Маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении
Владельцы патента RU 2682845:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к маятниковым копрам. Маятниковый копер содержит станину, размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой со станиной, упругий элемент, консольно закрепленный на другом конце штанги, груз, установленный на свободном конце упругого элемента, захват для образца, закрепленный на станине, и электромагнитный замок для взаимодействия со штангой. Маятниковый копер дополнительно снабжен приводом вращения, установленным на поворотной платформе и соединенным со штангой, дополнительным захватом для образца, и ударником, установленным на штанге, при этом электромагнитный замок закреплен на дополнительном захвате, ударник выполнен в виде кольца из ферромагнитного материала и установлен с возможностью вращения относительно оси штанги и взаимодействия с электромагнитным замком, а упругий элемент выполнен в виде стержня некруглого сечения. Технический результат: увеличение объема информации путем проведения исследований как при постоянной, так и при изменяемой в ходе испытаний жесткости нагружения. 3 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к маятниковым копрам.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов повторными ударами (патент РФ 1093945, опубл. 27.09.1995), содержащий станину, установленные на нем маятник с грузом, закрепленный на маятнике захват для образца, установленные на станине два упора, предназначенные для взаимодействия с установленным на образце ударопередающим элементом, привод поворота маятника в плоскости качания.
Недостаток копра состоит в том, что в нем отсутствуют контркутивные элементы, позволяющие проводить испытания при знакопостоянных и знакопеременных нагрузках разной величины.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов повторными ударами (патент РФ 1385021, опубл. 10.12.1995), содержащий станину, установленные на нем маятник с грузом, закрепленный на маятнике захват для образца, установленные на станине два упора, предназначенные для взаимодействия с установленным на образце ударопередающим элементом, привод поворота маятника в плоскости качания и привод поворота маятника вокруг своей оси.
Недостаток копра состоит в отсутствии, что в нем отсутствуют контркутивные элементы, позволяющие проводить испытания при знакопостоянных нагрузках с разной силой ударов.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (патент SU №1518716, опубл. 20.01.1996), содержащий станину, размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой со станиной, упругий элемент, консольно закрепленный на другом конце штанги, груз, установленный на свободном конце упругого элемента, захват для образца, закрепленный на станине.
Недостаток копра состоит в том, что в нем отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие проводить испытания при знакопеременном нагружении с изменением жесткости нагружения в ходе испытаний.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (патент RU №2051365, опубл. 20.12.1995), содержащий станину, размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой со станиной, упругий элемент, консольно закрепленный на другом конце штанги, груз, установленный на свободном конце упругого элемента, захват для образца, закрепленный на станине.
Недостаток копра также состоит в том, что в нем отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие проводить испытания при знакопеременном нагружении с изменением жесткости нагружения в ходе испытаний.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (авторское свидетельство SU №1594377, опубл. 20.02.1996), принятый за прототип, который содержит станину, размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой со станиной, упругий элемент, консольно закрепленный на другом конце штанги, груз, установленный на свободном конце упругого элемента, захват для образца, закрепленный на станине, и электромагнитный замок для взаимодействия со штангой. Копер обеспечивает проведение исследований при нагружении образца затухающими знакопостоянными ударными и статическими знакопеременными нагрузками.
Недостаток копра состоит в том, что в нем отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие проведение исследований, как при постоянной, так и при изменяемой в ходе испытаний жесткости нагружения, что ограничивает объем информации при исследованиях.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем проведения исследований как при постоянной, так и при изменяемой в ходе испытаний жесткости нагружения.
Технический результат достигается тем, что копер дополнительно снабжен приводом вращения, установленным на поворотной платформе и соединенным со штангой, дополнительным захватом для образца, и ударником, установленным на штанге, при этом электромагнитный замок закреплен на дополнительном захвате, ударник выполнен в виде кольца из ферромагнитного материала и установлен с возможностью вращения относительно оси штанги и взаимодействия с электромагнитным замком, а упругий элемент выполнен в виде стержня некруглого сечения.
Устройство поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - общая схема копра,
фиг. 2 - матрица для фиксации образца, вид Б-Б в разрезе,
фиг. 3 - упругий элемент, вид А-А в разрезе где:
1 - станина;
2 - штанга;
3 - поворотная платформа;
4 - упругий элемент;
5 - груз;
6 - захват;
7 - образец;
8 - электромагнитный замок;
9 - привод вращения;
10 - дополнительный захват;
11 - ударник;
12 - привод;
13 - колесо;
14 - фиксатор.
Маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении содержит станину 1 (фиг. 1), размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги 2, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой 3 со станиной, упругий элемент 4, консольно закрепленный на другом конце штанги 2, груз 5, установленный на свободном конце упругого элемента, захват 6 (фиг. 1, 2) для образца 7, закрепленный на станине, и электромагнитный замок 8 для взаимодействия со штангой 2 (фиг. 1).
Копер снабжен приводом вращения 9, установленным на поворотной платформе 3 и соединенным со штангой 2, дополнительным захватом 10 для образца для размещения оппозитно захвату 6 (фиг. 1, 2), и ударником 11 (фиг. 1), установленным на штанге 2. Электромагнитный замок 8 (фиг. 1, 2) закреплен на дополнительном захвате 10 (фиг. 1, 2). Ударник 11 выполнен в виде кольца из ферромагнитного материала и установлен с возможностью вращения относительно оси штанги 2 и взаимодействия с электромагнитным замком 8 (фиг. 1, 2). Упругий элемент 4 выполнен в виде стержня некруглого сечения.
Копер снабжен приводом 12 (фиг. 1) с колесом 13 для повторных поворотов платформы 3 и штанги 2, и фиксатором 14 для соединения колеса 13 с поворотной платформой 3.
Копер работает следующим образом. Выключают фиксатор 14 и штанга 2 под действием груза 5 поворачивается до соударения ударника 11 с электромагнитным замком 8. Образец 7 нагружается ударным импульсом. Если электромагнитный замок 8 выключен, то груз 5 и упругий элемент 4 создают на образце серию повторных ударов с затухающей амплитудой импульсов. Если привод вращения 9 выключен, то повторные затухающие удары наносятся с одинаковой жесткостью. Для изменения жесткости повторных затухающих импульсов включают привод вращения 9 и поворачивают штангу 2 вместе с упругим элементом 4 и грузом 5 относительно оси штанги 2. За счет некруглого сечения стержня упругого элемента 4 характеристика жесткости его изгиба будет меняться и соответствующим образом будет меняться жесткость повторных ударов. Для создания статических знакопеременных циклических затухающих колебаний нагрузки включают электромагнитный замок 8, отчего после ударного нагружения образца ударник 11 соединяется с электромагнитным замком 8. Знакопеременные упругие затухающие деформации упругого элемента 4 под действием груза 5 создадут на образце 7 соответствующие знакопеременные нагрузки с постоянной жесткостью нагружения, если привод 3 выключен, или с переменной жесткостью, если привод 3 включен. При выключении электромагнитного замка 8 знакопеременные статические затухающие нагрузки сменяются ударными затухающими нагрузками одного знака. Моменты перехода от ударных нагрузок одного знака к статическим знакопеременным нагрузкам осуществляется в процессе испытаний в соответствии с программой исследований. Для повторения нагружений после полного или частичного их затухания включают привод 12 и фиксатор 14, отчего колесо 13 поворачивает штангу 2 на новый исходный угол.
Таким образом, предлагаемый копер обеспечивает проведение исследований при нагружении образца затухающими знакопостоянными ударными и статическими знакопеременными нагрузками как при постоянной, так и при изменяемой в ходе испытаний жесткости нагружения, что существенно увеличивает объем информации при исследованиях.
Маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении, содержащий станину, размещенные на ней маятник в виде жесткой штанги, один конец которой шарнирно соединен поворотной платформой со станиной, упругий элемент, консольно закрепленный на другом конце штанги, груз, установленный на свободном конце упругого элемента, захват для образца, закрепленный на станине, и электромагнитный замок для взаимодействия со штангой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен приводом вращения, установленным на поворотной платформе и соединенным со штангой, дополнительным захватом для образца и ударником, установленным на штанге, при этом электромагнитный замок закреплен на дополнительном захвате, ударник выполнен в виде кольца из ферромагнитного материала и установлен с возможностью вращения относительно оси штанги и взаимодействия с электромагнитным замком, а упругий элемент выполнен в виде стержня некруглого сечения.
