Установка для испытания образцовНА СТАТичЕСКиЕ и диНАМичЕСКиЕНАгРузКи Советский патент 1981 года по МПК G01M7/00 G01N3/10 G01N3/307 G01N3/36 

1

Изобретение относится к механическим испытаниям образцов, в частности к исследованию прочностных свойств образцов при статических и динамических видах нагружения.

Известна установка для высокоскоростных испытаний материалов, содержащая силовой цилиндр с поршнем, шток которого соединен с испытываемым образцом, клапан с большим проходным сечением, источник давления и систему управления 1.

Недостатком этой установки является то, что в ней отсутствует возможность проведения циклических испытаний образцов.

Наиболее близким к изобретению по технической суш,ности является установка для испытания образцов на статические и динамические нагрузки, содержашая источник давления, подключенный к нему через распределительный золотник силовой цилиндр с поршнем, шток которого соединен с захватом для испытываемого образца, и программное устройство для управления приводом золотника. Установка позволяет проводить циклические испытания образцов 2.

Недостатком данной установки является то, что на ней нельзя производить высокоскоростное нагружение на образец вследствие того, что распределительный золотник имеет небольшое проходное отверстие.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей установки.

Цель достигается тем, что установка снабжена дополнительной магистралью, соединяющей источник давления с рабочей полостью цилиндра, и установленным соосно с плунжером золотника клапаном для перекрытия этой магистрали, плунжер золотнйка установлен в клапане с возможностью осевого перемещения относительно него и выполнен с расположенным на его конце упором, служащим для открывания клапана при создании высокоскоростной нагрузки на образец, и центральным каналом для подвода рабочего тела в рабочую полость цилиндра и сброса его в атмосферу, при этом проходное сечение дополнительной магистрали больще сечения центрального канала плунжера золотника.

На чертеже схематически изображена предлагаемая установка.

Установка содержит силовую раму 1 с тензометрическим динамометром 2, установленный на ней силовой цилиндр 3, а именно пневмоцилиндр, связанный через распределительный золотник 4 с источником давления в виде ресивера 5, программное устройство, состоящее из задатчика 6 режима нагружения, схемы 7 сравнения, усилителей 8 и 9, привода 10 золотника и привода 11 втулки 12. Силовой цилиндр 3 содержит поршен 13, жестко связанный со штоком 14 для передачи усилий на испытываемый образец 15 через захват (на чертеже не показан). В силовом цилиндре 3 выполнено входное отверстие 16 большого сечения в рабочую полость 17. С цилиндром 3 соединен вспомогательный цилиндр 18, служаший для торможения и реверсирования хода поршня 13. Вспомогательный цилиндр 18 содержит поршень 19, жестко связанный с запирающим элементом 20, и пружину 21. Распределительный золотник 4 содержит плунжер 22 с каналом 23 для связи вспомогательного цилиндра 18 и надпоршневой полости 24 цилиндра 3 через трубопроводы 25 и 26, каналы 27 и 28 корпуса распределительного золотника 4, канал 29 втулки 12 с ресивером 5 и через трубопроводы 25 и 26 и канал 31 корпуса распределительного золотника 4 с атмосферой. В плунжере 22 выполнен также центральный канал 32 для связи рабочей полости 17 через каналы 27-29 и магистраль 30 с ресивером 5 и через канал 33 корпуса распределительного золотника 4 с атмосферой. Соосно с плунжером установлен клапан 34 для перекрытия под действием пружины 35 магистрали 30, взаимодействующий своим торцом 36 с упором 37 плунжера 22. Установка работает следующим образом. В исходном состоянии рабочая полость 17 цилиндра 3 соединена с атмосферой через центральный канал 32 плунжера 22 и канал 33. Втулки 12 перекрывает канал 28 и не пропускает сжатый воздух в канал 27. В зависимости от программы, заложенной в задатчике 6, установка может работать в трех режимах нагружения: статическом, высокоскоростном и циклическом. Рабочий цикл при статических испытаниях происходит в следующей последовательности. В соответствии с заданной программой приводом 10 золотника плунжер 22 перемещается в положение, при котором центральный канал 32 совпадает с нижним отверстием канала 27. Втулка 12 приводом II перемещается в такое положение, при котором каналы 28 и 29 перекрываются. Сжатый воздух поступает на магистрали 30, каналам 28, 27, 32 из ресивера 5 в рабочую полость 17 цилиндра 3. Порщень 13 перемещается вверх до тех пор, пока сигнал обратной связи, поступающий с тензометрического динамометра 2 в схему 7 сравнения, не совпадает с сигналом, поступающим из задатчика 6. Рабочий цикл при высокоскоростном нагружении образца происходит следующим образом. В соответствии с заданной программой производится предварительное статическое нагружение в порядке, описанном выше. После этого привод 10 золотника перемещает плунжер 22 таким образом, что своим упором 37 он поднимает клапан 34, тем самым открывая магистраль 30. Сжатый воздух по магистрали 30 быстро поступает в рабочую полость 17 цилиндра 3. Происходит высокоскоростное нагружение образца. После нагружения плунжер 22 возвращается в исходное положение. Клапан 34 под действием пружины 35 перекрывает магистраль 30, а рабочая полость 17 цилиндра 3 соединяется по каналам 32, 33 с атмосферой. Сжатый воздух по магистрали 30 и каналам 28, 29, 27, 23 и трубопроводам 25 и 26 поступает во вспомогательный цилиндр 18 и надпорщневую полость 24 цилиндра 3. В связи с тем, что сечение трубопровода 25, связывающего его с надпоршневой полостью 24, меньше, чем сечение трубопровода 25, связывающего его же сю вспомогательным цилиндром 18, под поршнем 19 создается избыточное давление, под действием которого поршень 19, преодолевая сопротивление пружины 21, запирающим элементом 20 закрывает вспомогательный цилиндр 18. Сжатый воздух поступает р надпоршневую полость 24 цилиндра 3 и своим давлением плавно тормозит поршень 13, а затем возвращает его в исходное положение. После этого, втулка 12 перекрывает канал 28, а плунжер 22 перемещается до совпадения канала 23 с трубопроводом 26 и каналом 31 и из надпоршневой полости 24 происходит стравливание сжатого воздуха в атмосферу. Циклическое нагружение образца осуществляется путем перемещения плунжера 22 с необходимой частотой приводом 10 золотника 4. Происходит попеременное наполнение и опорожнение рабочей полости 17 и надпоршневой полости 24. Формула изобретения Установка для испытания образцов на статические и динамические нагрузки, содержащая источник давления, подключенный к нему через распределительный золотник силовой цилиндр с поршнем, шток которого соединен с захватом для испытываемого образца, и программное устройство для управления приводом золотника, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена дополнительной магистралью, соединяющей источник давления с рабочей полостью цилиндра, и установленным соосно с плунжером золотника клапаном для перекрытия этой магистрали, плунжер золотника установлен в клапане с возможностью осевого перемещения относительно него и выполнен с расположенным на его конце упором, служащим для открывания клапана при создании высокоскоростной нагрузки на образец, и центральным каналом для подвода рабочего тела в рабочую полость цилиндра и сброса его в атмосферу, при этом

проходное сечение дополнительной магистрали больще сечения центрального канала плунжера золотника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Алексюк М. М. Установка для кратковременных испытаний материалов. «Проблемы прочности, 1969, № 2, с. 88-91.

2.А. Review of Advanced Electrohudravlic Systems for Fatigue Tecting by keith P. Zell MTS Systems Corporation Minneapolis, Minnesota, 1971 (прототип).