Машина разрывная учебная
Полезная модель направлена на повышение степени надежности оборудования для обеспечения качества учебного процесса с одновременным увеличением функциональных возможностей разрывной машины. В машине разрывной, содержащей нагружающее устройство, включающее силовую раму с приводом перемещения, датчиками усилия нагрузки и линейного перемещения с встроенными блоками управления, измерения силы и удлинения испытуемого образца, активный и пассивный захваты, согласно полезной модели, нагружающее устройство выполнено замкнутого типа с верхней подвижной траверсой, связанной с винтовыми передачами и нижней рабочей неподвижной траверсой закрепленной на станине, на которой параллельно винтовым передачам установлены стойки при этом активный и пассивный схваты выполнены съемными с возможностью их замены на столики, а в верхней части нагружающего устройства установлена плита, скрепляющая винтовые передачи и стойки. При этом привод перемещения траверсы нагружающего устройства выполнен на базе электродвигателя постоянного тока связанного с тахогенератором, установленным на кронштейнах. Целесообразно все элементы конструкции закрыть крышками, а винтовые передачи - снабдить гофрированными кожухами. Машина подключена к ПЭВМ и оснащена пультом управления.
Полезная модель относится к испытательной технике, преимущественно к машинам, применяемых для механических характеристик материалов, в частности, для испытания образцов на разрыв материалов при растяжении и может быть использована для изучения курсов "Сопротивление материалов" и "Детали машин" для лабораторного практикума в высших и средних специальных учебных заведениях.
Известна машина испытательная разрывная (RU, №2194264 «Машина испытательная разрывная», кл. G 01 N 3/08, 2002 г.), содержащая нагружающее устройство, включающее силовую раму, активный и пассивный захваты, привод нагружения, датчик силы, датчик удлинения образца, электрический блок измерения силы и блок измерения удлинения образца. Датчик удлинения образца выполнен в виде устройства, состоящего из блока электромеханического винтового привода, упругоподатливой на изгиб балочки с наклеенными тензорезисторамии кругового многооборотного растрового электрического датчика. Винтовой привод закреплен на силовой раме параллельно силовой оси машины. Двигатель винтового привода электрически соединен с тензорезистрами балочки. Растровый датчик электрически соединен с блоком измерения удлинения испытываемого образца.
Однако известная разрывная машина недостаточно наглядная для использования ее в лабораторной практике в учебных процессах. Кроме того, данная машина не достаточно прочна и при повышении нагрузки во время испытаний может произойти ее поломка, что не безопасно для персонала проводящего испытания. Наличие открытых подвижных деталей ведет к повышенной их загрязненности, что также снижает безопасность проведения лабораторных работ в учебных заведениях. Данная машина рассчитана только
для испытания материала на разрыв, что значительно снижает ее функциональные возможности.
Задачей создания полезной модели является повышение степени надежности оборудования для обеспечения качества учебного процесса с одновременным увеличением функциональных возможностей разрывной машины.
Поставленная задача достигается тем, что в машине разрывной, содержащей нагружающее устройство, включающее силовую раму с приводом перемещения, датчиками усилия нагрузки и линейного перемещения с встроенными блоками управления, измерения силы и удлинения испытуемого образца, активный и пассивный захваты, согласно полезной модели, нагружающее устройство выполнено замкнутого типа с верхней подвижной траверсой, связанной с винтовыми передачами и нижней рабочей неподвижной траверсой закрепленной на станине, на которой параллельно винтовым передачам установлены стойки при этом активный и пассивный захваты выполнены съемными с возможностью их замены на столики, а в верхней части нагружающего устройства установлена плита, скрепляющая винтовые передачи и стойки. При этом привод перемещения траверсы нагружающего устройства выполнен на базе электродвигателя постоянного тока связанного с тахогенератором, установленным на кронштейнах. Целесообразно все элементы конструкции закрыть крышками, а винтовые передачи - снабдить гофрированными кожухами. Машина подключена к ПЭВМ и оснащена пультом управления.
Такая принципиальная схема обеспечивает многофункциональность, точность и наглядность предлагаемой полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен внешний вид машины разрывной, на фиг.2 - вид машины разрывной без защитных крышек.
Машина разрывная содержит нагружающее устройство, выполненное замкнутого типа с верхней подвижной траверсой 1, связанной гайками с винтовыми
передачами 2 и нижней рабочей неподвижной траверсой 3 закрепленной на станине 4, на которой параллельно винтовым передачам 2 установлены стойки 5. На траверсе 1 укреплен активный захват 6, а на траверсе 3 - пассивный захват 7 (для проведения испытания на растяжение) захваты 6 и 7 выполнены съемными, с возможностью их замены на столики (для проведения испытания на сжатие). В верхней части нагружающего устройства для обеспечения повышенной жесткости установлена плита 8, скрепляющая винтовые передачи 2 и стойки 5. На станине 4 установлены неподвижная траверса 3, электродвигатель 9 перемещения подвижной траверсы 1 с волновым редуктором, а также винтовые передачи 2 и стойки 5. При этом привод перемещения траверсы 1 нагружающего устройства выполненный на базе электродвигателя 9 постоянного тока и связан с тахогенератором 10, установленным на кронштейнах. Все элементы конструкции разрывной машины закрыты крышками 11, а винтовые передачи 2 - закрыты гофрированными кожухами 12, обеспечивающими защиту элементов конструкции от грязи. Машина подключена к ПЭВМ 13 и оснащена пультом управления 14. Для обеспечения управления работой машины она оснащена датчиками усилия нагрузки и линейного перемещения с встроенными блоками управления, измерения силы и удлинения испытуемого образца.
