Универсальная машина для испытания материалов и инженерных конструкций Советский патент 1934 года по МПК G01N3/00 G01M5/00 

Известные в технике, так называемые универсальные машины для испытания материалов снабжены обычно одной передвижной траверсой, что допускает иногда испытания образцов лишь в условиях, мало доступных для точных наблюдений над образцами в процессе их испытаний, так как неподвижные или малоподвижные верхние и нижние зажимы для образца допускают закрепление последнего в них лишь в крайней верхней части машины или в крайней нижней, что создает особые неудобства для наблюдений за деформациями образца на мош,ных машинах при испытании на них образца относительно небольших размеров.

Предлагаемоеизобретение имеет целью, сохраняя в машинах указанного типа ценное их свойство-универсальность по испытанию материалов разного назначения и качества, а также формата и объема.на изгиб, растяжение, сжатие, срез и проч., обеспечить возможность быстрой установки образца в любых точках продольного вертикального пролета машины, что достигается применением в машине двух независимо друг от друга передвижных от привода траверс, между зажимами которых и помешают испытуемый образец на желаемой высоте от пола.

(326)

На чертеже фиг. 1 изображает вид машины спереди; фиг. 2-вид сверху; фиг. 3-боковой вид.

На двух навинтованных колонках 1, закрепленных в станине 2 гайками и сверху скрепленных поперечиной 4, размешены две траверсы 5 и 6 с приводом от электромоторов.

Электромотор 7 служит для передвижения верхней траверсы. Мотор 7 прикреплен к траверсе 5 кронштейном 8. К мотору ток подводится шнуром, длина которого достаточна и для низкого положения траверсы. От мотора 7 идет передача 9 и 10, помешенная в кожухе 11 с двойным упорным подшипником 12. Червячное колесо 10 мертво сидит на валу 13 и приводит в движение последний. Вал 13 имеет два червяка 13а и 13Й, которые приводят в движение колеса 14, сидяшие на резьбе стержней 1. Червячные колеса 14 имеют втулки с нарезками и заплечиками, на которых лежит траверса 5; для уменьшения трения между торцевыми поверхностями втулки и траверсы применены стальные кольцу 15, снабженные масленками. Траверса притягивается к втулке гайкой 17. Таким образом при врашении червячных колес 14 врашаются и втулки на нарезке колонок 1, и траверса, лежащая назаплечиках втулок, перемещается вверх ИЛИ вниз. Испытуемый образец зажимается в патронах 18 и 19 при помощи клиньев 20. Клинья опираются на вкладыши 21 с шаровыми заточками для центрирования испытуемого образца.

Патрон 18 имеет шток 29, который проходит через отверстие траверсы 5 и завинчивается в поперечину 30, И еющую по краям пальцы 31 с шаровыми заточками. Пальцы нажил(ают на поршни мессдоз, полость которых сообш,ается трубкой 36 с манометрами 37 и 38; последние служат для отсчета усилий, действующих на испытуемый образец. Манометры прикреплены к траверсам на кронштейне. Манометр 37 предназначен для давления до 10 от. Для испытания на давление больше 10 т перекрывают кран к манометру в 10 /к и пользуются манометром в 50 т.

Для зажима испытуемого образца применены обычного типа патроны с вставными клиньями, в которых и зажимается образец своими утолщенными концами; в данной машине клинья снабжены прорезами, в которых на осях, укреплённых в передвижном стакане 26патрона, помещены нагруженные пружинами защелки 27 для захвата головки образца при его установках в патрон. Перемещение стакана 26 вверх и вниз по патрону в целях захвата головки-утолщения образца или освобождения его из патрона производится реечной передачей 25 при помощи маховика 23,связанного с патроном.

Для получения диаграммы испытания материала служит пишущий аппарат, работающий следующим образом. Глицерин из трубки 34 отводится трубкой 40 под поршень 41 в мессдозы 42, укрепленные на кронштейне 43 в траверсе 5. Поршень 41 воздействует на попсречину 44, связанную с тягой 45. Тяга 45 соединена также с поперечиной 46, в которую заделаны призмы 47. Другая призма 48 прикреплена к кронштейну 43 и таким образом, когда поршень 41 мессдозы перемещается вверх, конец рычага 49 опускается и действует на стержень 49а, одним своим концом прикрепленный к сектору 50. Сектор 50 входит в зацепление с шестерней 52, прикрепленной к ролику 53. К последнему кроме того, прикреплен при помощи

шнура карандаш 55, перемещающийся в пазах рамки 56. Для уравновешивания усилия поршня мессдозы применены две пружины 57 и 58, один конец которых связан со стержнями 59 и 60, а другой- со скобками 61 и 62, в которые упираются призмы 63 и 64.

