Устройство для испытания эластичных материалов на многократное растяжение Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может быть использовано при испытании на многократное растяжение синтетических нитей, полимерных пленок и других эластичных материалов.

Известно устройство для испытания эластичных материалов на многократное растяжение, содержащее смонтированные на раме расположенные соосно один над другим пассивный и активный зажимы, эксцентриковый механизм перемещения активного зажима, связанный с приводом и средства для задания и измерения натяжения образца.

Недостаток известного устройства заключается в том что не дает возможности проиодить различные типы испытания при реализации сложных режимов нагружения, характеризующихся заданными параметрами как по деформациям, так и по напряжениям.

Другим недостатком прибора является то, что для поддержания постоянной нагрузки необходимы перерывы в его работе, что сказывается на качестве результатов

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства при комплексном исследовании механических свойств эластичных материалов на различные режимы многократного нагружения как по деформациям, так и по напряжениям

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для испытания эластичных материалов на многократное растяжение, содержащем смонтированные на раме расположенные соосно один над другим пассивный и активный зажимы эксцентриковый механизм перемещения активного зажима связанный с приводом и средства

3

сл

00

для задания и измерения натяжения образца, дополнительно содержит средство для регистрации деформации образца, связанное с зажимами, пассивный зажим смонтирован на раме с возможностью осевого перемещения и имеет шток, одним концом жестко связанный с верхней частью зажима, а другим, снабженным резьбой, связанный со средством для измерения натяжения образда, при этом средство для задания натяжения образца содержит втулку, закрепленную с противоположной пассивному зажиму стороны на раме соосно ему и имеющую резьбу на внешней поверхности, первые гайку и опорную шайбу, охватывающие втулку в нижней части, вторые гайку и шайбу, расположенные над втулкой и охватывающие резьбовую часть штока и силовую пружину, размещенную между шайбами и охватывающую втулку, причем шток размещен внутри втулки, при этом средство для измерения натяжения образца выполнено в виде дуги из упругого материала с наклеенными из ней тензорезисторами, включенными в измерительной мост, при этом концы дуги связаны с первой и второй шайбами соответственно; средство для регистрации деформации образца выполнено в виде дуги из упругого материала с наклеенными на ней тензорезисторами, включенными в измерительный мост, причем концы дуги связаны с пассивным и активным зажимами соответственно.

На фиг. 1 показ ана схема установки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема перемещения активного зажима.

Устройство для испытания эластичных материалов на многократное растяжение состоит из механической части и комплекса измерительной аппаратуры для регистрации усилий и деформаций. Образец 1 заправляют в зажимах 2 и 3, один из которых связан с эксцентриковым нагружающим механизмом, закрепленном на раме, а другой установлен соосно с первым у противоположного конца рамы и узел измерения разности перемещения зажимов. Пассивный зажим 2, не связанный с нагружающим механизмом, закреплен на конце штока 4, установленного в отверстие рамы с возможностью продольного перемещения. При этом второй конец штока выполнен с резьбой, пропущен через отверстие втулки 5, закрепленной на раме, и снабжен шайбой б с гайкой 7. Причем внешняя поверхность втулки снабжена резьбой, на которой надета гайка 9 с опорной шайбой 10 и надета силовая пружина 8. Один конец пружины оперт на опорную шайбу с гайкой, а другой - на шайбу 6 надетую на шток 4.

Кроме того, пружина связана с узлом измерения натяжения образца, который выпол- .нен в виде дуги 11 из упругого материала с наклеенными тензорезисторами-12, включенными в измерительный мост. При этом один конец дуги связан с опорной шайбой, а другой соединен с шайбой надетой на шток 4.

Активный зажим 3 закреплен на штоке

13, перемещающимся в направляющих стакана 14 (фиг. 2). Шток 13 и стакан 14 образуют плунжерную пару. Шток 13 шарнирно связан с эксцентриковой системой, состоящей из коленчатого вала 15, щек 16, валика

17, сухариков 18, винтов 19, шатуна 20. Величину перемещения нижнего зажима 3 устанавливают изменением эксцентриситета, перемещая валик 17 в щеках 16 винтами 19 с помощью сухариков 18.

Вращение коленчатого вала обеспечивается электродвигателем 21 через редуктор 22. Число оборотов фиксируется счетчиком 23.

Узел измерения разнос™ перемещения

зажимов выполнен в виде дуги 24 из упругого материала, концы которой связаны с зажимами 2 и 3. На дуге наклеены тензорезисторы 25, включенные в измерительный мост.

Механическая часть устройства крепится на раме 26 и станине 27.

Рассмотрим реализацию нескольких типов нагружения.