Машина разрывная работает следующим образом.
При испытании на растяжение образец 15 из исследуемого материала (металлы, твердые пластмассы, композиты и т.д.) прочно закрепляют концами (головками) в захватах 6 и 7 испытательной машины и подвергают непрерывному, плавному деформированию до разрушения. Подвижная траверса 1 будет перемещаться вверх с помощью винтовых передач 2. Для обеспечения надежности проведения эксперимента и исключения травматизма машина оснащена стойками 5, которые усиливают жесткость конструкции в целом и повышают ее надежность. Во время. проведения эксперимента происходит регистрация зависимости между растягивающей нагрузкой и удлинением расчетной части образца в виде диаграммы растяжения образца 15.
Для проведения испытания материала на растяжение берут образцы цилиндрической формы с диаметром рабочей части не более 8 мм, или плоские образцы толщиной не более 10 мм. Машина обеспечивает измерение:
- значения линейного перемещения подвижной траверсы 1;
- значение текущего усилия нагрузки Fтек.;
- значения максимального усилия нагрузки Fмакс ;
- значения усилия нагрузки Рразр.
Использование разрывной машины совместно с IBM-совместимой с ПЭВМ 13 и обеспечивает построение графиков зависимости деформации от усилия нагрузки на дисплее ПЭВМ через стандартный интерфейс RS232 при растяжении или сжатии образца силой до 20 кН при скорости нагружения 0,5-60 мм/мин, при этом машина развивает полную мощность при растяжении и сжатии на скорости перемещения подвижной траверсы 1 более 0,9 мм/мин.
Пульт 14 местного управления установлен на боковой стенке машины. На пульте 14 расположены кнопки "вверх", "вниз", "стоп"; "предельное усилие" "+" и "-".,"скорость" "+" и "-" "перемещение обнулить" и "аварийный стоп", а также светодиоды для индикации включения соответствующего режима и жидкокристаллический дисплей.
Привод перемещения траверсы 1 нагружающего устройства - электромеханический, выполнен на базе электродвигателя 9 постоянного тока с тахогенератором 10, обеспечивающим регулирование и стабилизацию скорости в заданном диапазоне.
Машина снабжена также программными и аварийными концевыми выключателями (на рис. не показано), предназначенными для остановки подвижной траверсы 1 при достижении верхнего и нижнего пределов движения.
Управление работой комплекса и связь с ПЭВМ производится с помощью встроенного блока управления (В блоке управления размещены также источники питания устройства нагружающего.
Блок управления содержит соответствующие электронные схемы, позволяющие: управлять направлением и скоростью вращения электродвигателей нагружающего устройства, обрабатывать и измерять сигналы с нагружающего устройства, осуществлять связь с внешней ЭВМ.
При измерении усилия аналоговый сигнал с датчика усилия и поступает на нормирующий усилитель и через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) подается для обработки на контроллер. Контроллер обеспечивает измерение текущего усилия Fтек , а также, предварительную установку значений предельного усилия Fпред. для данного опыта, при достижении которого привод автоматически останавливается.
При измерении линейного перемещения импульсные сигналы поступают на контроллер блока управления, который обеспечивает измерение перемещения.
При управлении приводом сигналы управления формируются контроллером в зависимости от установленного значения заданной скорости. Реверсирование двигателя 9 осуществляется изменением полярности напряжения питания.
При замене захватов 6 и 7 на столики позволит провести испытание образцов материала на сжатие. При испытании на сжатие возможно определение предела пропорциональности, предела упругости, предела текучести, предела прочности при сжатии. Условия, которые должны соблюдаться при испытании на сжатие те же, что и при испытании на растяжение, но предъявляются более высокие требования к центрированию образца 15 и отсутствие взаимного перекоса опорных столиков, передающих усилие на образец 15.
Машина разрывная в настоящее время находится на стадии опытного образца, готовится серийное производство.
1. Машина разрывная, содержащая нагружающее устройство, включающее силовую раму с приводом перемещения, датчиками усилия нагрузки и линейного перемещения с встроенными блоками управления, измерения силы и удлинения испытуемого образца, активный и пассивный захваты, отличающаяся тем, что нагружающее устройство выполнено замкнутого типа с верхней подвижной траверсой, связанной с винтовыми передачами и нижней рабочей неподвижной траверсой, закрепленной на станине, на которой параллельно винтовым передачам установлены стойки, при этом активный и пассивный схваты выполнены съемными с возможностью их замены на столики, а в верхней части нагружающего установлена плита, скрепляющая винтовые передачи и стойки.
2. Машина разрывная по п.1, отличающаяся тем, что привод перемещения траверсы нагружающего устройства выполнен на базе электродвигателя постоянного тока связанного с тахогенератором, установленным на кронштейнах.
3. Машина разрывная по п.1, отличающаяся тем, что все элементы конструкции закрыты крышками.
4. Машина разрывная по п.1, отличающаяся тем, что винтовые передачи снабжены гофрированными кожухами.
5. Машина разрывная по п.1, отличающаяся тем, что она подключена к ПЭВМ.
6. Машина разрывная по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена пультом управления.
