Устройство к разрывной машине для испытаний материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к ус гройгтвам для механических испытаний образцов материалов при различных климатических условиях.

Цель изобретения - повышение точности и производительности и расширение технологических возможностей за счет обеспечения стабильного, изменяемого в широком диапазоне влаж- ностно-температурного режима в камере и снижения трудоемкости смены образца.

На фиг.) показано устройство к разрывной матине для испытаний материалов f на фиг.2 - тяги с инденто- ром для испытания на продавливание образца.

Устройство содержит теплоизодиро- ванную камеру 1 в форме прямоугольного параллелепипеда с радиационным экраном 2, рабочей и дополнительной полостями 3, 4, патрубок 5 для рабочей полости 3, входной и выходной патрубки 6, 7 для дополнительной полости 4, змеевик 8, закрепленный на экране 2, нагреватель 9 с датчиком 1П температуры, установленный коакси- ально в змеевике 8, крышку П с направляющими 12, по которым камера 1 может перемещаться относительно крышки 11 и фиксироваться с помощью узлов 13, яаслонку 14, установленную под крышкой 11 с возможностью перемещения, размещенные в рабочей полости 3 вентиляторы 15, L-образную трубку 16 с датчиком влажности в виде мокрого и сухого датчиков 17, 18 температуры, захваты 19, 20 для испытываемого на растяжение образца 21, со- единенные с тягами, выполненными в виде коаксиально расположенных труб 22, 23, проходящих через отверстие крышки 11, втулку 24, предназначенную для размещения на траверсе 25 разрывной мамины (на чертеже не показана) |.измеритель деформации в виде индикатора 26 часового типа, установленного на наружной трубе (тяге) 23 и соединенного с внутренней трубой (тягой) 22 зубчатой рейкой 27, которая сцеплена с зубчатым колесом (на оси которого закреплена нить 28, связанная с грузом 29) индикатора 26, заглушку 30, закрепленную на расположенном вне камеры 1 конце тяги 23, тросы 31 с уравновешивающими грузами 32 и блоками 33, закрепляемыми

5

0

5

0

0

5

0

5

на раме 34 разрывной машины, причем свободные концы тросов 31 прикреплены к заглуеткр 30, и приспособление для фиксации наружной тяги 23, установленное на втулке 24,

Втулка 24 установлена на траверсе 25 с возможностью вращения на подшипнике 35. Крышка 11 закреплена на траверсе 25, в которой выполнено осевое отверстие с выступами для тяги 3, закрепленной на траверсе с помощью гайки 36,

Тяга 23 выполнена ступенчатой, на ее расширенной части, расположенной в камере 1, установлен экран 37 и выполнено окно 38 для смены образца, на суженной части выполнена резьба 39 и пазы 40 под выступы траверсы 25. На внутренней тяге 22 над захватом 14 установлен торцевой экран 41,

Приспособление для сЬиксации тяги 2.3 выполнено а виде полуколец 42 с внутренней резьбой, установленных на тяге 23 и закрепленных в отверстиях втулки 24 с помощью державок 43, стержней 44, жестко соединенных со свободными концами державок 43 и установленных перпендикулярно им, и приводного вала 45, установленного параллельно оси державок 43 и связывающего посредством выполненной на его концах правой и левой резьбы стержни 44, Полукольца 42 установлены с возможностью синхронного перемещения и вращения относительно продольной оси тяги 23.

Захват 19 внутренней1тяги 22 выполнен съемным для размещения на его месте скобы 46, к которой прикрепляется зажим в виде пластин 47, 48 с соосными отверстиями для закрепления плоского образца, испытуемого на продавливаиие. При этом на захвате 20 наружной тяги 23 устанавливается индентор 49 для продавливания плоского образца.

Для автоматической регистрации деформации образца на зубчатой рейке-- 27 установлены электрические контакты 50 и 51 и скользящий контакт на индика горе 26.

Устройство обеспечивает возможность изменения температуры в рабочей полости 3 в диапазоне от минус 200°С до 600°С.

Устройство работает следующим образом.

Т., Одноосное растяжение образ- па 21 ,

Вращением приводного вала 45 фиксируют наружную т-лгу 2i. Затем, вращая втулку 24 на подшипнике 35, переметают тягу 23 в вертикальной плоскости для установления необходимого расстояния между захватами 9, . 20, после чего тягу 23 дополнитель- но зажимают гайкой 36.

