Установка для физико-механических исследований образцов материалов
Владельцы патента RU 2486491:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике и может найти применение при испытании образцов материалов на прочность. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого установка для физико-механических исследований образцов материалов содержит станину, установленные на ней захваты образца и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, связанной с зубчатым колесом, рычага, шарнирно установленного на торце штанги, фиксатора поворота рычага относительно штанги, и груза, установленного на свободном торце рычага. При этом дополнительные колеса установлены в одной плоскости с основным колесом и кинематически с ним связаны. Оси поворота колес расположены на одной линии, перпендикулярной оси рейки, при этом колеса имеют разные диаметры. Установка обеспечивает проведение испытаний при симметричных или асимметричных циклах затухающих колебаний нагрузки в новых условиях - при ступенчатых изменениях параметров циклов с переходами от циклических к постоянным нагрузкам и обратно. Это существенно повышает информативность исследований. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известна установка для физико-механических исследований образцов материалов (патент РФ №1807372, кл. G01N 3/34, 1993), содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, связанной с зубчатым колесом, и груза, установленного на свободном торце штанги.
Недостаток установки состоит в отсутствии возможности проведения исследований симметричными и асимметричными циклами затухающих колебаний нагрузки при ступенчатых изменениях параметров циклов с переходами от циклических к постоянным нагрузкам и обратно.
Известна установка для физико-механических исследований образцов материалов (патент РФ №1672279, кл. G01N 3/32, 1991), содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, связанной с зубчатым колесом, и груза, установленного на свободном торце штанги.
Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности проведения исследований симметричными и асимметричными циклами затухающих колебаний нагрузки при ступенчатых изменениях параметров циклов с переходами от циклических к постоянным нагрузкам и обратно. Это существенно снижает информативность исследований.
Техническим результатом изобретения является увеличение информативности исследований симметричными и асимметричными циклами затухающих колебаний нагрузки при ступенчатых изменениях параметров циклов с переходами от циклических к постоянным нагрузкам и обратно.
Технический результат достигается тем, что установка для физико-механических исследований образцов материалов, содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, связанной с зубчатым колесом, рычага, шарнирно установленного на торце штанги, фиксатора поворота рычага относительно штанги, и груза, установленного на свободном торце рычага, согласно изобретению она имеет дополнительные колеса, установленные в одной плоскости с основным колесом и кинематически с ним связанные, и фиксаторы для соединения колес со штангой, при этом оси поворота колес расположены на одной линии, перпендикулярной оси рейки, а колеса имеют разные диаметры.
Технический результат достигается также тем, что установка имеет фиксатор вращения колес.
На фиг.1 представлена схема установки.
Установка для физико-механических исследований образцов материалов содержит станину 1, установленные на ней захваты 2, 3 образца 4 и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса 5, взаимодействующей с ним зубчатой рейки 6, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов 2, штанги 7, связанной с зубчатым колесом 5, рычага 8, шарнирно установленного на торце штанги 7, фиксатора 9 поворота рычага 8 относительно штанги 7, и груза 10, установленного на свободном торце рычага 8.
Установка имеет дополнительные колеса 11, 12, установленные в одной плоскости с основным колесом 5 и кинематически с ним связанные, и фиксаторы 13 для соединения колес 5, 11, 12 со штангой 7. Оси поворота колес 12, 5, 11 расположены на одной линии А-А, перпендикулярной оси Б-Б рейки 6. Колеса 5, 11, 12 имеют разные диаметры.
Установка имеет фиксатор 14 вращения колес.
Нагрузка от рейки 6 на захват 2 передается через пружину 15. Для выведения штанги из положения равновесия используется лебедка 16 с тягой 17 и фиксатором 18. Колеса могут располагаться с разных сторон относительно рейки, как показано на фиг.1, и тогда рейка выполняется двухсторонней.
Установка работает следующим образом.
Включают один из фиксаторов 13 и соединяют штангу 7 с одним из колес 5, 11 или 12. При выключенном фиксаторе 14 лебедкой 16 с тягой 17 и фиксатором 18 выводят штангу 7 из положения равновесия и освобождают ее. Под действием груза 10 система элементов «груз 10 - рычаг 8 - штанга 7» совершает возвратно-колебательные движения, поворачивает соответствующее колесо 5, 11 или 12, перемещает рейку 6 и через пружину 15 и захват 2 циклически нагружает образец 3. При соосном расположении штанги 7 и рычага 8 циклы нагружения симметричны. Для изменения симметрии циклов нагрузки кратковременно выключают фиксатор 9 в положении верхней мертвой точки штанги 7, отчего рычаг 8 поворачивается по инерции на больший угол, чем штанга 7. Образовавшийся угол между штангой и рычагом фиксируют фиксатором 9, после чего колебания системы «груз 10 - рычаг 8 - штанга 7» становится асимметричным. Превышение растягивающей или сжимающей нагрузки задается выбором момента переключения фиксатора 9 в одной или другой мертвой точке. Для ступенчатого изменения параметров циклов нагружения в момент прохождения штангой 7 линии А-А переключают фиксаторы 13 и соединяют со штангой другое колесо. За счет разности диаметров колес происходит ступенчатое изменение амплитуды перемещения рейки 6 при тех же параметрах поворота штанги 7. Соответствующим образом ступенчато изменяется амплитуда нагрузки на образце 4. Для перехода на постоянную нагрузку в соответствующем положении штанги 7 выключают фиксатор 9 и включают фиксатор 14. Штанга прекращает повороты и остается в положении, обеспечивающем заданную постоянную нагрузку на образце, а рычаг 8 с грузом 10 продолжают колебания до полного затухания или до момента перехода от постоянных к циклическим нагрузкам, когда фиксаторы 9 и 14 переключают в обратном порядке. После длительной выдержке образца под постоянной нагрузкой, когда колебания рычага прекращены, возобновление циклических нагружений производят отклонением рычага 8 с грузом 10 из положения равновесия с помощью лебедки 16 с тягой 17 и фиксатором 18 с последующим переключением фиксаторов 9 и 14.
Установка обеспечивает проведение испытаний при симметричных или асимметричных циклах затухающих колебаний нагрузки в новых условиях - при ступенчатых изменениях параметров циклов с переходами от циклических к постоянным нагрузкам и обратно. Это существенно повышает информативность исследований.
1. Установка для физико-механических исследований образцов материалов, содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, связанной с зубчатым колесом, рычага, шарнирно установленного на торце штанги, фиксатора поворота рычага относительно штанги, и груза, установленного на свободном торце рычага, отличающаяся тем, что она имеет дополнительные колеса, установленные в одной плоскости с основным колесом и кинематически с ним связанные, и фиксаторы для соединения колес со штангой, при этом оси поворота колес расположены на одной линии, перпендикулярной оси рейки, а колеса имеют разные диаметры.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет фиксатор вращения колес.
