Пресс испытательный малогабаритный и силовозбудитель такого пресса

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности, к малогабаритным устройствам для механических испытаний на сжатие образцов - кубов и кернов (цилиндров) из бетона по ГОСТ 10180 и ГОСТ 28570 и других строительных материалов на объектах строительства, при обследовании зданий и сооружений, в заводских и передвижных лабораториях. Задачей полезной модели является снижение массы, уменьшение габаритов, снижение расхода рабочей жидкости (масла), повышение жесткости конструкции, повышение точности измерения и безопасности работы с прессом. Пресс испытательный малогабаритный содержит силовую раму в виде связанных между собой посредством разъемного цилиндрического корпуса верхней и нижней плиты, верхнюю и нижнюю опорные плиты, верхняя опорная плита связана с силовозбудителем, соединенным с приводом, а вторая с винтом, установленным с возможностью вращения и поступательного перемещения в нижней опорной плите силовой рамы. Силовозбудитель с приводом размещен в верхней части пресса. В корпусе выполнены окна, снабженные, по крайней мере, одной сдвижной защитной магнитной шторкой. На верхней плите установлен электронный блок. Силовозбудитель может приводиться вручную или может быть снабжен электрическим приводом. Силовозбудитель содержит вертикально расположенный рабочий гидроцилиндр с поршнем, снабжен двумя параллельно и горизонтально расположенными гидроцилиндрами, образующими с рабочим гидроцилиндром замкнутую гидросистему, при этом гидроцилиндры связаны с приводом через редуктор. В гидроцилиндрах размещены элементы для контроля положения поршней в начальном и конечном положениях, выполненные в виде магниторезисторов.

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности, к малогабаритным устройствам для механических испытаний на сжатие образцов - кубов и кернов (цилиндров) из бетона по ГОСТ 10180 и ГОСТ 28570 и других строительных материалов на объектах строительства, при обследовании зданий и сооружений, в заводских и передвижных лабораториях.

Наиболее близким к заявляемым объектам - прессу испытательному и силовозбудителю пресса испытательного - является пресс испытательный гидравлический малогабаритный ПГМ-100МГ4, выпускаемый ООО «СКБ Стройприбор», г.Челябинск http://www.stroypribor.ru/produkt/catalog/beton/beton_7.html (см. фиг.1).

Указанный гидравлический пресс и силовозбудитель для этого пресса выбраны в качестве прототипов (ближайших аналогов) для заявляемых устройств.

Пресс содержит силовую раму, образованну основанием (нижняя плита) и упорной траверсой (верхняя плита), связанных посредством четырех массивных стоек, закрепленных на траверсе гайками. Стойки расположены по углам основания и упорной траверсы. Под основанием размещен гидронасос с электроприводом. На основании размещен рабочий цилиндр с поршнем и нижней опорной плитой, а также смонтированы датчик перемещения и концевой выключатель предельного хода поршня. На упорной траверсе смонтирован силовой винт, имеющий ручной привод, с верхней опорной плитой и пульт управления (электронный блок).

Силовозбудитель выполнен в виде рабочего цилиндра (гидроцилиндра). Силовозбудитель включает размещенную под основанием насосную станцию (гидронасос с масляным баком) с электроприводом и блоком управления.

Испытываемый образец устанавливают на нижней опорной плите. Вращением вручную силового винта верхнюю опорную плиту опускают до контакта с образцом. Затем включают привод силовозбудителя, перемещающего нижнюю опорную плиту вверх до разрушения испытываемого образца.

На дисплее электронного блока отображаются результаты испытания.

Вес пресса гидравлического составляет порядка 60 кг.

К недостаткам известного пресса испытательного малогабаритного можно отнести следующие.

Значительные масса и габариты пресса, обусловленные наличием массивных стоек, закрепленных гайками, соединяющих массивные плиты (траверсу и основание).

