Устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ М/ ТЕРИАЛОВ по авт.св.№977998, отлич ающевс я тем,.что, с целью расширения возможностей пуSLL . 1099230 А зам G 01 N 3/18 тем обеспечения испытания образцов с различными соотношениями разме- . ров рабочей и захватной частей, оно снабжено размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулкой, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль поперечного сечения тяги, и дистанционными проставками, размещенными в продольной полости тяги и закрепляемыми при испытании на захватных частях образцов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) сд) С 01 N 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 977998 (21) 3571286/25-28 (22) 04. 04.83 (46) 23.06.84. Бюл. N 23 (72) Физика-технический институт низких температ ур AH. Украинской ССР (53) 621. 172. 251. 12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 977998. кл. С 01 N 3/18 1981 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЙЗКОТЕ11ПЕ-

РАТУРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ I ÓÒÅÐÈAJIÎÂ па авт.св.>"-977998, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения возможностей путем обеспечения испытания образцов с различными соотношениями размеров рабочей и захватной частей, оно снабжено размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулкой, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль поперечного сечения тяги, и дистанционными проставками, размещенными в продольной полости тяги и закрепляемыми при испытании на захватных частях образцов.

1099230

Цель изобретения — расширение возможностей путем обеспечения испытания образцов с различными соотноИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для низкотемпературных испыта" ний образцов материалов путем приложения растягивающих или сжимающих нагрузок.

По основному авт.св. У 977998, известно устройство для низкотемпературных механических испытаний образ10 цов материалов, содержащее криостат с рабочей камерой, размещенные в ней опорную трубу, установленную внутри нее тягу, верхний конец которой выведен из рабочей камеры и которая выполнена с продольной по15 лостью для размещения испытуемых образцов, механизм замены образцов и захваты образца, кинематически связанные с механизмом замены образцов и шарнирно соединенные с тягой

20 и опорной трубой. Захваты образца выполнены в виде шайб с установленными на них ограничителями угла поворота вокруг оси тяги, а механизм замены образцов выполнен в виде двух кулис (11 .

Однако расстояние между захватами зависит от длины рабочей части образца. Если испытываются образцы с достаточно большой длиной рабочей

<,части, то расстояние между захватами велико, и в пространстве между ними во время замены легко размещается верхняя захватная часть испьггуемого образца вместе с сопрягаемой с ней 35 нижней захватной частью соседнего образца. Если же образцы имеют небольшую длину своей рабочей части, то расстояние между захватами получается настолько малым, что в про- 40 странстве.между ними не могут бьггь одновременно размещены две смежные захватные части соседних образцов.

Следовательно, образцы с укороченной рабочей частью не могут быть испьгганы на известном устройстве. На нем, в частности, нельзя испытать плоские образцы из-за малой длины их рабочей части и сравнительно большой длины захватной части. 50

Таким образом, недостатком известного устройства является невозможность испытаний образцов с разными соотношениями -размеров рабочей и захватной частей. 55 шениями размеров рабочей и захватной частей, Указанная цель достигается тем, что устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов снабжено размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулкой, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль опперечного сечения тяги, и дистанционными проставками, размещенными в продольной полости тяги и закрепляемыми при испытании на захватных частях образцов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. I-, на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 11 на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 1, на фиг. 7 — разрез Е-Е на фиг. 1, на фиг. 8 — разрез Ж-Ж на фиг. I на фиг. 9 — разрез 3-3 на фиг. 1, на фиг. 10 — схема расположения поперечного сечения захватной части образца относительно захвата при замене образца в захватах.

Устройство содержит криостат 1 с рабочей камерой 2, в которой размещена опорная труба 3 и установленная соосно внутри нее тяга 4, верхний конец которой выведен за пределы рабочей камеры, захваты 5 и 6 образцов

7, соединенные соответственно с опоркой трубой 3 и тягой 4, а также механизм 8 замены образцов в захватах.

Тяга 4 выполнена с продольной полостью 9 для размещения испытуемых образцов, а захваты 5 и 6 образцов в виде шайб с квадратичными окнами

10 и 11, снабженных ограничителями

12 и !3 H o p OTHOcHòåëüно оси тяги 4. Захваты 5 и б кинематически связаны с механизмом 8 замены образцов и шарнирно соединены с тягой 4 и опорной трубой 3. В шайбах выполнены круговые пазы 14 и

15 (фиг. 4 и 9), которые сопрягаются с ограничителями 12 и 13. Механизм 8 замены образцов выполнен в виде двух соединенных с захватами

5 и 6 кулисных механизмов, включающих рычаги,16 и 17 с закрепленными на них пальцами 18 и 19, находящимися в зацеплении с пазами кулис

20 и 21. Рычаги 16 и 17 установлены! 099230 соответственно на валах 22. и 23, причем пустотелый вал 23 охватывает вал 22 и соединен с кронштейном 24, закрепленным на опорной трубе 3. Верхние концы валов 22 и 23 выведены за пределы рабочей камеры 2 и снабжены рукояткой 25 и 26.