Затем в камере создают необходимые для испытания влажноетно-тем пературные условия.

Для испытаний образца в жидкой среде требуемую жидкость заливают через патрубок 5 в рабочую полость 3 камеры 1,

Для испытания образна в жидкой среде при заданной температуре низкие температуры достиг аются либо введением в рабочую полость 3 жидкого хладагента через патрубок 5, либо пропусканием хладагента через змееви 8, расположенный на наружной поверхности радиационного экрана 2, либо путем пропускания хладагента через входной патрубок 6, дополнительную полость 4, выходной патрубок 7,

Повышенные темперетуры достигаются с помощью электронагревателя 9 либо путем циркуляции жидкости через входной патрубок 6, дополнительную полость 4, выходной патрубок 7,

При необходимом резком изменении температуры возможно попеременное нагревание с помощью электронагревателя 9 и охлаждение с помощью змеевика 8,

Температуру регулируют с псмохцью датчика 10, а контролируют ее в камере с помощью датчика 18,

Для испытания образцов в возцуш- н ой среде с заданной влажкостьп воздуха в камеру 1 подают через патрубок 5 влажный воздух необходимой концентрации либо на дно камеры 1 заливают насыщенный раствор определенных стандартных химических веществ, соз- дающих необходимую влажность воздуха.

Для измерения и контроля влажности воздуха в камере в I,-образную трубку 1 6 с датчиком 17 температуры заливают воду и по разности температур между мокрым 17 и сухим 1-8 датчиками определяют влажность воздуха.

Для испытаний обрязппр j пара:-; других летучих жидкостей :;с л но камеры 1 заливают данную жидкость и чту же жидкость заливают в -образную трубку 16, а концентрацию паров определяют указанным способомt

Затем с помощью узла 13 опускают камеру по направляющим 2, тзре- O крываг-т ее заслонкой 14 с целью

уменьшения изменения параметров непитательной среды, устанавливают через окно 38 в тяге 23 в захваты 19, 20 образен . 1 , отодвигают заслонку S4, 5 14. поднимают камеру по направляющим 12 и прижимают ее к крышке I1, закрепленной на траверсе 25. При ятем наружная тяга 23 с находящимися HP ней приспособлениями уравно- 0 вешена нитями 31 с грузами 32 с помощью пар блоков 33i укрепленных нл верхней раме 34 разрывной машины. Включают разрывную машину, при этом траверса 25 с наружной тягой -5 238 установленным на заглушке 30

.индикатором 26 часового типа и камерой 1 перемещается вниз, а внутренняя тяга 22 с зубчатой рейкой 27 перемещаться практически не будет, и 0 таким образом образец 21 будет растягиваться. Торцевой экран 4i на внутренней тяге 2.2 будет перемещаться внутри наружной тяги 23, что совместно с экраном 37 и заглушкой 30 способствует уменьшению изменения параметров среды - температлфы и концентрации. Вентиляторы 5 равномерно перемегшвают испытательную среду в камере 1 и, кроме того, создают по- ток воздуха, направленный к дну камеры, образуя между крышкой 11 и экраном 37 так называемую бусЪерн г,о зону - область повышенного давления, что также способствует снижению пара- 5 зитных изменений параметров среды.

Величину усилия снимают по шкале нагрузок (не показана) разрывной машины. Величину деформации снимают либо по шкале удлинений (не показанл) 0 .разрывной машины, либо (более точно) по шкале индикатора 26 часового типа, либо выводят эквивалентный деформации образца электрический сигнал на самописец, так как неподвижные контакты 50 и 5 на зубчатой рейке 27 и сколь- ,зящий контакт (не показан) на корпусе индикатора 26 представляют собой потенциометр. Нить 28 с грузом /9, закрепленная на зубчатом колесе инди5

0

5

катера 76, обеспечивает работу зубчатых колес одной стороной профиля , тубъев, одинаковое равномерное усилие иг образец 71 при любой его деформа- цг-и в течение всего времени испытания, а также, возможность измерения больших деформаций

II, Определение начального модуля деформации.

Способ 1 , Поступают так же„ кате отписано в п. I И8 кроме того, сни- ма|ют диаграмму нагрузка - удлинение и по ней определяют начальный модуль,

Способ 2„ Поступают так же, как в п. Т, но растяжение производят до определенного вперед заданного удлинения образца 21, останавливают Разрывную машину8 снимают со шкалы нагрузок величину усилия и олреде- ляют модуль деформации.