Пружина 57 предназначена для малых давлений, а пружина 58-для повышенных. При работе одна из пружин вы.ключается путем поворота стержня 59. Регулировка пружин достигается поворотом стаканов в кронштейне 43.

Когда давление глицерина передается поршню 41, рычаг 49 опускается, и сектор 50 приводит в движение карандаш, фиксирующий на барабане показания машины.:

Барабан 69 врашается в центрах 66 и 67 на кронштейне 68, прикрепленном к траверсе 13. На том же кронштейне укреплена колонка для барабана 69. На последний намотана бумажная лента, автоматически Перематываемая на барабан 65. Шнуры, с подвешенными к ним грузами 81 и 85 роликов 72 и 73 огибают ролики 71 и 70 с тем, чтобы барабаны, стремясь вращаться в противоположные стороны, расправляли бумажную ленту. Барабан 65 получает вращение следующим образом. К патрону нижней траверсы прикреплена колонка 74, в которой зажимным винтом 75 закреплен стержень 76, несущий на своем конце ленту 77. Второй конец ленты прикреплен к сектору 78. Сектор помещен поворотно на колонке 80 в кронштейне 68. При растяжении образца траверсы опускаются и стержень, закрепленный в патроне, при помощи ленты вращает сектор 78, который при помощи зубчатой передачи 81, 82 и 83 сообщает вращение барабанам.

Нижняя траверса 6 предназначена для создания растягивающего усилия при испытании материалов на разрыв и восприятия усилия при испытании материалов на сжатие. Мотор 86 укреплен к траверсе 6 на кронштейне 87. Он служит для установки траверсы по высоте, в зависимости от длины испытуемого предмета. К мотору ток подводится шнуром, длина которого должна быть достаточной для самых крайних положений траверсы. На оси мотора, с обеих сторон, насажены червяки 88 и 89, правый и левый. Червяки вращают червячные колеса 90 и 91, которые имеют муфты 92 и 93. Червячные колеса и муфты сидят свободно на валах 94 и 95. Включая муфты, приводят во вращение червячные валы 94 и 95, на которых имеется по два червяка 96, 97, 98 и 99. Последние приводят во вращение червячные колеса 100 и 101, сидящие на резьбе стержней 3. Червячные колеса 100 и 101 жестко связаны в одно целое с нарезными втулками 108 и 109, на которые укладывают кольца 104, закрепленные гайками 105 и 106. Мотор 110 прикрепляется к траверсе 6 и предназначен для создания растягивающих усилий до 50 т. Мотор при принятой в предлагаемой конструкции передаче может быть около 3 сил при 1400 об/мин. На оси мотора 110 насажен червяк 111, приводящий во вращение червячные колеса 112, сидящие свободно на червячных валах 94 и 95. Червячные колеса 112 помещены в масляной коробке. Для устранения попадания масла в мотор на его валу укреплена щайба, которая вращается вместе с валом и прикрывает собою зазор. Ось мотора имеет упор в шариковый подщипник, укрепленный на кронщтейне 115. Червячные колеса 112 связаны в одно целое с муфтами 116 и 117, которые получают движение от муфт 118,119, передвигающихся на щпонках червячных валов. При включении муфт 118 и 119 червячные валы и червяки, сидящие на них, вращаются и приводят в движение червячные колеса 100 и 101, и траверса, перемещаясь, растягивает зажатый в патроне испытуемый образец. Для уменьшения трения между траверсой и червячными колесами поставлена шариковая пята 120.

Патрон нижней траверсы 19 для точной установки образца поднимается и опускается вручную. Стержень 121 патрона 19 нарезной и помещен в гайку 122, скрепленную с червячным колесом 123, получающим, вращение от червяка 124, сидящего на одной оси с маховичком 125. Гайка 122 прикрепляется при помощи гайки 126 к траверсе. При вращении гайки 122 стержень патрсна канавкой 127 передвигается по шпонке, укрепленной в траверсе, не вращаясь.

Второй мотор 85 благодаря своей передаче передвигает траверсу быстро и поэтому сокращает время на установку траверсы по высоте. Пр.ч рабочем ходе траверсы мотор 85 автоматически включается кулачковой муфтой 94 при помощи вилок 128.

Для того, чтобы разгрузить щариковые подшипники 120 от давления при сжатии образца между плитами 134 и 135 с шаровыми пятами имеются пробки 136, которые ввинчиваются в траверсу. Пробки имеют выступы, на которых укрепляют по одному зубчатому сектору 137; последний входит в сцепление с червяком, сидящим на валике 138. Вращая маховик 139, завинчивают пробки.

