Рычажно-рамная испытательная установка
Полезная модель относится к строительству, а именно к установкам для научных и/или производственных испытаний крупномасштабных моделей и натурных образцов строительных, мостовых и тому подобных конструкций на поперечный изгиб.
Технический результат заключается:
- в обеспечении минимальной площади, занимаемой установкой, вследствие малой глубины в плане рамы с рычагом;
- в безопасности конструкции с нижним расположением рычага, когда исключается возможность падения рычага после разрушения испытываемой конструкции;
- в минимизации нагрузки, передаваемой испытательной установкой на ее опоры.
Поставленный результат достигается тем, что в установка включает замкнутую прямоугольную раму, в вертикальной плоскости которой продольно установлен рычаг, проходящий в зазор одной из стоек рамы, шарнирная опорная точка которого с помощью стержней прикреплена к нижнему ригелю и стойке рамы, при этом выше на стойках рамы закреплены опорные столики для испытываемой конструкции, с установленными над и под ней съемными траверсами и съемными тяжами, при этом между верхней съемной траверсой и верхним ригелем дополнительно установлен съемный гидравлический домкрат для создания комбинированного сложного нагружения.
Полезная модель относится к строительству, а именно к установкам для научных и/или производственных испытаний крупномасштабных моделей и натурных образцов строительных, мостовых и тому подобных конструкций на поперечный изгиб.
Известна схема рычажного пресса для испытания асфальтобетонных балочек (Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов - Пособие к СНиП 3.06.03-85, п.7.13), содержащая рычаг 2-го рода, у которого точки приложения сил располагаются по одну сторону от точки опоры.
Известна схема рычажного устройства для определения деформаций ползучести при нагреве, содержащая поперечно расположенный рычаг 1-го рода, у которого точка опоры располагается между точками приложения сил (ГОСТ 24544-81
Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести, Приложение 1),
Известна схема загружения при испытании конструкций с применением рычагов, содержащая рычаг 2-го рода (Учебное пособие, авт. Долидзе Д.Е. Испытание зданий и сооружений, с.143)
Недостатками подобных схем рычажных установок для испытания крупномасштабных моделей и натурных образцов конструкций являются их громоздкость, в особенности при поперечном расположении рычага, и создаваемые рычагом большие усилия в опорной точке, которые должны восприниматься анкерными устройствами, обычно прикрепляемыми к специальному силовому полу, устраиваемому на грунте.
Задача данной полезной модели заключается в создании компактной и безопасной рычажно-рамной испытательной установки, развивающей усилие N в несколько сотен кН и передающей при этом на собственные опоры и анкерные устройства на порядок меньшие нагрузки.
Технический результат заключается:
- в обеспечении минимальной площади, занимаемой установкой, вследствие малой глубины в плане рамы с рычагом;
- в безопасности конструкции с нижним расположением рычага, когда исключается возможность падения рычага после разрушения испытываемой конструкции;
- в минимизации нагрузки, передаваемой испытательной установкой на ее опоры.
Поставленный результат достигается тем, что в установка включает замкнутую прямоугольную раму, в вертикальной плоскости которой продольно установлен рычаг, проходящий в зазор одной из стоек рамы, шарнирная опорная точка которого с помощью стержней прикреплена к нижнему ригелю и стойке рамы, при этом выше на стойках рамы закреплены опорные столики для испытываемой конструкции, с установленными над и под ней съемными траверсами и съемными тяжами, при этом между верхней съемной траверсой и верхним ригелем дополнительно установлен съемный гидравлический домкрат для создания комбинированного сложного нагружения.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема устройства с комбинированным загруженном.
Рычажно-рамная испытательная установка (фиг.1) содержит рычаг 2-го рода 1, имеющий большее плечо l1 груза P и меньшее плечо l2 создаваемой им испытательной силы N. Рычаг установлен в прямоугольную замкнутую раму с двумя стойками 2 и 3, верхним и нижним ригелями 4 и 5 длиной l. Предпочтительно жесткое соединение ригелей со стойками, но для упрощения сборки или демонтажа установки можно также выполнять шарнирным соединение концов одного из ригелей с обеими стойками 2, 3.
Рычаг располагается в одной вертикальной плоскости с рамой и испытываемым изгибаемым элементом 6, опорами для которого являются столики 7 и 8, прикрепленные к стойкам рамы.