Способ 3 (метод и.в Ломоносова). Поступают так жев как в п. 1, устанавливают образец 1„ освобождают тя -у 23 синхронным перемещением полу- колец 42 путем вращения приводного вала 45 и нагружают ее грузом известной массы. Так как на поверхности

Способ 3. Данный способ предста ляет собой комбинацию из первых дв способов. Он осуществляется по схе первого способа, но после выдержив ния образца в течение заданного вр мени вращением вала 45 освобождают тягу 33 и в течение заданного врем измеряют изменение величины дефор

тяги 23 выполнены продольные пазы 40t

совпадающие с выступами (не показаны) зо мацяи образца

в отверстии траверсы 25, гяга 23 сво- Способ 4 Устройство подготавбодно, без трения8 опускается под

ливают так же, как в п, 1 или 131

до некоторой заданной длины, перемещая траверсу 25 или вращая втулку 2л, которая затем сохраняется во времени постоянной, и выдерживают заданное время, измеряя при этом изменение величины усилия по шкале (не показана) разрывной машины.

Способ 7., Устройство подготавливают так же, как в п. I или III, при этом опускают гайку 36 к экрану 37, устанавливают образец. Вращением вала 45 освобождают тягу 23 и нагружают ее грузом известной массы и выдерживают груз заданное время, Затем образец разгружают и также выдерживают заданное время, Б течение всего опыта измеряют изменение величины деформации образца либо по шкале индикатора 26s либо снимают эквивалентный деформации электрический сигнал.

Способ 3. Данный способ представляет собой комбинацию из первых двух способов. Он осуществляется по схеме первого способа, но после выдерживания образца в течение заданного времени вращением вала 45 освобождают тягу 33 и в течение заданного времени измеряют изменение величины дефорливают так же, как в п, 1 или 131,

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к устройствам для механических испытаний образцов материалов при различных климатических условиях. Цель изобретения - повышение точности и производительности и расширение технологических возможностей за счет обеспечения стабильного изменяемого в широком диапазоне влажностно- температурного режима в камере и снижения трудоемкости смены образца. В камере 1, выполненной в виде параллелепипеда и установленной на направляющих 12 с возможностью перемещения относительно крышки 11, закрепленной на траверсе 25 разрывной машины, разметены цилиндрический и торцовые -экраны 2, 37, 41, захваты 19, 20 для образца 21 с тягами 22, 23, змеевик 8 с нагревателем 9 и датчиком 10, вентиляторы 15, L-образная трубка 1А с датчиком влажности, заслонка 14, патрубки 5-7 для рабочей и дополнительной полостей 3, 4 камеры 1. На траверсе 25 установлена с возможно-1 стью вращения втулка 24 с приспособлением для Фиксации тяги 23, которая посредством тросов 31, уравновешивающих грузов 32 и блоков 33 подвешена к раме 34 разрывной машины. Тяги 22, 23 выполнены в ваде коакси- ально расположенных труб, внутренняя тяга 22 через реечно-зубчатое соединение связана с измерителем 26 деформации, закрепленном на заглушке 30 тяги 2.3. Тяга 23 выполнена ступенчатой - с резьбой и пазами на суженной части и окном 38 на расширенной части. К захвату 20 может прикрепляться индентор, а к захвату 19 - зажим для закрепления плоского образца. Тягу 23 закрепляют во втулке 2, вращением втулки 24 устанавливают необходимое расстояние между захватами 19, 20. Затем создают в камере 1 необходимые для испытания влажностно- температурные условия. Опускают камеру 1 и перекрывают ее заслонкой- 14. Через окно 38 устанавливают образец 21 и поднимают камеру 1. Перемещением траверсы 25 осуществляют на- гружение образца. Величину деформации фиксируют по индикатору 26. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. л с ел 4 J

действием груза в вертикальной штос- K K.TKj и удлинение образца снимают пс| шкале индикатора 26, после чего определяют начальный модуль деформа- „

III, Испытание плоского образца текстильного материала на продавли- чание.

