Нагружающее устройство для испытаний материалов на ползучесть при растяжении совместно с кручением Советский патент 1993 года по МПК G01N3/02 

Изобретение относится к области физических исследований, а именно к технике испытаний материалов на ползучесть при растяжении совместно с кручением, и может быть использовано при изучении влияния деформации на свойства материалов.

Известна установка для деформирования образцов материалов, содержащая станину, пассивный и активный захваты, груз, связанный с активным захватом, и взаимодействующий винт, установленный на станине и кинематически связанный с ним привод вращения. В процессе исследований ферромагнитным материалом, установ- ленным на станине в плоскости.

перпендикулярной оси захватов, возбуждаются затухающие колебания.

К недостаткам такого устройства следует отнести невозможность одновременного деформирования образца путем его кручения и растяжения и перераспределения прикладываемой к испытуемому образцу осевой и окружной нагрузок. Кроме того, известное устройство сложно по конструкции, в изготовлении и сборке.

Известна также установка для испытания материалов на прочность при совместном действии кручения и осевой нагрузки, содержащая корпус, установленный в нем пассивный и активный захваты, связанный с активным захватом нагружающий винтоXI

ч с

чО

о ел

вой механизм, гайка которого установлена на корпусе с возможностью фиксированного поворота вокруг своей оси, платформу, установленную с возможностью фиксированного поворота вокруг оси винта, и жестко связанную с пассивным захватом цилиндрическую пружину, установленную между платформой и одним из захватов, и привод вращения винта, включающий шестерню, закрепленную на винте. При вращении винтов происходит осевая и крутильная деформация испытуемого материала.

К недостаткам известного технического решения следует отнести невозможность бесступенчатого регулирования соотношения между окружной и осевой силами нагру- жения образца при помощи одного настроечного движения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является нагружающее устройство для испытаний материалов на ползучесть при растяжении, совместном с кручением. Оно содержит привод планки, шкив, ось к оторого совпадает с направлением растягивающего усилия, ролики и обхватывающий ролики и шкив гибкий элемент с концами, закрепленными на одной из планок, и приспособление для изменения соотношениямежду величинами растягивающего усилия и крутящего момента. Приспособление установлено по оси, совпадающей с направлением действия растягивающего усилия, и выполнено в виде жестко закрепленного на одной из планок гидроцилиндра со штоком, связанным с другой планкой, а ролики расположены на одной из планок кососимметрично по отношению к продольной оси симметрии планки.

К недостаткам этого нагружающего устройства следует отнести невозможность регулирования соотношения между окружной и осевой силами.

Целью изобретения является расширение диапазона прикладываемых усилий путем регулирования соотношения между окружной и осевой силами,

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено винтовым механизмом, жестко закрепленным на станине сектором-копиром с градусной сеткой, выполненным в виде полукольца с двумя сквозными криволинейными прорезями, равноотстоящими от боковых граней сектора-копира и от его середины, планкой с двумя сквозными прорезями, расположенными вдоль ее оси, установленной на секторе-ко- пире таким образом, что оси вращения роликов проходят через прорези планки и сектора-копира, и узлом нагружения, выполненным в виде двух одинаковых грузов, жестко связанных с гибкими тягами, а винтовой механизм закреплен на секторе-копире так, что ось его винта совпадает с осью

держателя, а торец винта взаимодействует с боковой гранью планки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, вид сбоку.

Устройство содержит закрепленные в

станине верхний неподвижный держатель 1 и нижний подвижный держатель 2, в которых установлен испытуемый образец 3. На нижнем конце подвижного держателя 2 установлен диск 4, на внешней части которого

диаметрально противоположно установлена пара радиальных поводковых пальцев 5, с которыми соединены одни из концов гиб- . ких тяг б и 7, со свободными вертикальными концами которых соединен узел нагружения, выполненный в виде двух жестко связанных с гибкими тягами 6 и 7, одинаковой силы тяжести G грузов 8 и 9. Гибкие тяги 6 и 7 охватывают промежуточные ролики ТО и 11, оси 12 и 13 которых соответственно установлены в криволинейных прорезях 14 и 15 сектора-копира 16 и прорезях 17 и 18 .планки 19. Напротив нижнего торца планки 19 установлен винт 20, охватываемый гайкой 2.1, неподвижно связанной с сектором

копиром 16. На нижнем конце винта расположен маховичок 22, На секторе-копире 16 также выполнена градусная сетка 23, по которой выставляется угол а между наклонными участками гибких тяг 6 и 7 и продольной осью держателей 1 и 2 испытуемого образца 3.