Для обеспечения проектного положения и устойчивости плоской формы деформирования рычага стойка рамы 3 выполняется двухветвенной, рычаг проходит в зазор между ветвями этой стойки.
Рычаг 1 может располагаться над испытываемым изгибаемым элементом 6 или под ним. Более безопасным и технологичным является нижнее расположение рычага (фиг. 1, фиг. 2). Шарнирная опорная точка поворота рычага О создается в месте пересечения двух стержней 9 и 10, прикрепляемых соответственно к стойке 2 и нижнему 5 или верхнему 4 ригелю рамы при соответствующем верхнем или нижнем расположении рычага.
Для исключения падения рычага после разрушения испытываемой конструкции возле конца большего плеча l1 под ним установлена регулируемая по высоте страховочная опора 11 с зазором, несколько превышающим возможное перемещение конца рычага вследствие прогиба загружаемого образца под нагрузкой.
Испытываемый образец устанавливается на столики, затем на него в необходимых точках навешиваются стержни, передающие нагрузку от рычага.
Испытательная нагрузка N, создаваемая предложенной установкой, может оставаться постоянной на протяжении всего длительного испытания, но ее можно также в нужный момент увеличить или уменьшить, увеличивая или уменьшая груз P на конце большего плеча l1.
Конструкция установки позволяет также создавать комбинированное сложное нагружение (фиг. 2), когда часть испытательной нагрузки N, создаваемая с использованием рычага 1, остается постоянной, а другая часть Nд, создаваемая гидравлическим домкратом 12 с упором в верхний ригель 4 рамы и прикладываемая к испытываемой конструкции через траверсу 13, может плавно или ступенчато увеличиваться вплоть до наступления разрушения конструкции.
На фиг. 1 постоянная испытательная нагрузка N передается непосредственно на испытываемую конструкцию 6 в середине ее пролета через тяж 14. На фиг. 2 изображена возможная передача этой нагрузки на две или несколько точек через траверсу 15 и тяжи 16-18.
Простая модификация предлагаемой установки позволяет использовать ее также для длительных испытаний на ползучесть или длительную прочность образцов материалов при сжатии или растяжении.
Расстояние между опорами (стойками рамы 2 и 3) l принимается в соответствии с длиной испытываемой конструкции. Передаточное число рычага К, равное отношению максимальной испытательной нагрузки N к весу груза P, выбирается с учетом количества и типа используемых грузов и удобства загружения платформы, подвешенной к концу рычага. При этом следует учитывать, что слишком большое передаточное число К приводит к большим перемещениям рычага вследствие прогиба испытываемой конструкции и увеличивает габариты установки (длину рычага l1+l2), поскольку для рычага 2-го рода оно равно
Отрывающее усилие RA (фиг. 1) в опоре стойки 2 не возникает, если для длины короткого плеча рычага 1 выполняется условие,
где G - суммарный собственный вес испытываемой конструкции и всех элементов испытательной установки (стоек и ригелей рамы, рычага, соединительных элементов, траверс, домкратов, приборов и проч.).
Отсутствие отрывающего усилия RA под стойкой рамы 2 уменьшает давление RВ испытательной установки на ее опору под стойкой 3, которое в таком случае не превышает значения суммарного веса G+Р.
Для традиционных рычажных испытательных установок с поперечным расположением рычага и его опорной точкой О, не связанной с опорными конструкциями установки, суммарное давление на опоры, равное G+N, и анкерное выдергивающее усилие, равное N-P, на порядок больше.
Предложенная рычажно-рамная испытательная установка позволяет отказаться от устройства специального силового пола, что дает возможность разместить ее на междуэтажном перекрытии здания, рассчитанном на небольшую полезную нагрузку.
Рычажно-рамная испытательная установка, включающая замкнутую прямоугольную раму, в вертикальной плоскости которой продольно установлен рычаг, проходящий в зазор одной из стоек рамы, шарнирная опорная точка которого с помощью стержней прикреплена к нижнему ригелю и стойке рамы, при этом выше на стойках рамы закреплены опорные столики для испытываемой конструкции с установленными над и под ней съемными траверсами и съемными тяжами, при этом между верхней съемной траверсой и верхним ригелем дополнительно установлен съемный гидравлический домкрат для создания комбинированного сложного нагружения.
