устройство для испытания материалов на прочность

Формула изобретения

Установка для испытаний материалов на прочность, содержащая гидропривод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с гидроприводом, силоизмеритель с преобразователем сигналов, один из выходов которого соединен с силоизмерителем, испытуемый образец, жестко закрепленную пассивную опору, захваты, связанные с последней и штоком силового гидроцилиндра посредством шарнирных равноплечих рычагов, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения и связан посредством гибкого вала с рычагом нагружения крутящим моментом с измерителем крутящего момента, гидропривод содержит трехпозиционный распределитель с электрическим управлением, соединенный с концевыми выключателями, а блок управления дополнительно содержит счетчик циклов, параллельно соединенный посредством набора электрических реле с концевыми выключателями, которые соединены с входами соответствующих реле времени через параллельно соединенные электрические реле, отличающееся тем, что рычаг нагружения кинематически связан с дополнительным шаговым приводом линейного перемещения, а на испытуемый образец воздействует втулка, связанная штоком с другим шаговым приводом, при этом испытания проводят в защищенной от внешней среды емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования прочностных характеристик материалов и может быть использовано для определения прочностных характеристик материалов при проведении испытаний материалов на растяжение с воздействием крутящих и изгибающих нагрузок и анализа динамики их воздействия в защищенной от внешней среды системе.

Известна установка для испытания образцов на растяжение, состоящая из силоизмерителя, соединенного шарнирно с неподвижным захватом, подвижного захвата, перемещающегося в горизонтальной плоскости с помощью ходового винта и привода, самописца, на диаграмме которого отмечается момент фотосъемки, микроскопа с прикрепленным к нему фотоаппаратом, импульсных ламп вспышек и ламп постоянного освещения, а неподвижный захват подвешивается в магнитном поле двух взаимоотталкивающих магнитов, один из которых закреплен на неподвижном захвате, другой располагается снизу, нижний магнит имеет регулированное положение относительно неподвижного захвата, сила взаимодействия взаимоотталкивающих магнитов регулируется, магнит на неподвижном захвате закреплен в центре тяжести конструкции захвата (см. авторское свидетельство №2099685; 6 G 01 N 3/08, бюл. №35, ч.2, 1997).

Признаки, совпадающие, - перемещение захватов в горизонтальной плоскости.

Причины, препятствующие поставленной задаче, - данная установка очень сложна по своей конструкции и отсутствует возможность моделировать разрыв при нагрузке крутящим и изгибающим моментами в различных средах (жидкая - газообразная) в защищенной от внешней среды системе.

Известно устройство (см. авторское свидетельство №2112230, 6 G 01 N 3/28, бюл. №15, ч.2, 1998 г.) для испытания материалов на прочность, содержащее гидропривод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с приводом, активную и пассивную опоры для образца из испытуемого материала, силоизмеритель, включающий упругую систему, и преобразователь сигналов, один из выходов которого соединен с силоизмерителем, а выходное звено привода соединено непосредственно с активной опорой, силоизмеритель - с пассивной опорой, выход блока управления привода - с вторым входом преобразователя сигналов, который формирует выходные сигналы и по следующим зависимостям:

=F/S; =(F/C),

где напряжение в образце, Па;

F - входной сигнал, поступающий от силоизмерителя, соответствующий усилию нагружения образца, Н;

S - площадь образца, м;

- деформация образца, м;

С - жесткость упругой системы силоизмерителя, Н/м.

Признаки, совпадающие: привод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с приводом, пассивная опора, испытуемый образец, силоизмеритель и преобразователь сигналов.

Причина, не позволяющая решить поставленную задачу, - в данной установке отсутствует возможность моделировать разрыв при нагрузке крутящим и изгибающим моментами в различных средах (жидкая - газообразная) в защищенной от внешней среды системе.

В качестве прототипа принимаем установку для испытаний материалов на прочность, содержащую гидропривод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с гидроприводом, силоизмеритель с преобразователем сигналов, один из выходов которого соединен с силоизмерителем, испытуемый образец, жестко закрепленную пассивную опору, захваты, связанные с последней и штоком силового гидроцилиндра посредством шарнирных равноплечих рычагов, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения и связан посредством гибкого вала с рычагом нагружения крутящим моментом с измерителем крутящего момента, гидропривод содержит трехпозиционный распределитель с электрическим управлением, соединенный с концевыми выключателями, а блок управления дополнительно содержит счетчик циклов, параллельно соединенный посредством набора электрических реле с концевыми выключателями, которые соединены с входами соответствующих реле времени через параллельно соединенные электрические реле (см. авторское свидетельство №2178161;7 G 01 N 3/08, бюл. №1, 2002).

Признаки, совпадающие: гидропривод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с гидроприводом, силоизмеритель с преобразователем сигналов, один из выходов которого соединен с силоизмерителем, испытуемый образец, жестко закрепленная пассивная опора, захваты, связанные с последней и штоком силового гидроцилиндра посредством шарнирных равноплечих рычагов, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения и связан посредством гибкого вала с рычагом нагружения крутящим моментом, гидропривод содержит трехпозиционный распределитель с электрическим управлением, соединенный с концевыми выключателями, а блок управления дополнительно содержит счетчик циклов.

