УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1965 года по МПК G01N3/18 G01L1/04 

Известны устройства для проведения механических испытаний образцов материалов, содержао1,ие систему из двух зажимов, слул ащих для крепления образца. Один зажим закреплен неподвижно и связан с измеряющим силу деформации прибором, а другой - подвижной служит для приложения деформирующей образец нагрузки.

Цель изобретения - автоматизировать процесс испытания. Достигается это тем, что в предлагаемом устройстве подвижной зажим снабжеи опорой для свободной установки на ней растягивающего образец груза и контактным приспособлением, выполненным в виде гайки, установленной на винтовой оси электродвигателя, и предназначенного для замыкания цепи последнего при соприкосновении гайки и груза, опускающегося в результате растяжения образца.

Отличие предложенного устройства состоит также в том, что используемый в нем силоизмерительный элемент выполиен в виде закрепленной с одного конца упругой балочки, изгибающейся под действием усилия, приложенного к верхнему зажиму устройства и снабженной на свободном конце контактом, замыкающимся с контактом, укрепленным на гайке. Гайка закреплена на винтовой оси электродвигателя таким образом, что при его включении происходит перемещение устаповленной на оси двигателя гайки до размыканич контакта.

На чертел е схематически представлено предлол.енное устройство.

Устройство предназначено для изучения механических свойств полимерных материалов: нленок, волокон, пптей, пряжи при растяжении в различных температурных режимах.

На установке могут быть изучены следующие процессы:

растян ение с постоянной

скоростью деформнрования;растяжение с постоянной скоростью нагружения;

релаксация деформаций; релаксация усилия; миогократное иагружение. Любой из указанных процессов сопровождается записью диаграмм: время - деформация, время - усилие. Основные части устройства: Узел А нагрул-сепия, узел Б измерения и записи деформации, узел В измерения и записи силы, система Г автоматического управления н термокамера Д.

Все узлы смонтированы на общем основании, состоящим из массивной плиты /, колонн 2 и перекладин 3 и 4.

щадкой 7, сменный груз 8, пара винт -гайка 9-10, жестко связанная с гайкой 10 траверса // с тремя пальцами 12 и электрический двигатель 13.

Нагружение образца осуществляется следующим образом.

В начальный момент груз 8, опирается на пальцы 12. Включение двигателя вызывает вращение винта 9, опускание гайки 10 с траверсой //, пальцами 12 и грузом 8.

Начиная с некоторого момента, груз через контакт 14 воздействует на грузовую площадку, увлекая ее вместе с тягой и нижним захватом вниз со скоростью, равной скорости опускания траверсы.

Испытуемый образец натягивается и удлиняется на величину снижения захвата. В процессе опускания груза вес его начинает ча стично восприниматься растягиваемым образцом с соответствующим разгружепием пальцев. Процесс нагружения продолжается до восприятия образцом 15 полного веса груза. В этот момент произойдет размыкание контактов , в результате чего остановится двигатель.

Продолжающееся при действии постоянного растягивающего усилия увеличение деформации образца (процесс релаксации деформаций) приведет к поворотному замыканию контактов 16, которое вызовет снова включение двигателя, работающего до следующего размыкания контактов.

Таким образом, достигается синхронность деформирования образца и опускание гайки 10 и, следовательно, синхронность деформирования образца и вращения винта 9 и вала электродвигателя.

На валу двигателя укреплен трехступенчатый блок 17, приводящий в движение три нити 18, скорость движения каждой из которых пропорциональна диаметру соответствующей ступени блока.

Конец одной из нитей, в зависимости от нужного масщтаба диаграммы деформаций, закреплен на каретке 19 регистрирующего прибора (узел В) и в процессе работы перемещает ее по направляющей 20. Путь каретки пропорционален величине деформации образца.

Перо 21 регистрирующего прибора, укрепленное на каретке, записывает диаграмму деформаций, величина которой отмечается указателем 22 на щкале 23.

Верхний захват 24, грузовой рычаг 25, силоизмерительная балочка 26, двуплечий рычаг 27, микрометрические винт 28 и гайка 29, электродвигатель 30, блок 31 на его валу, нить 32, каретка 33 с пером 34, указатель 35 и щкала 36 составляют механизм измерения и записи растягивающей силы (узел Г).

При нагружении образца захват 24 через тягу воздействует на рычаг 25 с силой, равной натяжению образца.

крометрической пары винт-гайка 28-29 и двигателя 30. Двигатель включается следящим контактом 37. При нагружении образца двигатель 30 работает при разомкнутом контакте, а при разгружении образца - при замкнутом контакте. При этом угловой путь винта 28 пропорционален величине прогиба балочки 26 и, следовательно, величине натяжения образца. В свою очередь, вращение винта

28, посредством блока 31 и нити 32, закрепленной концом в каретке 33, преобразуется }, поступательное движение последней, причем путь каретки вдоль направляющей пропорционален величине натяжения образца.

Перо 34 производит запись диаграммы натяжения, величина которого отмечается указателем 35.

Работа установки управляется с помощью

автоматического электронно-релейного устройства (на чертеже не показано).

Испытание образца можно производить по одной из следующих программ:

1. Растяжение с постоянной скоростью деформирования.

Работа двигателя 13 вызывает равномерное опускание груза 8 и деформирование образца с постоянной скоростью деформирования. При этом растягивающее усилие в образце увеличивается. Двигатель 30 работает лишь при разомкнутом контакте 37. и, таким образом, осуществляет подслеживание за возрастанием усилия и перемещает каретку 33, записывая усилие.

2. Растяжение с постоянной скоростью нагружения.

В этом случае двигатель 30 работает с постоянной скоростью, а двигатель 13 - только при замкнутом контакте 37. Если в какой-то

момент этот контакт разомкнут, то работа двигателя 30 вызовет его замыкание, немедленно включающее в работу двигатель 13. Работа последнего вызовет деформирование образца и увеличение усилия в нем, которое

приводит к размыканию контакта 37. Через некоторое время этот контакт вновь будет замкнут, т. к. двигатель 30 работает. Замыкание контакта 37 новлечет за собой новое включение двигателя 13 и т. д.

3. Релаксация деформаций.

Груз 8 может быть подобран таким образом, что нагружение образца приведет к размыканию контактов 16 в некоторый момент времени. Это означает, что усилие в образце

равно весу выбранного груза 8. Размыкание контактов 16 вызовет безынерционную остановку двигателя 13, работающего лищь при замкнутых контактах 16. Образец полимерного материала, растягиваемый постоянной силой - грузом 8, будет с течением времени деформироваться, что приведет к замыканию контактов 16 и выключению двигателя 13. Это вызовет опускание траверсы // с нальца.ми 12 и новое размыкание контактов 16, ввиду на