Шарнирное соединение захвата 6 с тягой 4 выполнено в виде резьбо1 вого соединения с мелким шагом 10 (1, 5 мм) резьбы.

Лля взаимодействия образцов 7 с шайбами захватов 5 и 6 предусмотрены захватные части 27 и 28 квадратного поперечного сечения, повторяю- 15 щие сечение окон 10 и 11 шайб и установленные на концевых участках 29 образцов (фиг. 3). В полости 9 тяги

4 установлена шпонка 30, препятствующая вращению захватной части ?8 об- 20 раэца относительно тяги 4. Между захватами 5 и 6 установлена жестко соединенная с опорной трубой 3 направляющая втулка 3 1 со шпонкой 32.

Внутренний профиль 33 (фиг. 6) по- 25 перечного сечения втулки 31 со шпонкой 32 повторяет внутренний профиль 34 (фиг. 2) поперечного сечения, тяги 4 со шпонкой 30.

В продольной полости 9 тяги 4 30 установлена с возможностью вертикального перемещения дистанционные проставки 35, расположенные вдоль тяги. Проставки 35 выполнены в ви;де Г-образных стержней, завинчиваемых на верхних захватных частях образцов и фиксируемых гайками 36 (фиг. 1 и .

5) при испытании.

Каждая захватная часть 27 и 28 образцов 7 выполнена сборной из двух 40 трехгранных призм 37 и 38 (фиг. 4 и

7). Одна из этимх призм (37) имеет на своей широкой грани палец 39 с резьбовым хвостовиком 40. Вторая призма 38 смонтирована на пальце 39 45 и снабжена эажимной гайкои 41, навииченной на резьбовой хвостовик 40. На трехгранных призмах 37 и 38 имеются выступы 42 и 43, которыми они контактируют между собой по плоскостям

44 и 45 (фиг. 7).

Устройство снабжено корзиной 46 (фиг. 1) для сбора разрушенных образцов, закрепленной на нижнем участ- ке опорной трубы 3. Для заливки хлад-55 агента предусмотрена переливная труба 47. Корпус криостата 1 и опорная труба 3 герметично присоединены к траверсе 48 испытательной- машины.

Рабочая камера 2 сообщается с полостью 9 тяги 4 через ряд сквозных окон 50, выполненных в стенках опорной трубы 3 и тяги 4, а через кольце вой зазор К между опорной трубой 3 и тягой 4 и патрубок 51 — с атмосферой или газгольдером (не показан).

Все подвижные соединения устройства герметизированы уплотнениями 52-55.

Устройство работает следующим образом.

При снятом криостате 1 захваты 5 и 6 посредством рукояток 25 и 26 и пальцев 18 и 19 устанавливают в положение, при котором квадратный контур захватных частей 27 и 28 образцов совпадает с квадратным профилем окон 10 и 11 в захватах 5 и 6. При этом захват 5 упирается торцом паза 14 в ограничитель 12, а захват

6 — торцом паза 15 в ограничитель

13. Далее вертикальный пакет образцов 7 вместе с захватными частями

28 и дистанционными проставками 35 помещают в полость 9, при этом за- хватную часть 28 нижнего образца 7 располагают над захватом 6, а захватную часть 27 этого образца помещают с зазором (2-3 мм) относитель" но захвата 5. После этого посредством рукояток 25 и 26 захваты 5 и 6 устанавливают в рабочее положение (фиг. 8 и 9), при котором контуры квадратных окон 10 и 11 захватов 5 и 6 оказываются повернутыми на угол 45 от,носительно контура квадратных захватных частей 27 и 28 образца. Момент окончания поворота захватов 5 и 6 н рабочее положение определяют по возрастанию усилий на рукоятках 25 и 26. Эти усилия возрастают из-за того, что захваты 5 и 6 упирабтся торцами своих пазов 14 и 15 в соответствующие ограничители 12 и 13 угла поворота. Исходное положение тяги 4 контролируют по шкале-линейке (не показана), закрепленной на станине испытательной машины, и по указателю (не показан), установленному на подвижном нагружающем органе 49 испытательной машины. При каждой установке очередного образца в захватах 5 и 6 взамен разрушенного образца подвнжнун тягу 4 предварительно устанавливают в исходное положение по шкале-линейке и указателю. Расстояние между захватами 5 и б определяется длиной