Работа устройства заключается в еледу- ющем.

В держателях 1 и 2 закрепляется испытуемый образец 3. К нижним концам гибких тяг 6 и 7 подвешиваются грузы 8 и 9 одинаковой силы тяжести G. В результате этого в наклонном участке каждой гибкой тяги воз- ника ет усилие натяжения.Ft, равное величине силы тяжести G груза 8(9). От действия усилия Ft, на диске 4 возникают окружная составляющая Fr и осевая составляющая Fa силы, которые связаны с усилием Ft, а значит с силой тяжести G зависимостями

Fr Ft sin a - G sin a : Fa Ft cos a G-CO.S a

Таким образом, от действия сил Fr на диске 4 возникает вращающий момент ТВр 2-Fr- РД 2С sin a Рд, где Рд-радиус диска. Данный момент передается на подвижный держатель 2 и испытуемый образец 3. Под действием момента ТВр в испытуемом образце возникают напряжения кручения. Одновременно с этим на барабане возникает осевая сила Рос 2 Fa 2 G-cos a. наличие которой приводит к возникнове- нию в испытуемом образце 3 напряжений растяжения. При вращении маховичка 22 с винтом 20 в результате взаимодействия свободного торца винта с нижним торцом план- ки 19 последняя в зависимости от направления вращения винта поднимается вверх или опускается вниз. Вместе с планкой 19 вверх или вниз перемещаются ось 12 с роликом 10 и ось 13с роликом 11. Поскольку ось 12 одновременно связана с прорезя- ми 13 и 14, а ось 13 с прорезями 18,15, то вертикальное смещение планки 19 приводит к изменению угла а между наклонными участками гибких тяг б и 7 и продольной

осью держателей 1 и 2. Таким образом, осуществляется бесступенчатое регулирование соотношения между окружной и осевой силами нагружения образца 3 при помощи одного настроечного движения. При значении угла а 90°, т.к. при горизонтальном расположении участков гибких тяг между пальцами 5 и роликами 10 и 11 на диск 4 и испытуемый образец 3 действует только вращающий момент, т.е. при этом в испытуемом образце возникают только напряжения кручения. При уменьшении угла а в испытуемом образце уменьшаются напряжения кручения и увеличиваются напряжения растяжения. При использовании в качестве образца 3 специальных пластмасс и их просвечивании видны картины напряженного состояния (поля напряжений).

Изобретение относится к области физических исследований и может быть использовано при изучении влияния деформации на свойства материалов. Цель изобретения - расширение диапазона прикладываемых усилий за счет бесступенчатого регулирования соотношения между окружной и осевой силами нагружения образца при помощи одного настроечного движения. Для этого на нижнем конце подвижного держателя установлен диск, на внешней части которого диаметрально противоположно установлена пара радиальных поводковых пальцев, с которыми соединены одним из концов две гибких тяги, охватывающие промежуточные ролики, оси которых расположены симметрично относительно оси держателей и одновременно установлены в сквозных пазах сектора-копира и регулирующей планки, причем напротив нижнего торца планки установлен регулировочный винт, охватываемый гайкой, неподвижно связанной с сектором-копиром, а со свободными вертикальными концами канатов соединены грузы одинаковой массы. 1 ил. со с

Формула изобретения Нагружающее устройство для испытаний материалов на ползучесть при растяжении совместно с кручением, содержащее станину, закрепленные на ней держатели для испытуемого образца, жестко связанный с одним из держателей диск, ось которого совпадает с осью держателей, параллельную станине и жестко связанную с ней планку, два ролика с осями вращения, установленные на планке с возможностью вращения так, что их оси вращения совпадают с осью планки, две гибкие тяги и узел нагружения, соединенный посредством гибких тяг, проходящих через ролики, с диском, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона прикладываемых усилий путем регулирования соотношения

между окружной и осевой силами, устройство снабжено винтовым механизмом, жестко закрепленным на станине сектором-копиром с градусной сеткой, выполненным в виде полукольца с двумя сквозными криволинейными прорезями, равноотстоящими от боковых граней сектора-копира и от его середины, планкой .с двумя сквозными прорезями, расположенными вдоль-ее оси, установленной на секторе-копире так, что оси вращения роликов проходят через прорези планки и сектора-копира, и узлом нагружения, выполненным в виде двух одинаковых грузов, жестко связанных с гибкими тягами, а винтовой механизм закреплен на секторе-копире так, что ось его винта совпадает с осью держателя, а торец винта взаимодействует с боковой гранью планки.