Установка для механических испытаний материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет приблизить условия Испытания к реальным путем обеспечения нагружения образца ударными и пульсирующими нагрузками (ПН) при регулируемом соотношении частот нагружения и силы удара. Для этого установка снабжена установлен-гг

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1365566!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3983499/22-03 (22) 03.12.85 (46) 23.04.87. Бюл. № 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11221188331133, кл. G 01 N 3/08, 1984. (51) 4 G 01,И 3/34 // Е 21 С 39 00 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет приблизить условия испытания к реальным путем обеспечения нагружения образца ударными и пульсирующими нагрузками (ПН) при регулируемом соотношении частот нагружения и силы удара. Для этого установка снабжена установлен1305566 ной на вертикальных направляющих 2 тележкой (Т) 11 со стопором (С) 13 ее перемещения, имеющим противовес 14, пружину 15 и упор 16 для его срабатывания с винтом 17. На Т 11 размещены груз 21, червячные колеса 12 и винт

3, связанный с приводом 22 вращения и через вилку 8 вращения - с торцовым кулачковым механизмом 7. С помощью винта 17 устанавливают упор 16 в положение, обеспечивающее необходимое соотношение между частотами ПН и ударной нагрузки и силой удара. При известном шаге резьбы винта 3 время подъема Т 11 до момента срабатывания

С 13 выбирают таким, чтобы эа это

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов горных пород и других материалов на прочность при действии усталостной одноосной нагрузки.

Цель изобретения - приближение условий испытаний к реальным путем обес. печения нагружения образца пульсирую.— щими и ударными нагрузками при регули- Я руемом соотношении частот нагружения и силы удара.

На чертеже показана схема установо ки для механических испытаний материалов. 15

Установка содержит основание 1 с вертикальными направляющими 2, винт

3, захваты 4 и 5 для образца 6, торцовый кулачковый механизм 7, соединенный с торцом винта 3 вилкой 8 вра- 2О щения и с захватом 4 через рычаг 9, предотвращающий поворот захвата 4 относительно центратора 10 при вращении кулачкового механизма 7, грузовую тележку 11, установленную с возможностью перемещения по направляющим 2, червячные колеса 12, размещенные на грузовой тележке 11 и сцепленные с винтом 3, стопор 13, включающий противовес 14 и пружину 15 и взаимодейст.ЗО вующий с одним из червячных колес 12, упор 16 для срабатывания стопора 13, установленный на одной иэ направляю-. щих 2 с возможностью регулировки повремя винт 3 совершил количество оборотов, обеспечивающее нужное количество циклов ПН. При вращении винта 3 вилка 8 вращает механизм 7, который перемещает установленный в захватах

4 и 5 образец 6 и деформирует силовую пружину 19, соединенную с захватом 5.

В результате на образце 6 возникает

ПН. Упор 16 поворачивает С 13. Пружина 15 переходит через ось поворота

С 13 и фиксирует его в открытом положении, а Т 11 с грузом устремляется вниз и наносит удар по механизму 7.

Последний вместе с вилкой 8 смещается в сторону и наносит удар по образцу

6. 1 ил. ложения посредством винта 17 по шкале

18, силовую пружину 19 с регулирующим ее поджатие винтом 20, соединенную с захватом 5, груз 21, установленный на тележке 11, привод 22 вращения, свя— занный с винтом 3, и распорный клин

23, предназначенный для удержания грузовой тележки 11 в нижнем положении.

Установка работает следующим образом.

С помощью винта 17 устанавливают упор 16 в положение, обеспечивающее требуемое соотношение между частотами пульсирующей и ударной нагрузок и силой удара, контролируя положение упора 16 по шкале 18. Соотношение между этими величинами выбирается из следующих соображений. При известном шаге резьбы винта 3 подъем тележки 11 до момента срабатывания стопора 13 выбирается таким, чтобы за время подъема тележки 11 винт 3 совершил количество оборотов, обеспечивающее нужное коли-. чество циклов пульсирующей нагрузки.