Через гкно 38 в тяге 23 вместо захвата Ч устанавливают скобу 46 (фиг,-) с пластинами 47 s M и подготавливают устройстве, как в п, I. 06 рлзец материала помещают между двумя квадратными пластинами 47, 48 и скрепляют их зажимами, К захвату 4 закрепляют индентор 49, на конце которого закреплен шарик, переменяют тягу 23 путем вращения втулки 2ч до соприкосновения шарика с плоскостью образца и проводят испытания, как в п, т и ГОСТ 8847-85,

IV „ Одноцикловые испытания. Способ 1, Устройство подготавливают так KP.J как в п. I или п, JITf нп при этом опускают гайку 36 вниз,, к экрану 37f устанавливают образен подвергают его быстрому растяжению

0

5

0

5

Зтгем постепенно растягивают образец до заданного усилия или до заданной деформаци а потом так же постепенно его разгружают либо с помощью двигателя разрывной машины( либо вращением втулки 24, Спдсоб может завершаться и отдыхом разгруженного, образца. При этом снимают диаграмму нагрузка - удлинение.

V, Термомеханический метод. Способ ,, Гайку 36 опускают к экрану 379 , ращением вала 45 фиксируют тягу 73, Крашением втулки 24 устанавливают необходимое расстояние между захватами 19 и 20. Закрепляют образец в захваты 19, 20 при одноосном растяжении или между пластинами 47f 48 при пространственном рас тяже :;ш (продавливании) . Прижимают камепу 1 к крынке 1S в освобождают тягу 23 и нагружают ее грузом определе шой массы и нагревают образец по линейному закону изменения температуры Изменение величины деформации образца определяют по шкале индикатора 26 или измерением эквива- лентного ей электрического сигнала.

Уi

Способ .. Аналогичен первому способу, отличием является измерение при ряде температур деформации образца во время очередного наложения малой (недеформирующейj и большой (деформирующей) нагрузки. Накладываю деформирующую нагрузку на определенный небольшой срок и измеряют деформацию, образца. После такого импульс- ного нагружения нагрузку убирают до следующего испытания при более высокой температуре, а образец имеет возможность релаксации.

VI. Изометрический метод.

Гайку 36 опускают к экрану 37,- Вращением вала 45 фиксируют тягу 23. Вращением втулки 24 устанавливают необходимое расстояние между захватами 19 и 20. Закрепляют образец в захваты, прижимают камеру 1 к крышке 11, растягивают образец до заданной длины либо двигателем разрывной машины, определяя деформацию по пжа- ле машины, либо вращением втулки 24, измеряя деформацию по шкале индикатора 26. Затем нагревают образец по линейному закону изменения температуры и измеряют изменение усилия в процессе опыта по шкале разрывной машины.

Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет выравнивания параметров испытательной среды в камере при одновременном снижении их паразитных изменений и расширить технологические возможности устройства за счет создания в камере влажностно-температурного режима в более широком диапазоне и увеличения количества определяемых характеристик и способов их определения при одновременном снижении трудоемкости.

Формула изобретения

О

JQ

JQ 25 0

3540

45

50

метенный в камере на рлдн.лии ино экране, захваты с тягами ллч чакрапления образца, измеритель .р чтрмации и приспособление лля гЬикглнин тяги, о т л и ч а ю m е- е с я тем, что, с целью повыггепия точности и производительности и расширения технологических возможноетеп, оно снабжено выпускным патрубком, установленным на дне камеры по диагонали к соответствующему впускному патрубку, нагревателем с датчиком температуры, - установленным коаксиально в змеевике, заслонкой, установленной с возможностью перемещения под крышкой, вентиляторами и L-образной трубкой с датчиком влажности, размещенными в рабочей полости камеры, втулкой, предназначенной для размещения с возможностью вращения на траверсе разрывной машины и закрепления приспосоо- ле.ния для фиксации тяги, и тросами с - уравновешивающими грузами и блоками, предназначенными для закрепления на раме разрывной машины, камера выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда и установлена с возможностью осевого перемещения относительно , тяги выполнены в виде коаксиально расположенных труб, установленных в отверстии втул7 ки, измеритель деформации закреплен на наружной тяге и связан посредством реечно-зубчатого соединения с внутренней тягой, при этом наружная тяга выполнена ступенчатой с окном и экраном в расширенной части, пазами и резьбой на суженной части, предназначенными для закрепления тяги в , отверстии траверсы, и размещенной на противоположном торце заглушкой, которая соединена со свободными концами тросов.

л я

ШШШШ Щ 2Ш

гг

w

Фиг.1

37

У 4

.-Li-ГП

II3IZ1ZII

ijg,L