Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ КРУЧЕНИЯ И ОСЕВОЙ СИЛЫ, содержащее приспособление для передачи нагрузки от привода на образец, включающее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, связанный с активньаи захватом, отличающееся тем, что с целью повышения производительности путем одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различных их соотношениях, оно имеет несколько аналогичных указанным приспособлений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку, преобразователь в каждом из приспособлений выполнен в виде направляк)П1ей втулки с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта, установленного соосно активному захвату и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки с возможностью перемещения в направленииу перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного щтыря, и устройство снабжено демпфирующими механизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый из которых выполнен в виде рамы, взаимо- 3 действукяцей с направляющей втулкой (Л соответствунтоего приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следующего приспособления гидроцилиндрА с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорным клапаном и с установленньми по разные стороны от перегородки двумя поршнями, пространство между которыми заполнено жидкостью и щтоки которых жестко соединены с рамой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) С 01 N 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3675298/25-28 (22) 13. 12. 83 (46) 30. 04. 85. Бюл, У 16 (72) Е. В. Лодус (7l ) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 620.175.21(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 1055989, кл. G 01 N 3/22, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ

ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ

ДЕЙСТВИИ КРУЧЕНИЯ И ОСЕВОЙ СИЛЫ, содержащее приспособление для передачи нагрузки от привода на образец, включакщее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, связанный с активным захватом, î T л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения производительности путем одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различных их соотношениях, оно имеет несколько аналогичных указанныч приспособ„„SU„„. 1 264 A лений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку, преобразователь в каждом иэ приспособлений выполнен в виде направляющей втулки с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта, установленного соосно активному захвату и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного штыря, а устройство снабжено демпфирующими механизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый из которых выполнен в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой соответствующего нриспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следующего приспособления гидроцилиндра с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорною клапаном, и с установленными по разные стороны от перегородки двумя поршнями, пространство между которыми заполнено жидкостью и штоки которых жестко соединены с рамой.

)! 53264

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для длительных испытаний образцов различных материалов нагружением их крутящим моментом и осевой силой при 5 различных их соотношениях.

Известно устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы, содержащее одно приспособление для 10 передачи нагрузки от привода на образец, включающее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, выполненный в виде пары винт-гайка, связанный с ак- !5 тивным захватом и обеспечивающий при испытаниях постоянное соотношение между крутящим моментом и осевой силой (1), Недостатком этого устройства. явля-20 ется то, что испытанию подвергается всего лишь один образец и только при постоянном соотношении межцу крутящим моментом и осевой силой.

Цель изобретения — повышение 25 производительности путем одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различных их соотношениях. ЗО

Указанная цель достигается тем, что устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы, содержащее приспособление для передачи нагруз- З5 ки от привода на образец, включающее активный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода, связанный с активным захватом, имеет несколько аналогичных укаэанным приспособлений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку, преобразователь в каждом иэ приспособлений выполнен в виде направляющей втулки с боковым отверстием в ее "5 стенке, размещенного в ней шнекового винта, установленного соосно активному захвату и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки с воэможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного штыря, а устройство снабжено демпфирующими механизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый из которых выполнен в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой соответствующего приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следующего приспособления гидроцилиндра с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорным клапаном, и с установленными по разные стороны от перегородки двумя поршнями, прост,ранство между которыми заполнено

1 жидкостью и штоки которых жестко соединены с рамой.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы содержит ненесколько последовательно соединенных приспособлений для передачи нагрузки от силового привода на образцы

Силовой привод устройства может быть выполнен в виде силовозбудителя

2 с управляющим механизмом 3, рычага

4 с грузом 5 и сигнального контакта

6 с рычагом 4, соединенного электри-. ческой цепью с управляющим механизмом

3.

Каждое приспособление для передачи нагрузки выполнено в виде направляющей втулки 7 с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта 8, установленного соосно активному захвату 9 и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки 7 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси винта 8, упорного штыря

)О, который взаимодействует с винтом

8 через закрепленный на его конце подшипник 1!.

Устройство содержит также демпфирующие механизмы, число которых соответствует числу приспособлений для передачи нагрузки.

Каждый из демпфирующих механизмов

BbHIoJIHQH в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой 7 соответствующего приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом 13 этого приспособления и направляющей втулкой )4 следующего приспособления гидроцилнндра 15 с перегородкой 16, в которой имеется отвер-.г стие с запорным клапаном 17 и с установленными по разные стороны от: перегородки 16 .двумя поршнями 18 и 19, пространство между которыми заполнено жидкостью 20, и штоки 21 и 22 которых жестко соединены с рамой )2.