При проведении измерения в момент резкого снятия нагрузки (момент разрушения образца) наблюдается эффект «подпрыгивания» пресса: резкое перемещение вверх нижней опорной плиты и ее ударение о верхнюю опорную плиту, что приводит к вибрациям в прессе, отрицательно сказываясь на качестве измерения, устойчивости конструкции и безопасности оператора.

Кроме того, силовозбудитель, расположенный под основанием, находится на значительном удалении от электронного блока, размещенного на упорной траверсе, требуемые элементы связи между ними имеют, большую протяженность и подвергаются негативным воздействиям (попадание масла, вибрации и др.).

К недостаткам прототипа, выбранного для второго заявляемого объекта (части пресса испытательного малогабаритного) - силовозбудителя, можно отнести то, что он также имеет большие габариты и массу, в значительной степени обусловленные наличием масляной станции. Количество используемого масла значительно превосходит необходимый минимум.

Задачей настоящей полезной модели, в отношении конструкции пресса испытательного, является снижение массы, уменьшение габаритов при одновременном повышении его жесткости, повышение точности измерения и безопасности работы с прессом.

В результате решения поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:

- снижение габаритов и массы пресса при одновременном повышении жесткости конструкции за счет замены массивных стоек силовой рамы, размещаемых за пределами рабочей зоны пресса, на кольцевой (трубчатый) корпус, охватывающий по периметру рабочую зону пресса; величина нагрузки, воспринимаемая корпусом такая же как и у аналога, но она равномерно распределена по контуру, охватывающему рабочую зону пресса.

- обеспечение возможности поглощения освобождаемой при разрушении образца энергии основанием, на котором установлен пресс, за счет изменения направления приложения разрушающего усилия от силовозбудителя к испытываемому образцу сверху вниз;

- отказ от протяженных линий связи между силовозбудителем и электронным блоком за счет размещения силовозбудителя в верхней части пресса рядом с электронным блоком;

- расширение области применения за счет обеспечения возможности использования не только электрического привода силовозбудителя, но и ручного привода.

Задачей второго заявляемого объекта - силовозбудителя - также является снижение массы, уменьшение габаритов, снижение расхода рабочей жидкости (масла), а также обеспечение возможности использования ручного привода.

Техническим результатом второго заявляемого объекта - силовозбудителя пресса испытательного является снижение массы и габаритов за счет использования гидроцилиндров с замкнутым контуром.

Кроме того, за счет применения двух дополнительных гидроцилиндров и редуктора обеспечивается возможность создания необходимого хода поршня рабочего гидроцилиндра при снижении крутящего момента на редукторе, что помимо облегчения работы привода силовозбудителя обеспечивает возможность использования ручного привода, значительно удешевляющего пресс, а также позволяет применять его при отсутствии сетевого электроснабжения.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в прессе испытательном, включающем силовую раму в виде связанных между собой верхней и нижней плиты, верхнюю и нижнюю опорные плиты, одна из которых связана с силовозбудителем, соединенным с приводом, а вторая с винтом, установленным с возможностью вращения и поступательного перемещения в одной из плит силовой рамы, согласно полезной модели, силовозбудитель с приводом размещен в верхней части пресса и связан с верхней опорной плитой, винт связан с нижней опорной плитой, при этом верхняя и нижняя плиты связаны между собой посредством цилиндрического корпуса.

В корпусе выполнены окна, снабженные, по крайней мере, одной сдвижной защитной магнитной шторкой.

На верхней плите установлен электронный блок.

Привод выполнен ручным или электрическим.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что силовозбудитель пресса испытательного, включающий вертикально расположенный рабочий гидроцилиндр с поршнем, согласно полезной модели, снабжен двумя параллельно и горизонтально расположенными гидроцилиндрами, образующими с рабочим гидроцилиндром замкнутую гидросистему, при этом гидроцилиндры через редуктор связаны с приводом.

