Стенд для прочностных испытаний изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N3/10 

///У/7////Л(У////Л/// /

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к средствам для разрушающих испытаний изделий из хрупких материалов и может быть использовано преимущественно при экспериментальной оценке характеристик элементов остекления кабины, обеспечивающих защиту оператора транспортного средства от проникающих в его рабочую зону предметов, например, сучьев деревьев.

Известны устройства для механических испытаний на прочность материалов и изделий путем приложения статических нагрузок с помощью гидравлических средств. Устройства с гидравлическим приводом включают в себя следующие основные функциональные узлы: систему возбуждения нагрузок, содержащую источник гидравлической энергии; силовую оснастку, обеспечивающую закрепление объекта испытаний и передачу на него развиваемой нагрузки; систему управления режимом испытаний; приборы для измерения и регистрации параметров воздействий на объект испытаний и его реакций; систему настройки и калибровки приборного обеспечения; систему защиты, обеспечивающую защиту от перегрузок и разрушения функциональных узлов . . ... ,. - ., .

Недостатком известных устройств является то, что внезапное разрушение объекта испытаний, при достаточно большой величине приложенной к нему нагрузки, вызывает реактивную силу в нагружающих звеньях стенда и, следовательно, для определения прочностных характеристик изделий из хрупкого материала требуется обязательное гашение энергии, освобождаемой при его разрушении.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому стенду является, выбранный в качестве прототипа, стенд для разрушающего испытания на сжатие хрупких материалов, содержащий сквозную камеру, выполненную в виде металлической трубы, охватывающей объект испытаний (образец) и установленной соосно направлению прикладываемой нагрузки {2). При испытаниях сопротивление трубы деформированию обеспечивает торможение процесса разрушения образца. Усилие деформирования образца получают путем вычитания из величины суммарного усилия постоянной величины усилия деформирования трубы. При разрушении образца вся накопленная энергия передается, на металлическую трубу и гасится вследствие ее деформирования.

Недостатком известного устройства является низкая точность определений усилия

деформирования объекта испытаний (образ ца) вследствие того, что усилие деформирования трубы, с помощью которого вычисляется усилие деформирования образца, в ходе совместного деформирования образца и трубы не контролируется, а определяется до начала нэгружения образца. Кроме того, устройство не позволяет проводить испытания изделий, размеры которых больше

0 размеров внутреннего объема трубы, а также устройство в ходе испытаний не обеспечивает возможность проведения визуального контроля за поведением образца.

Целью изобретения является повыше5 ние точности испытаний.

Указанная цель достигается путем создания условий для измерения прочностных характеристик трубы во время нагружения образца за счет использования в заявляв0 мой конструкции дополнительного гйдроци- линдра, обеспечивающего разнесение в пространстве зон деформирования образца и металлической трубы. . .

На чертеже схематично изображен опи5 сываемый стенд.. Стенд содержит силовую раму 1, на столе которой устанавливается и жестко крепится с помощью деталей крепления 2 объект 3 испытаний, гидропривод стенда (не

0 показан), нагружающий гидроцилиндр 4, . дополнительный гидроцилиндр 5, элемент 6 поглощения энергии, устройства для измерения сил 7, 8 и устройство для измерения перемещений 9. Шток поршня гидроци5 линдра 4 жестко соединен с нагружающим элементом 10, с помощью которого испытательная нагрузка передается на объект испытаний 3. Нештоковая полость 11 гидроцилиндра 4 соединена с напорной ма0 гистралью 12 гидропривода стенда, и с помощью трубопровода силоизмерительной магистрали 13 сустройством для измерения сил 8. Штоковая полость 14 гидроцилиндра 4 соединена с помощью трубопровода 15с

5 нештоковой полостью 16 гидроцилиндра 5 и образует с ней замкнутый объем, заполненный рабочей жидкостью. Количество жидкости берется из расчета наиболее полного обеспечения перемещения штока поршня

0 гидроцилиндра 5 равное объему полости 11 при крайнем утопленном положении штока поршня гидроцилиндра 4. Штоковая (возвратная) полость 17 гидроцилиндра 5 соединена с магистралью слива 18. Опора 19

5 крепления гидроцилиндра 4, а также траверса 20 обеспечивает монтаж испытательной установки с замыканием силовых цепей нагружения объекта испытаний 3 и элемента 6 поглощения энергии за счет многопозиционного крепления их на силовой раме 1.