Причиной, не позволяющей решить поставленную задачу, является невозможность моделировать процесс влияния различных сред (жидкость - газообразная среда) и их чередование в замкнутой системе на прочностные характеристики при разрыве различных материалов с возможностью нагружения крутящим и изгибающими моментами в защищенной от внешней среды системе.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, упрощение проведения испытаний и повышение их точности при моделировании процесса влияния различных сред (жидкость - газообразная среда) и их чередование в замкнутой емкости на прочностные характеристики различных материалов с возможностью нагружения крутящим и изгибающими моментами.

Технический результат достигается тем, что в установке для испытания материалов на прочность, содержащей гидропривод с поступательным перемещением выходного звена, блок управления приводом, выход которого соединен с гидроприводом, силоизмеритель с преобразователем сигналов, один из выходов которого соединен с силоизмерителем, испытуемый образец, жестко закрепленную пассивную опору, захваты, связанные с последней и штоком силового гидроцилиндра посредством шарнирных равноплечих рычагов, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения и связан посредством гибкого вала с рычагом нагружения крутящим моментом с измерителем крутящего момента, гидропривод содержит трехпозиционный распределитель с электрическим управлением, соединенный с концевыми выключателями, а блок управления дополнительно содержит счетчик циклов, параллельно соединенный посредством набора электрических реле с концевыми выключателями, которые соединены с входами соответствующих реле времени через параллельно соединенные электрические реле, рычаг нагружения кинематически связан с дополнительным шаговым приводом линейного перемещения, а на испытуемый образец воздействует втулка, связанная штоком с другим шаговым приводом, при этом испытания проводят в защищенной от внешней среды емкости.

Соединение рычага нагружения кинематической связью с дополнительным шаговым приводом линейного перемещения и воздействие на испытуемый образец втулки, связанной штоком с другим шаговым приводом, позволило осуществить конструктивно просто возможность проводить испытания материалов на растяжение при нагружении крутящим и изгибающим моментами, при моделировании процесса влияния различных сред (жидкость - газообразная среда) и их чередование при испытании в защищенной от внешней среды емкости на прочностные характеристики различных материалов.

Предлагаемая установка для испытания материалов на прочность поясняется чертежом.

Установка для проведения испытания материалов на прочность содержит гидропривод с поступательным перемещением выходного звена 1, блок управления приводом 2, выход которого соединен с гидроприводом 1, силоизмеритель 3 с преобразователем сигналов (не показан), один из выходов которого соединен с силоизмерителем; испытуемый образец 4, жестко закрепленную пассивную опору 6, захваты 7, связанные с последней и штоком силового гидроцилиндра 5 посредством шарнирных равноплечих рычагов 8, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения посредством гибкого вала 10 и связан с рычагом нагружения крутящим моментом 11 с измерителем крутящего момента 9, гидропривод 1 содержит трехпозиционный распределитель с электрическим управлением, соединенный с концевыми выключателями, а блок управления дополнительно содержит счетчик циклов, параллельно соединенный посредством набора электрических реле с концевыми выключателями, которые соединены с входами соответствующих реле времени через параллельно соединенные электрические реле (не показано), при этом рычаг нагружения 11 кинематически связан с дополнительным шаговым приводом линейного перемещения 12, а на испытуемый образец 4 воздействует втулка 13, связанная штоком 14 с другим шаговым приводом 15, при этом испытания проводятся в защищенной от внешней среды емкости 16.

Работает установка следующим образом: от гидропривода 1, состоящего из электропривода и насосной станции, представляющей собой гидропривод с закрытой циркуляцией жидкости и управления посредством блока управления 2, включающего распределитель с электрическим управлением, связанный электрической цепью с электрической системой управления, содержащей счетчик циклов, реле времени, задается режим испытаний. Шток силового гидроцилиндра 5 совершает возвратно-поступательные движения, - испытуемый образец 4, закрепленный в захватах 7, расположенных между жестко закрепленной опорой 6 и штоком силового гидроцилиндра 5, посредством равноплечих рычагов 8, при этом один из захватов имеет возможность осевого перемещения посредством гибкого вала 10 и имеет возможность нагружения крутящим моментом посредством рычага 11 с измерителем крутящего момента 9, связанного с дополнительным шаговым приводом линейного перемещения 12, окунается в жидкость, выдерживается требуемое время, при обратном ходе штока гидроцилиндра 5 извлекается с выдержкой в газообразную среду (цикл может повторяться), затем по истечении требуемого количества циклов подвергается разрыву, усилие разрыва замеряется датчиками давления и фиксируется записывающим устройством (не показано), при этом на испытуемый образец 4 имеет возможность воздействовать втулка 13, связанная штоком 14 с другим шаговым приводом 15, создавая изгибающий момент, при этом испытания проводятся в защищенной от внешней среды емкости 16.

Данная установка применяется для проведения испытаний материалов на растяжение с высокой точностью испытаний за счет обеспечения возможности моделирования одновременного нагружения испытуемого материала как усилием растяжения, так и воздействия крутящего и изгибающего моментов, как статического, так и динамического характера в условиях влияния газообразной и жидкой среды при их чередовании в различных вариациях.