Установка для испытания на прочность группы образцов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/34 E21C39/00 

в одной плоскости зубчатые колеса (ЗК) 2, 3, 4, 5, последовательно сцепленные друг с другом в виде прямолинейного ряда. На первом в ряду ЗК 2 закреплен упругий элемент в ви де пластины 6. На ЗК 3-5 закреплены захваты 7 для образцов 8, 9, 10. На ЗК 2 установлен толкатель (Т) 11 для -деформирования пластины 6. На ЗК 3-5 размещены Т 12-14 для изгиба образцов 8, 9, 10. С ЗК 2 через шестерню 16 связан привод 15 вращения. Установлены Т 11-14 с возможностью осевого перемещения вдоль диаметров

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для исследования прочностных и деформационных характеристик и характера разрушения образцов материалов типа горных пород в условиях энергообмена между нагружающей системой и образцами.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки путем обеспечения энергообмена при усталостном нагружении группы последовательно разрушающихся образцов.

На чертеже показана, схема установки для испытания на прочность группы образцов.

Установка содержит раму 1, размещенные на ней в одной плоскости зубчатые колеса 2 - 5, последовательно сцепленные друг с другом в виде прямолинейного ряда, упругий элемент в виде пластины 6, закрепленной на

первом зубчатом колесе

захваты 7

для образцов 8, 9, 10, закрепленные на колесах 3-.5, толкатель 11 для деформирования пластины 6, установленный на колесе 2, толкатели 12, 13 и. 14 для изгиба образцов 8, 9 и 10, установленные соответственно на колесах 3-5, привод 15 вращения, связанный через шестерню 16 с зубчатым колесом 2, и приспособление 17 для ручного поворота зубчатых колес 2-5 при работе установки в режиме однократного постепенного нагружения образцов изгибом.

7318

ЗК 2-5. На торцах Т 11-14 имеются сегменты, обеспечивающие регулировку длины Т, превьппающей диаметр ЗК 2-5, и взаимодействующие друг с другом при вращении ЗК 2-5. При усталостном нагружении образцов 8-10 цикл нагру- жения Состоит из двух пиков нагрузки, что задается видом Т 11. Если Т 11 имеет сегмент только с одной стороны от оси пластины 6, то она участвует в создании нагрузки в одном пике. Если Т 11 имеет два сегмента, то она участвует в каждом пике нагрузки. 1 ил.

5

0

5

0

5

Толкатели 11-14 установлены на колесах 2-5 с возможностью осевого перемещения вдоль диаметров колес. На торцах толкателей 11-14 выполнень сегменты, обеспечивающие регулировку длины толкателей и взаимодействующие друг с другом при вращении колес 2-5 Длина толкателей 11-14 превышает диа метр колес 2-5.

Установка .работает следующим образом.

Схема сборки установки определяет1 ся схемой нагружения образцов в группе. При усталостном нагружении цикл нагружения состоит из двух пиков нагрузки, при этом схема сборки определяет участие энергии системы в обоих пиках цикла или только в одном. Для изображенной схемы реализуется нагружёние группы образцов 8, 9, 10 с участием энергии системы только в одном из двух пиков цикла. Если толкатель 11 имеет сегмент только с одной стороны от оси упругой пластины 6, то она как энергонакопитель участвует в создании нагрузки только в одном пике, если толкатель 11 имеет два сегмента, как толкатели 12-, 13, 14, то упругая пластина 6 участвует в каждом пике нагрузки. При испытании с частичным участием нагружающей системы, как показано на чертеже, включают привод 15 и шестерня 16 вращает колеса 2-5 во встречных направлениях. При повороте колесо 2 вращается по часовой стрелке .