Первый тип нагружения на усталость:

амплитуда динамической деформации Ае и среднее статическое напряжение 7ср постоянны. Величину деформации образца опре- деляют разностью перемещений пассивного и активного зажимов 2 и 3. Величину перемещения активного зажима 3 устанавливают изменением эксцентриситета, которую устанавливают перемещением валика 17 в щеке 16 коленчатого вала 15 винтом 19. При этом активный зажим 3 занимает крайнее начальное положение АО (фиг. 3), отвечающее максимальному перемещению активного зажима при повороте коленчатого вала 15 на 180°. Начальное положение активного зажима устанавливают ,

вручную вращением вала электродвигателя 21, который обеспечивает режим циклического нагружения. Величину перемещения пассивного зажима 2 определяют по осадке пружины 8, Для измерения деформации и

контроля асимметрии цикла между зажимами крепят упругий элемент 24 с тензорезисторами 25, включенными в мостовую схему, которая подает сигнал деформации на цифровой вольтметр или шлейфовый осциллограф. Постоянство амплитуды динамической деформации Af обеспечивают выбором остаточной циклической деформации с помощью пассивного зажима 2, который соединен со штоком 4 с возможностью перемещения в направляющих втулки 5 с винтовой резьбой на внешней поверхности, по которой перемещают гайку 9, предназначенную для регулирования деформации в образце 1 с помощью пружины 8 и упругого элемента 11с тензорезистором 12, включенными в мостовую схему, которая подает сигнал нагрузки на цифровой вольтметр или шлейфовый осциллограф.

Второй тип нагружения на усталость: амплитуда динамического напряжения и среднее статическое напряжение постоянны. Величину усилия в образце 1 определяют по осадке пружины 8. Для измерения усилия и контроля асимметрии цикла между опорными шайбами б и 10 пружины 8 крепят упругий элемент 11 с тензорезисторами 12, включенными в мостовую схему, которая подает сигнал нагрузки на цифровой вольтметр или шлейфовый осциллограф. Величина осадки пружины 8 контролируется гайкой 9, которая через эту пружину связана со штоком 4, пассивным зажимом 2 и образцом 1.

Величина усилия зависит от осадки пружины 8, которая зависит от координаты точки А кривошипа (фиг. 3} при вращении относительно центра 0 и жесткости испытуемого образца. Постоянство амплитуды динамического напряжения и среднего статического напряжения обеспечивают частичным выбором остаточной циклической деформации с помощью верхнего зажима 2. Величину деформации образца 1 определяют разностные перемещения пассивного и активного зажимов 2 и 3. Для измерения деформации образца 1 между зажимами принят упругий элемент 24 с тензорезисторами 25, включенными в мостовую схему, которая подает сигнал деформации на цифровой вольтметр или шлейфовый осциллограф.

Составляющие полной деформации испытуемого образца определяют в свободном состоянии при останове устройства, которые периодически повторяются при циклическом нагружении.

Формула изобретения 51 Устройство для испытания эластичных материалов на многократное растяжение, содержащее смонтированные на раме расположенные соосно один над другим пассивный и активный зажимы, эксцентри0-ковый механизм перемещения активного зажима, связанный с приводом, и средства для задания и измерения натяжения образца, отличающееся тем,что, с целью расширения технологических возможно5 стей, оно дополнительно содержит средство для регистрации деформации образца, связанное с зажимами, пассивный зажим смонтирован на раме с возможностью осевого перемещения и имеет шток, одним концом

0 жестко связанный с верхней частью зажима, а другим, снабженным резьбой, связанный со средством для измерения натяжения образца, при этом средство для задания натяжения образца содержит втулку, закреп5 ленную с противоположной пассивному зажиму стороны на раме соосно ему и имеющую резьбу на внешней поверхности, первые гайку и опорную шайбу, охватывающие втулку в нижней части, вторые гайку и шай0 бу, расположенные над втулкой и охватывающие резьбовую часть штока, и силовую пружину, размещенную между шайбами и охватывающую втулку, причем шток размещен внутри втулки

5 2. Устройство по п. 1, от л ича ю щ е е- с я тем, что средство для измерения натяжения образца выполнено в виде дуги из упругого материала с наклеенными на ней тензорезисторами, включенными в измери0 тельный мост, при этом концы дуги связаны с первой и второй шайбами соответственно. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что средство для регистрации деформации образца выполнен в виде дуги из

5 упругого материала с наклеенными на ней тензорезисторами, включенными в измерительный мост, причем концы дуги связаны с пассивным и активным зажимами соответственно

0

11

12

фиг-1

Использование испытание на многократное растяжение синтетических нитей, полимерных пленок и других легкодеформируемых материалов с повышенной растяжимостью Сущность изобретения устройство содержит активный зажим связанный с эксцентриковым механизмом его перемещения, пассивный зажим, смонтированный на раме с возможностью осевого перемещения, средства для задания и измерения натяжения образца и средство для регистрации деформации. Пассивный зажим имеет шток с резьбой, размещенный внутри втулки, установленной на раме с противоположной зажиму стороны и имеющей резьбу в нижней части. Втулку охватывают гайка и опорная шайба, а шток - также гайка и шайба Между шайбами размещена силовая пружина, охватывающая втулку Затяжкой пружины задают натяжение образца. Средство для измерения образца выполнено в виде дуги из упругого материала с наклеенными тензорезисторами, связанного с шайбами Такая же дуга, связанная концами с зажимами, представляет собой средство для регистрации деформации образца. 2 з п ф-лы 3 ил Ё

фиг. 2

S Вв

Фиг.З