В гидроцилиндрах размещены элементы для контроля положения поршней в начальном и конечном положениях, выполненные в виде магниторезисторов.

В заявляемой конструкции пресса испытательного для механических испытаний образцов на сжатие цилиндрический корпус заменяет массивные стойки. С одной стороны, это позволяет равномерно распределять нагрузку по кольцу, что повышает жесткость рамы и положительно сказывается на точности измерения и долговечности конструкции.

С другой стороны, при одинаковых усилиях корпус, выполненный из толстостенной трубы, хотя и будет иметь массу, сопоставимую с массой стоек, но будет радиально охватывать рабочую зону пресса. Появляется возможность снизить массу силовой рамы за счет исключения в верхней и нижней плитах угловых или боковых элементов, ранее предназначенных для крепления стоек. Это позволяет значительно снизить массу и габаритные размеры пресса.

Размещение силовозбудителя с приводом не снизу, а в верхней плите обеспечивает приложение нагрузки к образцу сверху вниз. При разрушении образца высвобождаемая энергия направлена сверху вниз к основанию, на котором установлен пресс. Основание поглощает энергию, подскок и вибрации устраняются, повышается устойчивость пресса и безопасность оператора.

Кроме того, такое размещение силовозбудителя позволяет приблизить его привод к электронному блоку. Отпадает необходимость в длинных линиях связи.

Размещение силовозбудителя в верхней плите позволяет использовать не только электропривод, но и ручной привод, размещенный на удобной для оператора высоте.

Введение редуктора обеспечивает снижение усилия, прикладываемого к рукоятке привода (ручной привод), что повышает эксплуатационные качества устройства.

Наличие элементов для контроля положения поршней, выполненных в виде магниторезисторов, связанных с электронным блоком, повышает надежность работы устройства и срок эксплуатации, благодаря тому, что магниторезисторы изменяют свое электрическое сопротивление при нахождении поршней в крайних положениях, электронный блок фиксирует это изменение и выводит на дисплей текстовое предупреждение о возникших перегрузках в работе поршней (ручной привод), либо останавливает работу электрического привода.

Проведенные патентные исследования не выявили аналогичных конструкций прессов испытательных, что позволяет считать, что полезная модель соответствует критерию «новизна».

Заявляемый пресс соответствует критерию «промышленная применимость».

Ниже приведен один из вариантов осуществления настоящей полезной модели. Данный пример приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид пресса испытательного гидравлического малогабаритного ПГМ-100МГ4, выпускаемого ООО «СКБ Стройприбор» (прототип), на фиг.2 - общий вид пресса испытательного с ручным приводом, на фиг.3 - общий вид пресса испытательного с электрическим приводом, на фиг.4 - верхняя часть пресса испытательного (продольный разрез), на фиг.5 - вид сверху силовозбудителя с приводом (продольный разрез траверсы).

Пресс испытательный содержит силовую раму и силовозбудитель.

Силовая рама пресса образована связанными жестко между собой нижней плитой 1, верхней траверсой 2 (верхняя плита) и корпусом 3, изготовленным из двух половин толстостенной металлической трубы. В корпусе 3 выполнены окна 4, обеспечивающие доступ к рабочей зоне пресса. Указанные окна 4 снабжены сдвижными защитными магнитными шторками 5.

На траверсе 2 установлен силовозбудитель, представляющий собой вертикальный рабочий гидроцилиндр 6 с поршнем 7 (см. фиг.5), связанный посредством образованных в траверсе 2 каналов с двумя параллельно и горизонтально расположенными гидроцилиндрами 8 и 9. Полости рабочего гидроцилиндра 6 силовозбудителя и гидроцилиндров 8 и 9 образуют единое замкнутое пространство, рассчитанное таким образом, что находящийся там объем рабочей жидкости (масла) обеспечивает необходимое перемещение поршня 7 рабочего гидроцилиндра 6 силовозбудителя, но при этом имеет минимальный объем.

