Устройство для механических испытаний материалов центробежными силами

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СИЛАМИ, содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтгшьную сило- , вую балку с ограничителями перемещения испытуенвлх образцов на концах и уравновешивающими грузгини, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие, оно снабжено нагру- , вечными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном в огра ничителе гнезде, дополнительных стержней с крепежными элементами и дисков с отверстиями для прохода стержней. 00 го 00 00 ж Фиг.1

СООЭ СОВЕТСНИХ

ХЦ

РЕСПУБЛИН

ФР (Н) 3(Я) G 01 И 5/00з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР ф

Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3369729/29-33 (22) 16.12 ° 81 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) A ° Ï.Áåëoóñîâ, В.Н.Спиридонов и Е.И.Косолапов (53) 620.1 (088.8) (56) 1. Седов Л.И.Методы подобия и размерности в механике. М., "Наука", 1965, с. 59.

2. Бегларян В.Х. Механические испытания приборов и аппаратов. И., "Машиностроение", 1980, c.. 118-119. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ HCIIblTAHMA МАТЕРИАЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СИЛАМИ, содержащее станину с вертикальным валом и .приводом его вращения, горизонтальную силовую балку с ограничителями перемещения испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие,,оно снабжено нагру- . зочными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном в огра ничителе гнезде, дополнительных стержней с крепежными элементами и дисков с отверстиями для прохода стержней.

1032338

Изобретение относится к технике экспериментального определения механических характеристик материалов, предназначенных для изготовления элементов конструкций и может быть использовано при обработке техноло- 5 гии изготовления композиционных материалов с заданными механичесними характеристиками.

Известна центрифуга для испытания материалов на воздействие постоянно- 10 го ускорения (1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для механических испытаний материалов центробеж» ными силами, содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балку с ограничителями перемещений испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами (2 ).

Известные устройства не обеспечивают испытание, например, оболочек, имеющих цилиндрическую форму, на растяжение или сжатие, когда требуется создавать большие усилия в осевом направлении с равномерным их распределением по длине оболочки и с незначительными оборотами электродвигателя.

Цель изобретения - обеспеЧение возможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие.

Указанная цель достигается тем, что устройство .для механических испытаний материалов центробежными си- 35 лами, .содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балку с ограничителями перемещений испытуемых образцов на концах и урав- 40 новешивающими грузами, снабжено нагрузочными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном 4

/ в ограничителе гнезде дополнительных стержней с крепежными элемента.ми и дисков с отверстиями для прохода стержней.

На фиг. 1 показано устройство для испытания оболочек центробежными силами, общий вид сбоку) на фиг.2то же, вид сверху, на фиг. 3 " разрез

A-A на фиг, 1 (испытание оболочек на сжатие ); на фиг. 4 - то же, на растяжение.

Устройство содержит станину 1, вертикальный вал 2 с приводом 3 его вращения, коллектор со щетками 4, силовую балку 5 с ограничителями 6 перемещений испытуемых образцов 60 и уравновешивающими грузами 7, нагрузочные приспособления в виде подвижного упора 8 с фиксаторами 9 и 10 центробежным стержнем 11, один конец которого размещен в гнезде 65

12 ограничителя 6, дополнительных стержней 13 с крепежными элементами

14 и 15 и дисков 16 и 17. Позицией

18 показана испытуемая оболочка.

Устройство работает следующим образом.

При испытании оболочек на сжатие устанавливают грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11 с фиксатором 9 до соприкосновения. с гнездом 12 ограничителя 6. Оболочку 18 с прикрепленными к ней дисками 16 и 17 (крепление не показано ) устанавливают на стержень 11 до соприкосновения .с фиксатором 9. В отверстия дисков 16 и

17 и грузов 7 устанавливают стержни

13, на концах которых заворачивают крепежные элементы (гайки ) 14 и 15.

В отверстие подвижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор (гайку ) 10, а подвижный упор 8 закрепляют к силовой балке 5. После подключения привода (обмотки электродвигателя )

3 к регулируемому источнику постоянного тока плавным увеличением напряжения приводят во вращение сило-, вую балку 5, при этом на подвижные грузы 7 начнут действовать центробежные силы, под действием которых они перемещаются ho балке и через стержци 13 передают усилие на диск 17, который сжимает оболочку 18 за счет того, что противоположный диск 16 упирается в фиксатор 9 стержня 11. Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на сжатие достигается центробежными силами за счет набора перемещающихся по балке .грузов и оборотами электродвигателя. Контроль эа состоянием оболочки в момент потери устойчивости ведут при помощи тензометрических датчиков (не показаны ) через коллектор со щетками 4..При потере устойчивости оболочки фиксируют величину электрического напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель. Величину критической силы вычисляют как центробежную силу грузов 7,.которую определяют числом оборотов силовой бал-.

КИ.

Критическую силу определяют по .формуле

Р,Р=М ll (C m +

2 г) кР . о о где Ъ - число оборотов двигателяр

E6.- расстояние от центра гру-: зов до центра вращения, tn - масса грузов; расстояние и масса элементов, создающих центро бежные силы.

При испытании оболочек на растяжение (фиг. 4 ) на силовую балку 5

1032338

10 устанавливают грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11,с фиксатором 9 до соприкосновения с гнездом 12 ограничителя 6. Оболочку 18 с прикрепленным к ней диском 16 (крепление не 5 показано ) устанавливают на стержень.

11. В отверстие диска 16 и грузов

7 устанавливают стержни 13 с крепежными элементами 15, на правых концах которых заворачивают крепежные элементы (гайки ) 14 до упора крепежных элементов 15 во внутреннюю поверхность диска 16. К левой стороне оболочки прикрепляют диск

17, через который проходят централь- 15 ный стержень 11 и стержни 13. Внутренней стороной диск 17 должен упереться в фиксатор 9. В отверстие подвижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор 10 а подвижный упор-8 закрепляют к силовой балке 5.

Подключив привод 3 к регулируе мому источнику постоянного тока, плавным увеличением напряжения при- 75 водят во вращение силовую балку 5, при этом на грузы 7 начнут действовать пентробежные силы, под действием которых они перемещаются и через стержни 13 передадут усилие на диск

16, оболочку 18 и диск 17, который своей внутренней поверхностью упира-. ется в фиксатор 9 стержня 11. Оболочка 18 будет работать на растяжение.

Контроль за состоянием оболочки и момент потери ее устойчивости осуществляют при помощи датчиков через коллектор со щетками 4..Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на расстяжение достигается центробежными силами за счет набора грузов и оборотами электродвигателя. При потере устойчивости оболочки фиксируют величину напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель 3. Прочность оболочки при осевом растяжении определяют по формуле

2 2(pñÔÑ, Т

t

Раст Р 2rb где.,Ъ вЂ” число оборотов двигателя;

Ро- расстояние до центра масс грузов от центра вращениями

i - радиус..оболочки, h - толщина оболочки; о - масса грузову

0 п †расстояние и масса соответ

4 ствующих элементов, -создаю" щих центробежные .силы.

Применение предлагаемого устройсФва для испытания оболочек центробежными силами увеличиВает область усилий в осевом направлении на обо-, лочку, расположенную соосно с сило.вой балкой.

103233&

Сжагэие

К 1Х 17 11 фма 3 1Х 4F 18 9

Рао ттжемив оболочки

11 .У 1Г и

3 17

Составитель N.Ñëèíüêî

Редактор С.Пекарь Техред . И Метелева KoppeRTOp С,Щекмар

Заказ 5392/47 Тираж 873 Подписное

3НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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