Для разгрузки шариковых подщипников от большого давления Maxotowком 139 при помощи червяков завинчивают пробки 136 до соприкосновения с поверхностью втулок 102; тогда все усилие от испытуемого на сжатие образца передается траверсой на прсбки, а от пробок на торцевую поверхность втулок, сидящих резьбой на колонках 1.

Плита 134 с шаровой опорой прикрепляется к траверсе на стержне 140. Нижняя плита 138 лежит па тележке 41, Тележка перемещается по рельсам 142, проложенным частью на станине 2, частью на фундаменте 143. В машинах для испытания на поперечный изгиб испытуемый материал устанавливается на опоры 144, прикрепляемые к тележке планками 145 и болтами 146, и нажим производится сверху пунсоном, укрепленным на плите 134, при помощи стержней с барашками 147.

При испытаниях на сжатие или продольный изгиб тележку 141 перемещают на фундамент. Плита 135 с тележки снимается и помещается на поршень 148, в котором имеется шаровое углубление. Поршень 148 снабжен сквозным отверс:-ие 1, заглушенным пробкой. При испытаниях на сжатие можно использовать давление в 250 т или 50 т.

Прессы работают следующим образом. Масло из резервуара 150 по трубке 151 поршневым насосом 154 нагнетается под поршень 152 и далее по трубке 153 к манометрам 155, 156, 157 на давление в 250 т или 100 т или 50 т. Если требуется давление всего 50 от, то вентиль 158 перекрывают, и масло поступает только под площадь малого поршня 148. Последнийпод давлением масла поднимается и производит сжатие образца. При работе на 250 т вентиль 158 открывает отверстие в цилиндре 159, масло попадает под большой поршень152 и тогда одновременно два поршня поднимаются и сжимают испытуемый материал. Цилиндр 159 с поршнями устанавливается в станине 2.

На предлагаемой машине можно производить различные механические испытания материала: на разрыв, сжатие, поперечный изгиб, продольный изгиб и проч. Благодаря тому, что обе траверсы подвижны, можно производить испытание на машине образцов различной длины в широких пределах. На сжатие можно испытывать и малые кубики и образцы высотой в несколько метров. Точно так же на разрыв можно производить испытание малых образцов, а также испытывать цепи, канаты, тросы и проч.

Кроме того, указанная машина позволяет производить испытания на ней различных конструкций, напр., частей мостовых ферм и перекрытий железобетонных колонн и проч.

Предмет изобретения.

1.Универсальная машина для испытания материалов и инженерных конструкций с применением двух траверс, отличающаяся тем, что обе траверсы устроены так, что они могут совершать рабочее движение но винтовым колонкам 1.

2.Форма выполнения машины но п. 1, отличающаяся тем, что для передвижения траверс 5 и 6, снабженных патронами 18 и 19, применены установленные на самих траверсах электромоторы 7

и 86, причем траверса 6 несет еще электромотор 110, служащий для создания необходимой нагрузки на испытуемый образец, и снабжена с нижней стороны на шаровой пяте, плитой 134, расположенной против подобной же плиты 135 на поршне 148 гидравлического пресса, установленного в станине 2 машины.

3.При машине по пп. 1 и 2 применение перемещаемой по рельсам 142 под нижнюю траверсу 6 тележки 141, снабженной опорами 144 и углублением для приема шаровой пяты плиты 135.

4.В машине по пп. 1 и 2 применение, для записи диаграмм, приспособления; состЬящего из укрепленного на траверсе 5 барабана 65, вращаемого жесткой передачей от нижнего патрона 19 и сматывающего с барабана 69 бумажную ленту, по| которой ходит в направляющей рамке 56 карандаш 55, соединенный при посредстве гибкой тяги и соответствующей системы передач с одним плечом рычага 49, находящимся также под противодействием или пружины 57 при измерении малых давлений, или пружины 58 при измерении больших давлений, причем другое плечо рычага 49 соединено с поршнем 41 гидравлического цилиндра 42.

5.В машине по пп. 1, 2 и 4 применение для натяжения перематываемого с барабана 65 на барабан 69 листа бумаги оттягиваемых грузами 84 и 85 гибких тяг, огибающих ролики 70 и 71 и намотанных на ролики 72 и 73 на барабанах.

6.В машине по пп. 1 и 2 применение для зажатия испытуемых образцов патронов, снабженных клиньями, имеющими прорезы, в которые могут заскакивать концы защелок 27, находящихся под действием пружин и шарнирно прикрепленных к цилиндрическим стаканам 26, которые сидят на зубчатых рейках 25, управляемых маховичками 23.