На поршне 7 рабочего гидроцилиндра 6 через сферическую опору закреплена верхняя опорная плита 10.

Поршни 11 и 12 гидроцилиндров 8 и 9 выполнены полыми и соединенными посредством резьбового соединения с приводными винтами 13 и 14, взаимодействующими через редуктор 15 с приводом 16. При вращении рукоятки привода 16 крутящий момент передается через приводной вал и редуктор 15 на приводные винты 13 и 14, которые выкручивают или накручивают поршни 11 и 12 (в зависимости от направления вращения рукоятки привода 16), поршни 11 и 12, в свою очередь, совершая поступательное движение вдоль каналов гидроцилиндров 8 и 9, уменьшают или увеличивают объем, занимаемый рабочей жидкостью в каналах.

Гидроцилиндры 8 и 9 оснащены элементами для контроля положения поршней 11 и 12 при прямом (нагружение) и обратном (разгрузка) ходе поршней, выполненными в виде магниторезисторов (на чертежах не показаны). Магниторезисторы размещены в начальном и конечном положениях поршней 11 и 12 гидроцилиндров 8 и 9. При достижении поршнями 11 и 12 начального и конечного рабочих положений резко изменяется магнитное поле магниторезисторов, вызывая изменение их электрического сопротивления, электронный блок 17 фиксирует это изменение и выводит на дисплей текстовое предупреждение, сопровождаемое звуковым сигналом (для ручного привода 16). При электрическом приводе 18 элементы для контроля положения поршней 11 и 12 автоматически управляют работой привода 18, останавливая его работу.

Силовозбудитель через редуктор 15 приводится в действие либо посредством ручного привода 16, либо посредством электрического привода 18.

В центре нижней плиты 1 расположен регулировочный винт 19 с жестко закрепленной на нем нижней горизонтальной опорной плитой 20, на которую устанавливают испытываемый образец. Вращение регулировочного винта 19 осуществляют посредством рукояток 21.

В опорах нижней части корпуса 3 предусмотрены элементы для закрепления пресса на жестком основании (на чертеже не показаны).

На лицевой стороне траверсы 2 размещен электронный блок 17 для обработки данных и индикации результатов, связанный с датчиком давления (на чертежах не показан) рабочего гидроцилиндра 6. Электронный блок 17 включает микропроцессор, графический дисплей, клавиатуру и разъем для связи с компьютером.

Вес пресса составляет не более 30 кг.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Принцип работы устройства основан на измерении предельной нагрузки, соответствующей разрушению испытываемого образца. В процессе нагружения образца сжимающая сила монотонно возрастает вплоть до разрушения образца, после чего падает до нуля. Электронный блок 17 автоматически фиксирует процесс сжатия образца, запоминает предельную нагрузку в момент разрушения и вычисляет прочность материала согласно ГОСТ 10180.

Пресс устанавливают на жесткое основание и при необходимости закрепляют посредством крепежных элементов опор корпуса 3.

Опускают вниз, до упора, нижнюю опорную плиту 20, вращая регулировочный винт 19 по часовой стрелке. На опорную плиту 20 помещают образец строительного материала, например, бетона размером не более 100×100 мм строго по оси, ориентируясь на разметку нижней опорной плиты 20.

Вращая регулировочный винт 19 против часовой стрелки, поднимают опорную плиту 20 с образцом вверх до контакта образца с верхней опорной плитой 10.

Включают электронный блок 17 устройства.

С использованием клавиатуры в электронный блок 17 осуществляют ввод информации о материале, форме, размерах, влажности образца, количество измерений в серии. В память электронного блока 17 может быть внесена информация о новых материалах, подвергающихся исследованию методом сжатия.

Нажимают клавишу электронного блока 17, устройство переходит в режим измерений.

