник 11 давления

312

определяется протяженностью участков с различной скоростью. Для расшире- . ния пределов изменения скорости нарастания нагрузок их формирователь выполнен в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19, 20 и О1 раничителей их взаимного смещения, Межд,у днищами втулок установлены силовые пружины 9, 21, 22 с различной жесткостью. Цри подг1че с постоянной скоростью жидкости в ГЦ 10 перемещается под давлением Щ 13 и перемещает Т 3 вместе с ИО 7. Пружины 9, 21, 22 сжимаются, и ИО 7 нагружается. Увеличение скорости Т 3 при движении ГЦ 14 приводит к ступенчатому нагружению ИО 7. Разрушение ИО 7 происходит при достижении предела прочности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

среды, связанный через вентиль 12 с телескопическим гидроцилиндром 10. В телескопическом гидроцилиндре 10 цилиндр 13 ступени меньшего диамет- ра (по сравнению с диаметром цилиндра 10) является поршнем ступени большего диаметра, цилиндр 14 является поршнем цилиндра 13, в надпорш- невых полостях цилиндров 10 и 13 выполнены полости 15 и 16, частично заполненные жидкостью и сообщенные с подпоршневыми полостями следующих ступеней. Количество ступеней в телескопическом гидроцилиндре 10 определяется количеством участков различных скоростей нагружения (в приведенной на чертеже схеме равно трем). Уровень частичного заполнения полостей 15 и 16 жидкостью определяется протяженностью участков нагружения. Заполнение полостей 15 и 16 осуществляется через отверстия 17. Поршень 13 последней ступени гидроцилиндра 10 соединен с траверсой 3.

В случае необходимости расширения пределов изменения скорости нарастания нагрузки формирователь нагрузки выполняется в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19, 20, между днищами которых установле

3

ны силовые пружины 9, 21, 22 с различной жесткостью, и ограничителегЧ

23 взаимного смещения втулок 8,19,2 I

Установка работает следующим образом.

Включают источник 11 давления и через открытый вентиль 12 подают жидкость с постоянной скоростью подачи в подпоршневую полость телескопического гидроцилиндра 10. Давление жидкости в подпоршневой полости цилиндра 10 перемещает его поршень 13, приводящий к перемещению подвижной траверсы 3 с образцом 7 и захватами 5,6. Скорость перемещения поршня 13 и траверсы 3 определяется скоростью подачи жидкости в подпоршневую полость цилиндра 10 и диаметром его рабочего сечения. При перемещении образца 7 с захватами 5,6 происходит сжатие силовых пружин 9,21,22. Если характеристики всех пружин 9,21,22 одинаковы, то нагружение образца 7 на этой стадии идет с постоянной скоростью нарастания нагрузки, определяемой скоростью перемещения образца 7 и характеристикой жесткости пружин. При перемещении поршня 13 в полости 16 между цилиндрами 10 и 13 вырабатывается воздушный зазор между уровнем жидкости в этой полости и верхней по чертежу стенкой полости. В момент сокращения объема полости 16 до объема заполняющей ее жидкости в полости 16 возникает давление, приводящее к перемещению поршня 14. При неизменной скорости перемещения поршня 13 перемещение поршня 14 увеличивает скорость движения траверсы 3 на величину, равную скорости движения поршня 14. Ступенчатое повышение скорости траверсы 3 во время движения поршня 14 относительно поршня 13 приводит к ступенчатому повьш1ению скорости нагру- жения образца 7, поскольку за единицу времени перемещения образца 7 осуществляется большее по величине сжатие силовых пружин 9,21,22. При перемещении поршня 14 происходит ликвидация воздушного зазора в полости 15, после исчезновения которого в движение приходит поршень 18 относительно поршня 14. Скорость траверсы 3 вновь ступенчато повьш1а- ется и следующий за этим этап нагру- жения образца 7 характеризуется

17312 4

увеличенной скоростью его нагружения, При достижении предела прочности образец 7 разрушается.