В качестве элемента б поглощения энергии в конструкции стенда может быть использовано любое устройство, при деформировании которого происходит поглощение или накопление энергии, например, пружина. Стенд работает следующим образом, При втянутом положении штока поршня гидроцилиндра 5 устанавливают элемент 6 поглощения энергии, траверсу 20 жестко закрепляют на раме 1. Объект 3 испытаний устанавливают на столе силовой рамы 1 с зазором до нагружающего элемента 10 и жестко закрепляют с помощью деталей крепления 2. Опору 19 перемещают и закрепляют на раме 1 в точке, обеспечивающей требуемое направление приложения нагрузки.

В процессе испытаний рабочая жидкость от насосной установки гидропривода стенда по напорной магистрали 12 подается в полость 11 гидроцилиндра 4. При этом поршень гидроцилиндра 4 перемещается вправо и вытесняет из полости14 поi трубопроводу 15 в полость 16 рабочую жидкость которая воздействует на поршень гидроцилиндра 5. Так как перемещение поршня гид- роцилиндрэ 5 возможно только при изменении линейных размеров силовой цепи деформирования элемента 6 поглощения энергии, т.е. величина смещения поршня определяется величиной сжатия элемента 6 поглощения энергии при его деформировании, то в полости 16 гидроцилиндра 5 начинает возрастать давление до величины давления в напорной магистрали 12, По мере увеличения давления в напорной магистрали 12 растет давление в полостях 11,14 и 16, а, следовательно, растет усилие сжатия элемента 6 поглощения энергий. При усилии, вызывающем деформирование элемента 6 поглощения энергии, нагружающий элемент 10 перемещается в сторону объекта 3 испытании. После того, как зазор между объектом 3 испытаний и нагружающим элементом 10 будет выбран, осуществляется, нагружение объекта 3 испытаний. В ходе нагружения, с помощью устройств для измерения сил 7, 8 и перемещений 9, производится замер и регистрация усилия деформирования элемента 6 поглощения

энергии и величины его деформирования (сжатия), а также усилия, воздействующего, на поршень гйдроцилиндра 4 со стороны полости 11. Усилие, воздействующее на объ- ект 3 испытаний, получают путем вычитания из величины усилия, воздействующего на поршень гйдроцилиндра 4 со стороны полости 11, величины усилия, действующего на этот же поршень со стороны полости 14, т.е.

приведенного к поршню гйдроцилиндра 4 величины усилия деформирования элемента 6 поглощения энергии. Деформирование элемента 6 поглощения энергии при испытаниях продолжают до полного разрушения

объекта 3 испытаний. Для возврата штока гидроцилиндров 4 и 5 в исходное положение поток рабочей жидкости направляют, с помощью управляющего золотника гидросистемы стенда, в магистраль слива 18, а

напорную магистраль 12 соединяют со сливным(баком гидросистемыстенда.

В предлагаемой конструкции стенда в следствии разнесения зон деформирования объекта испытаний и элемента поглощения

энергии обеспечиваются благоприятные условия для визуального контроля за поведением объекта испытаний, а также для регистрации параметров деформирования поглотителя энергии. Становится возможным проведение экспериментальных исследований процессов образования и роста трещин в изделиях из хрупких материалов с

фотографической, кинематографической или иной регистрацией. Наибольшая при- способляемоеть данного стенда к разнообразном объектам испытаний и видам нагружения достигается с помощью оснастки, обеспечивающей изменение направления приложения нагрузки и способа закрепления объекта испытаний. Кроме того, за счет того, что деформирование элемента поглощения энергии происходит при

контролируемых условиях, то в конструкции стенда можно использовать его различные типы и конструкции.

Таким образом, использование изобретения позволит существенно повысить

точность испытаний, а также расширить функциональные возможности испытательного оборудования (стенда).

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение точное™. На раме 1 установлен объект испытаний 3. Система нагружения выполнена в виде двух гидроцилиндров 4 и 5, имеется элемент 6 поглощения энергии. Шток гидроцилиндра А связан с нагружающим элементом 10, а шток гидроцилиндра 5 - с элементом б/Нагружающая полость гидроцилиндра 4 сообщена с подштоковой полостью гидроцилиндра 5. Вследствие разнесения зон деформирования объекта испытаний и поглотителя энергии обеспечиваются условия для наблюдения за деформацией объекта. 1 ИЛ, . :: . . .

Формула изобретения Стенд для прочностных испытаний изделий, содержащий систему нагружения изделия с нагружающим элементом, связанный с системой нагружения элемент

поглощения энергии разрушения изделия, и систему измерения усилий и деформаций, о т я и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, система нагружения выполнена в виде двух гидроцилиндров

шток первого гидроцилйндра связан с на-гружающая полость первого гидроцилиндра

гружающим элементом, шток второго - ссообщена с подпоршневой полостью второэлементом поглощения энергии, а на-го,