Установка для динамических испытаний кольцевых образцов материалов на растяжение
Владельцы патента RU 2560015:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения экспериментальных исследований свойств материалов в условиях высокоскоростного нагружения. Установка содержит механический копер и механизм передачи нагрузки образцу. В конструкцию копра дополнительно введены опоры качения и набор грузов, а механизм передачи нагрузки кольцевому образцу представляет собой механический преобразователь нагружения, расположенный на наковальне механического копра и содержащий малый неподвижный и большой подвижный корпуса, выполненные в виде перевернутых стаканов с соответственно закрепленными в них подвижной и неподвижной осями для размещения кольцевого образца. Малый корпус находится внутри большого корпуса. Технический результат: возможность испытывать кольцевые образцы на растяжение при скоростях деформаций более 200 с-1. 2 ил.
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения экспериментальных исследований свойств материалов в условиях высокоскоростного нагружения.
Известна установка для динамических испытаний материалов на растяжение, имеющая станину, на которой установлены элементы крепления исследуемого образца, связанная с одним из захватов тяга, динамометр, маховик, размещенные на нем сбалансированный боек и защелка, а также система привода (SU 444087, 07.04.75, G01n 3/30). Боек представляет собой параллельно расположенные элементы (собачки), которые могут совершать движение вдоль оси маховика. Защелка имеет вид рычага, подпружиненного в направлении, перпендикулярном к оси маховика.
Динамические испытания на данной установке невозможны без предварительного статического нагружения.
В качестве прототипа выбрана установка для динамических испытаний материалов на растяжение, содержащая станину, корпус с закрепленным в нем динамометрическим стержнем с пассивным захватом для испытуемого образца, механический копер и механизм передачи нагрузки образцу, связанный с активным захватом (SU 1273773 A1, 30.11.86, G01N 3/30). В данном случае механизм передачи нагрузки образцу включает в себя тележку, на раме которой закреплен активный захват, и плоский кулачок с логарифмическим профилем рабочей поверхности. Кулачок имеет возможность соударения с грузом и расположен между корпусом и осью колесной пары тележки, на которой располагается ролик, контактирующий с кулачком.
Недостатками данной установки являются сложность конструкции механизма передачи нагрузки от деформирующего узла к испытуемому образцу, а также невозможность достижения больших скоростей деформации.
Технической задачей предложенного изобретения является создание установки для испытания кольцевых образцов материалов на растяжение в диапазоне скоростей деформаций до 200 с-1 и более.
Техническая задача решается тем, что в предлагаемой установке для динамических испытаний кольцевых образцов материалов на растяжение, содержащей механический копер и механизм передачи нагрузки образцу, в конструкцию копра дополнительно введены опоры качения и набор грузов, а механизм передачи нагрузки кольцевому образцу представляет собой механический преобразователь нагружения, расположенный на наковальне механического копра и содержащий малый неподвижный и большой подвижный корпуса, выполненные в виде перевернутых стаканов с соответственно закрепленными в них подвижной и неподвижной осями для размещения кольцевого образца, при этом малый корпус находится внутри большого корпуса.
Изобретение поясняется фигурами, на которых представлены основные элементы установки, где на фиг. 1 механический преобразователь нагружения для испытания кольцевых образцов на растяжение; на фиг. 2 схема механического копра для высокоскоростного деформирования материалов.
Установка для динамических испытаний кольцевых образцов материалов на растяжение содержит механический копер и механический преобразователь нагружения. Механический преобразователь нагружения включает в себя большой подвижный корпус 1 с закрепленной в нем подвижной осью 2, малый неподвижный корпус 3 с закрепленной в нем неподвижной осью 4, сменные подкладки 5, регулирующие степень деформации образца, плиту 6, тензодатчик 7 для измерения растягивающей силы действующей на образец 8, а также месдозу 9.
Механический копер (фиг. 2) содержит двигатель 10, который необходим для передачи движения, осуществляемой через редуктор 11 посредством троса 12, намотанного на катушку 13 и протянутого через блок 14 с использованием размыкателя 15. Деформирующий узел механического копра представляет собой бабу 16, совершающую возвратно-поступательное движение и перемещающуюся относительно направляющих 17. К бабе при помощи винта 18 присоединена крышка 19, а также грузы 20 для регулировки растягивающей силы и скорости деформирования. Опоры качения 21, установленные на деформирующем узле, служат для снижения сил трения при его перемещении. Механический преобразователь нагружения установлен на наковальне 22 механического копра.
Установка с учетом вышеприведенного описания работает следующим образом.
На механическом преобразователе нагружения устанавливают сменные подкладки 5. Кольцевой образец 8 размещают на неподвижной 4 и подвижной 2 осях, закрепленных соответственно в подвижном 3 и неподвижном 1 корпусах в механическом преобразователе нагружения, расположенном на наковальне 22 механического копра. Деформирующий узел копра с предварительно установленными грузами 20 поднимают на необходимую высоту посредством передачи движения от двигателя 10 через редуктор 11 и троса 12, намотанного на катушку 13 и протянутого через блок 14. Высоту расположения деформирующего узла и массу грузов 20 выбирают в зависимости от требуемой скорости деформирования и растягивающей силы кольцевого образца 8. При срабатывании размыкателя 15 начинается падение бабы 16 относительно направляющих 17, за счет которого происходит контакт крышки 19 с дном подвижного корпуса 1 и осуществляется деформирование образца путем преобразования нагрузки сжатия в растяжение. При этом за счет наличия плиты 6, тензодатчика 7 и месдозы 9 производят измерение растягивающей силы. Рабочее перемещение деформирующего узла (бабы) происходит под действием сил гравитации.
Таким образом, предложенная установка в экспериментальном исследовании свойств материалов в условиях высокоскоростного нагружения благодаря применению опор качения, грузов и механического преобразователя нагружения позволяет испытывать кольцевые образцы на растяжение при скоростях деформаций более 200 с-1.
Установка для динамических испытаний кольцевых образцов материалов на растяжение, содержащая механический копер и механизм передачи нагрузки образцу, отличающаяся тем, что в конструкцию копра дополнительно введены опоры качения и набор грузов, а механизм передачи нагрузки кольцевому образцу представляет собой механический преобразователь нагружения, расположенный на наковальне механического копра и содержащий малый неподвижный и большой подвижный корпуса, выполненные в виде перевернутых стаканов с соответственно закрепленными в них подвижной и неподвижной осями для размещения кольцевого образца, при этом малый корпус находится внутри большого корпуса.