Следующие опыты проводят при иных

5 уровнях заполнения полостей 15 и 16, что регулируется через уплотнитель- ные отверстия 17. Скорость подачи жидкости от источника 11 через вентиль 12 остается прежней, приращеfO ние скоростей также не изменяется, но изменяется длительность участков нагружения.

Следующие опыты проводят при иных скоростях подачи жидкости через вен15 тиль 12 от источника 11. Опыты проводят при тех же комбинациях уровней заполнения полостей 15 и 16, что и в предыдущих опытах. В результате изменяются скорости нагружения на

20 участках, но соотношения скоростей остаются такими же, как и в предыдущих опытах.

Для расширения диапазона изменения скоростей нагружения используют силовые пружины 9, 21, 22 с различными характеристиками жесткости и с ограничителями 23 взаимного смещения втулок 8,19,20. В этих опытах

наряду с изменением скорости нагружения за счет изменения скорости деформации пружин 9, 21, 22 происходит изменение жесткости пружин 9, 21 за счет поочередного исключения их

из процесса деформации при поочередном упоре ограничителей 23 в днища соответствующих втулок 8,19,20. Каждый из ограничителей 23 имеет переменную длину, что позволяет регулировать момент смены общей жесткости пружин 9,21,22 в соответствии, со скоростями перемещения поршней 13,14,18. При синхронном изменении скоростей движения поршней 13,14,18

и изменения жесткостей пружин 9,21, 22 число участков нагружения с различной скоростью равно числу поршней гидроцилиндра 10, при асинхронном изменении скоростей и жесткостей число указанных участков увеличивается.

Таким образом, изменяя скорость Подачи жидкости от источника 11 дав- ления, уровня заполнения полостей 15 и 16 цилиндров, жесткости пружин 9,21,22 и длины ограничителей 23, получают требуемое число участков

51

нагружения с различными скоростями и требуемое соотношение скоростей на участках.

Формула изобре те и и я

1. Установка для механических испытаний материалов, содержащая основание с установленными на нем колоннами подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах, захваты для образца испытуемого материала, один из которых соединен с подвижной траверсой, формирователь нагрузки, включающий расположенные соосно захватам втулку, установленную на подвижной траверсе, и упругий элемент, связанный с вторым захватом и привод перемещения подвижной траверсы, отличающая ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний с переменной скоростью нарастания нагрузки, она снабжена источником давления среды, упругий элемент формирователя нагрузки выполнен в виде силовой пружины, а привод перемещения подвижной траРедактор В.Ковтун

Составитель А.Тальвойш Техред Л.Олийнык

Заказ 2414/37

Тираж 776Подписное

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

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

17312 , 6

версы выполнен в виде телескопического гидроцилиндра, а котором цилиндр ступени наибольшего диаметра соединен с источником давления, в надпоршне5 вых полостях цилиндров между внутренними стенками цилиндров и наружными стенками поршней выполнены полости, частично заполненные жидкостью и сообщенные с подпоршневыми полостями

fO цилиндров меньших по диаметру ступеней, при этом количество ступеней определяется количеством участков с различной скоростью нагружения, а уровень частичного заполнения полосf5 тей жидкостью определяется протяженностью участков с различной скоростью нагружения.

2. Установка по п. 1, о т л ичающаяся тем, что, с целью

20

расширения пределов изменения скорости нарастания нагрузки, формирователь нагрузки выполнен в виде набора телескопически размещенных втулок, силовых пружин различной жесткости, 25 установленных между днищами втулок, и ограничителей взаимного смещения втулок.

Корректор М.Шароши

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет 1 асширить функциональные возможности установки путем обеспечения испытаний материалов CJ переменной скоростью нарастания нагрузки. Установка содержит установленные на колоннах подвизкную 3 и неподвижную 4 траверсы (Т), форми(Л со