Удаляют распорный клин 23. Включают привод 22. При вращении винта 3 вилка

8 вращает кулачковый механизм 7 с торцовым кулачковым профилем. Кулачок перемещает рычаг 9 с захватами 4 и 5 и образцом 6 вдоль оси центратора 10 и деформирует силовую пружину 19, в результате чего на образце 6 возникает пульсирующая нагрузка с частотой, 1305566 определяемой скоростью вращения винта 3 и профилем кулачкового механизма 7. Одновременно стопор 13 удерживает от вращения одно из червячных колес 12, в результате чего грузовая тележка 11 с грузом 21 поднимается, вверх до момента соприкосновения стопора 13 с упором 16. К моменту срабатывания стопора 13 винт 3 через кулачковый механизм 7 сообщает образ- 10 цу 6 заданное количество пульсаций, приходящееся на одно ударное нагружение. Упор 16 поворачивает стопор 13, пружина 15 переходит через ось поворота стопора 13 и фиксирует его в от- 15 крытом положении. Грузовая тележка

11 вместе с грузом 21 устремляется вниз и наносит удар по кулачковому механизму 7, который по вилке 8 смещается в направлении захвата 4 и нано- 20 сит удар по образцу 6. В момент нанесения удара в результате резкого торможения тележки 11 противовес 14 стопора 13 поворачивает его в закрытое положение, а пружина 15 переходит ось 25 поворота стопора 13 в обратном направлении и фиксирует стопор 13 в закрытом положении. Колесо 12 стопорится и тележка 11 начинает свой подъем вверх при непрерывном вращении винта 30

3. Так осуществляется пульсирующее нагружение образца 6 с его ударным нагружением при определенном соотношении частот нагружений. Для изменения соотношений частот нагружения 35 вращают винт 17 и изменяют положение упора 16, а также уровень подъема тележки 11 до срабатывания упора 16, т.е. изменяют число оборотов винта 3 до полного подъема тележки 11. С уве- 40 личением уровня подъема тележки 11 увеличивается сила удара, с уменьшением подъема сила ударов падает.

Таким образом, соотношение частот связано с силой ударов так, что чем 45 больше пульсирующих нагружений приходится на один удар, тем больше сила этого удара, и регулируется это соотношение изменением положения упора

16. Осуществляется нагружение, соот- 50 ветствующее режиму работы в натурных условиях: чем реже происходят обрушения кровли, тем больше обнажение, больше циклов нагружения при отработке, больше сила удара при обрушении. 55

Для сохранения силы удара при изменении соотношения частот нагружений изменяют массу груза 21.

Нижний предел пульсирующей нагрузки задают поджатием винта 20, верхний предел — характеристикой силовой пружины 19 и профилем кулачкового механизма 7. Частота нагружения изменяется скоростью вращения винта 3 приводом 22.

Для работы установки в режиме пульсирующей нагрузки без ударных нагружений устанавливают распорный клин

23, а стопор 13 устанавливают в открытое положение. В этом случае тележка

11 с грузом 21 удерживается клином

23 в нижнем положении и не совершает подъема вверх, а образец 6 нагружается пульсирующей нагрузкой кулачковым механизмом 7.

Для работы .установки в режиме ударных повторных нагружений без пульсирующей нагрузки удаляют вилку 8 вращения и распорный клин 23. В этом случае вращение винта 3 не приводит в действие кулачковый механизм 7, а тележка 11 с грузом 21 работает в режиме повторных ударных нагружений.

Формула и з обре т е н и я

Установка для механических испытаний материалов, преимущественно горных пород, содержащая основание с вертикальными направляющими, захваты для образца, винт, связанный с одним из захватов, червячные колеса, входящие в зацепление с винтом, торцовый кулачковый механизм, соединенный с винтом, и привод вращения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным путем обеспечения нагружения образца пульсирующими и ударными нагрузками при регулируемом соотношении частот нагружения и силы удара, она снабжена грузовой тележкой, установленной с возможностью перемещения по вертикальным направляющим, стопором перемещения грузовой тележки, упором для срабатывания стопора, установленным с возможностью изменения гголожения на одной из направляющих, и силовой пружиной, связанной с вторым захватом, при этом червячные колеса размещены на грузовой тележке, торцовый кулачковый механизм соединен с торцом винта вилкой вращения и установлен с возможностью взаимодействия с грузовой тележкой, а винт соединен с приводом вращения.