1153264 4

Устройство работает следующим образом.

Г1ри включении управляюп,его механизма 3 силовозбудитель 2 с помощью рычага 4 и груза 5 создает на последовательно соединенных приспособлениях для передачи нагрузки возрастаю-, щую осевую силу. При достижении заданной величины осевой силы контакт б размыкает электрическую цепь управ-, tp ляющего механизма 3, отключается силовозбудитель 2, а величина осевой силы поддерживается весом груза 5. Заданная величина осевой силы устанавливается весом груза 5 и его !5 положением на рычаге 4.

При этом в каждом приспособлении осевая нагрузка на образец 1 прикладывается с одной стороны через нанравляющую втулку 7, упорный штырь 20

I0, закрепленный на его конце подшипник 11, шнековый винт 8, размещенный во втулке 7, и активный захват 9, жестко соединенный со шнековым винтом 8, а с другой стороны— через гидроцилиндр 15 и пассивный захват 13. Осевая сила на всех образцах одинаковая и равна силе, развиваемой силовозбудителем 2, а шнековые винты 8, по поверхности которых перемещаются подшипники 11 упорных штырей 10, жестко связанных с направляющими втулками 7, создают крутящие моменты, пропорциональные удалению точек контакта подшипников ll

Ç5 упорных штырей 10 от оси шнековых винтов

8. Чем дальше от оси шнекового винта 8 отстоит точка контакта подшипника 11 с поверхностью винта, тем больший крутящий момент создается

40 на образце в этом приспособлении.

Величина крутящих моментов при заданной осевой нагрузке зависит также от шага шнекового винта 8: чем больше шаг шнекового винта, 8, тем больший крутящий момент создается íà с образце !.

Необходимое соотношение между осевой силой и крутящим моментом в каждом приспособлении достигается с 50 помощью перемещений упорного штыря

10 и замены шнековых винтов 8 и во всех случаях не зависит от величины осевых и угловых деформаций образцов, возникающих при длительных . 55 испытаниях.

В процессе испытания небольшая скорость деформации образца 1 в при способлении приводит к сближению с этой же скоростью активного 9 и пассивного 13 захватов образца 1, что через раму 12 преобразуется в относительное перемещение с той же скоростью поршней 18 и 19 и гидроцилиндра 15 демпфирующего механизма. При этом жидкость 20 из верхней части полости гидропилиндра 15 свободно перетекает в ее нижнюю часть через отверстие в перегородке 16.

Если скорость развития деформаций образца 1 становится выше критической, например, в момент разрушения образца 1, то скорость течения жидкости 20 через отверстие в перегородке 16 становится такой, что она увлекает за собой конус запорного клапана 17, который, преодолевая сопротивление пружины клапана, запирает отверстие. С этого момента разрушенный образец выключается иэ силовой цепи устройства. Передача нагрузки от разрушенного.образца 1 к демпфирующему механизму и следующим приспособлениям устройства осуществляется со статическими скорос тями, что исключает резкие перепады нагрузок и позволяет продолжить длительные испытания неразрушенных образцов при прежнем практически постоянном уровне нагрузки.

Развитие деформаций полэучести образцов и их разрушение приводит к повороту рычага 4 и связанному с этим снижению усилий на образцах. При максимально допустимом повороте рьг чага 4 замыкается электрическая цепь управляющего механизма 3, включается. силовозбудитель 2, и восстанавливается необходимый уровень нагрузки.

Предлагаемое устройство обеспечивает также испытания отдельных или всех образцов цепочки приспособлений только на сжатие или только на кручение. В первом случае упорный штырь

10 устройства приводят в контакт с торцом шнекового винта 8, а во втором случае между активным 9 и пассивным

13 захватами образца устанавливают упорный подшипник 23, который снимает с образца осевую нагрузку.

Регистрация усилий на образцах и их деформаций производится типовыми устройствами.

Процесс испытания продолжается до тех пор, когда разрушится последний образец.

ВНИИПИ Заказ 2499/37 Тираж 897 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул,Проектная, 4

Ю

Изобретение позволяет обеспечить высокув производительность длительных испытаний эа счет одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов при раздельном

153264 или совместном действии кручения и осевой силы при различных их соотношениях беэ нарушения заданного режима испытаний при разрушении одного

5 или нескольких образцов.