313

толкатель 11 входит сегментом в контакт с сегментом толкателя 12, а последний вторым сегментом контактирует с сегментом толкателя 13 и так далее с участием всех толкателей. Происходит осевое смещение толкателей 12-14 в направляющих относительно своих начальных положений в соответствии с характеристиками жесткости упругой пластины 6 и образцов 8, 9, 10. Если жесткость пластины 6 выше суммарной изгибной жесткости образцов 8-10, то происходит изгиб образцов больший, чем изгиб упругой пластины 6. Если суммарная жесткость образцов 8-10 в.ыше жесткости пластины 6, ее изгиб увеличивается, а изгиб образцов 8-10 уменьшается. При дальнейшем повороте колес 2-5 на 180°на- ступает новый пик нагружения образцов 8-10, но упругий элемент (пластина 6) в этом нагружении не участвует. Нагружение образцов 8-10 происходит от взаимодействия толкателей 12, 13, 14, при этом деформация образцов 8-10 зависит от соотношения жесткостей самих образцов. Так, если жесткость образца 8 выше суммарной жесткости образцов 9, 10, происходит незначительная деформация образца 8 и деформация образцов 9 и 10 так, что деформация образца 9 будет близка к величине, равной сумме превьш1ения толкателями 12 и 13 диаметра колес. Деформация образца 10 будет большей деформации образца 9 на величину пре- вьш1ения толкателями 13 и 14 диаметра колес. При равенстве жесткостей образцов деформации образцов 8 и 10 будут равны друг другу, деформация центрального образца 9 равна нулю. При большем количестве образцов их деформации определяются с учетом их жесткостей. На этом заканчивается цикл нагружения. При применении толкателя 11 для изгиба упругого элемента с двумя сегментами получают цикл нагружения с двумя равными пиками, если оба сегмента т олкателя 11 превышают диаметр колеса 2 на равные величины, или с неравными пиками, если превьш1ения сегментов различны. Асимметрия цикла определяется различием положения сегментов на толкателях. При многократном нагружении образцов наступает предел усталостной прочности на одном или нескольких образцах, происходит их разрушение. При разру84

шении каждого из них изменяется суммарная жесткость системы и перераспределение деформаций на образцах, а в момент разрушения разрушаемый образец получает часть энергии от упруго-деформированных образцов и пластины 6. Характер разрушения образца, зависит от избытка полученной энергии по сравнению с энергией, поглощаемой образцом. При разрушении любого из образцов 8-10 его толкатель 12- 14 продолжает участвовать в деформировании остальных образцов, но не оказывает сопротивления осевому перемещению, чем и достигается перераспределение деформаций на системе образцов. Происходит поочередное разрушение образцов с передачей энергии и с изменением пределов деформирования

образцов, как это имеет место при работе, например, слоев кровли в горных выработках.

Повторные испытания.с группой других образцов проводят при другой

жесткости упругого элемента (пластины 6) при других длинах толкателей.

Для испытания группы образцов при отсутствии влияния нагружающей системы вместо упругого элемента (пластины 6) устанавливают один из об- . разцов.

При определенной увеличенной длине толкателей 12-14 и увеличенной жесткости пластины 6 установка обеспечйвает энергообмен группы образцов в режиме однократного нагружения с постепенным ростом деформаций с пооче- редным разрушением образцов. Для работы в этом режиме поворот колес производится с помощью приспособления 17. При постепенном повороте колес 2-5 происходит постепенное деформирование образцов 8-10 с поочередным разрушением и с пригруже нием при разрушении.

Формула изобретения

Установка для испытания на прочность группы образцов, содержащая

раму, размещенные на ней в одной плоскости зубчатые колеса, захваты для образцов, закрепленные на зубчатых колесах, привод вращения и упругий элемент, отличающаяся

(тем, что, с целью расщирения технологических возможностей установки путем обеспечения энергообмена при усталостном нагружении группы последо 513

вательно разрушающихся образцов, она снабжена толкателями с сегментами на торцах для деформирования образцов и упругого элемента, установленными на зубчатьЬс колесах с возможностью осевого перемещения вдоль диаметров зубчатых колес, зубчатые колеса выполнены равными по диаметру и -последовательно сцеплены друг с другом в виде прямолинейного ряда, при

Редактор В.Ковтун Заказ 2415/38

Составитель В.Тальвойш

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Тираж 776Подписное

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

73186

этом первое в ряду зубчатое колесо соединено с приводом вращения, упругий элемент выполнен в виде пластины, закрепленной на первом в ряду зуб-- 5 чатом колесе, а толкатели выполнены с возможностью регулировки их длины, превышающей диаметр зубчатых колес, и расположены на зубчатых колесах с возможностью взаимодействия сегментов при вращении колес.

JO

Изобретение относится к области испытательной техники. Цель изобретения - расширение технологических возможностей.установки путем обеспечения энергообмена при усталостном нагружении группы последовательно разрушающихся образцов. Установка содержит раму 1, размещенные на ней // ////// / 7 / / ;« Ю а & (Л с 00 00