Если устройство выполнено с ручным приводом 16, то равномерно вращая рукоятку привода 16 по часовой стрелке, производят нагружение образца, при этом поддерживают скорость нагружения в пределах 0,2-1,0 мПа/с, отмеченных на линейном индикаторе нагружения электронного блока 17. В течение всего цикла испытаний осуществляют контроль скорости нагружения по индикатору.

При достижении порогового усилия нагрузки дисплей электронного блока 17 автоматически перейдет в режим индикации процесса нагружения, т.е. будет выводить информацию о значении прочности материала.

При вращении рукоятки привода 16 крутящий момент через приводной вал и редуктор 15 передается на приводные винты 13 и 14. Вращаясь, приводные винты 13 и 14 приводят в поступательное движение поршни 11 и 12, которые движутся вдоль каналов по направлению от рукоятки 16. Вытесняемая поршнями 11 и 12 рабочая жидкость из каналов поступает в рабочий гидроцилиндр 6, который выталкивает поршень 7 с верхней опорной плитой 10, создавая сжимающее усилие на образце бетона. При перемещении поршня 7 рабочего гидроцилинда 6 с опорной плитой 10 на некоторое расстояние происходит разрушение образца.

Нагружение образца производят либо до контрольного усилия по прочности бетона, либо до полного разрушения образца.

При выполнении устройства с электрическим приводом 18, нагружение образца осуществляется автоматически электрическим приводом 18 под контролем блока управления 17.

В процессе измерения датчик давления воспринимает усилие, оказываемое на него поршнем 7 гидроцилиндра 6, и формирует сигнал, поступающий в электронный измерительный блок 17. Электронный блок 17 автоматически вычисляет значение прочности бетона, отображает его на дисплее и сохраняет в памяти устройства.

Каждый результат измерения содержит значение прочности, предельное значение нагрузки в момент разрушения, значение скорости нагружения, а также условия выполнения измерений (материал, размеры образца, значения поправочных коэффициентов, номер, дату и время получения результата).

Получаемые в процессе испытаний результаты автоматически архивируются и передаются на персональный компьютер с возможностью последующего документирования.

Устройство, описанное в настоящей полезной модели, при наличии дополнительных приспособлений также может быть использовано для определения прочности на сжатие, при раскалывании и изгибе половинок кирпича по ГОСТ 8462.

1. Пресс испытательный, содержащий силовую раму в виде связанных между собой верхней и нижней плит, верхнюю и нижнюю опорные плиты, одна из которых связана с силовозбудителем с приводом, а вторая - с винтом, установленным с возможностью вращения и поступательного перемещения в одной из плит силовой рамы, отличающийся тем, что силовозбудитель с приводом размещен в верхней части пресса и связан с верхней опорной плитой, винт связан с нижней опорной плитой, при этом верхняя и нижняя плиты связаны между собой посредством цилиндрического корпуса.

2. Пресс по п.1, отличающийся тем, что в цилиндрическом корпусе выполнены окна, снабженные по крайней мере одной сдвижной защитной магнитной шторкой.

3. Пресс по п.1, отличающийся тем, что на верхней плите установлен электронный блок.

4. Пресс по п.1, отличающийся тем, что привод силовозбудителя выполнен ручным.

5. Пресс по п.1, отличающийся тем, что привод силовозбудителя выполнен электрическим.

6. Силовозбудитель пресса испытательного, содержащий вертикально расположенный рабочий гидроцилиндр с поршнем и привод, отличающийся тем, что он снабжен двумя параллельно и горизонтально расположенными гидроцилиндрами, образующими с рабочим гидроцилиндром замкнутую гидросистему, при этом гидроцилиндры связаны с приводом через редуктор.

7. Силовозбудитель по п.6, отличающийся тем, что он снабжен размещенными в гидроцилиндрах элементами для контроля положения поршней в начальном и конечном положениях.

8. Силовозбудитель по п.6, отличающийся тем, что элементы для контроля положения поршней гидроцилиндров выполнены в виде магниторезисторов.

РИСУНКИ