1099230 рабочей части образца и зазором

При этом, если образец 7 имеет небольшую длину всей рабочей части, то соответственно небольшим будет и расстояние между захватами 5 и б. 5

После присоединения криостата 1 к траверсе 48 в рабочую камеру 2 через трубу 47 заливают жидкий хладагент до такого уровня, чтобы несколько нижних образцов оказались полностью погруженными в него. Образующиеся пары хладагента выходят через патрубок 51 в газгольдер или в атмосферу. На своем пути холодные пары осуществляют отбор тепла от всех образцов, помещенных в полость 9 выше уровня хладагента, а также от тяги

4, опорной трубы 3 и стенки криостата 1, охлаждая их. По окончании заливки хладагента начинается рабочее движение вверх тяги 4 с захватом 6.

При этом к нижнему образцу 7 прикладывается растягивающее усилие, под действием которого он разрушается.

Разрушающее усилие на образец переда- 5 ется от захватов 5 и 6 через предусмотренные на трехгранных призмах

37 пальцы 39, сопрягаемые со сквозными отверстиями, имеющимися на концах образца 7. Нижняя часть разрушен- 30 ного образца с захватной частью 27 падает в корзину 46, а верхняя часть образца с захватной частью 28 оста.ется над верхним захватом 6. Далее удаляют из захвата 6 верхнюю часть разрушенного образца и подают новый образец в захваты 5 и 6 вместо разрушенного. Для этого путем поворота до упора рукоятки 26 поворачивают верхний захват 6 в положение, по- 40 казанное .на фиг. 10, при котором контур его квадратного окна 1 1 совпадает с квадратным контуром головки 28 образца. Вращательное движение от рукоятки 26 к захвату 6 пере- 45 дается через вал 23, связанный с ним рычаг 17 и кулису 21, находящуюся в зацеплении с пальцем 19, который закреплен на рычаге 17.

Под воздействием собственного веса верхняя часть разрушенного образца с захватной частью 28 и дистанционной проставкой 35 смещается вниз и задерживается на оставшемся в рабочем 55 положении после испытания нижнего образца 7 захвата 5 (фиг. 9). При таком перемещении захватная часть 28 уцерживается от перекосов и заклиниваний направляющей втулкой 31.

После этого захват 6 возвращают в рабочее положение (фиг. 8) посредством той же рукоятки 26. При этом дистанционная проставка 35, установленная на захватной части 28, удерживает нижнюю захватную часть очередного образца над захватом 6. !

Затем путем поворота до упора рукоятки 25 поворачивают захват 5 в положение, при котором контур его квадратного окна 10 совпадает с квадратным контуром захватной части 28 (при этом захватная часть 28, опирающаяся на захват 5, yäåðæèâàåòñÿ от вращения шпонкой 32). В результате этого захватная часть 28 вместе со своей дистанционной проставкой 35 падает в корзину 46, а нижняя захватная часть очередного образца задерживается находящимся в рабочем положении захватом 6 ° Захват 5 возвращают в рабочее положение (фиг. 9) рукояткой 25. Этим заканчивается цикл удаления верхней части разрушенного образца 7 из захватов. Действуя в такой же.последовательности, рукояткой 26,.а затем рукояткой 25, осуществляют подачу очередного образца в рабочее положение вместо разрушенного образца. При повороте захвата 6 в положение, показанное на фиг. 10, при котором контуры квадратного окна 11 и захватной части совпадают, образец под соб.ственным весом смещается вниз. 3ахватная часть свободно проходит через окно 11 и втулку 3 1 и задержива- ется на захвате 5. После чего захват

6 возвращают в рабочее положение

:(фиг. 8), а захват 5 поворачивают в положение, нри котором контур его квадратного окна 10 совпадает с квадратным контуром захватной части (при этом шпонка 32 удерживает за.— хватную часть от вращения вокруг оси тяги 4). Далее захватная часть проскакивает через окно 10 и оказывается под захватом 5 с зазором а верхняя захватная часть образца задерживается захватом 6. Захват 5 возвращают в рабочее положение (фиг. 9). Образец приготовлен к испытанию, которое осуществляется аналогично предыдущему. После последовательного испытания всех образцов и испарения остатков хладагента криостат 1 снимают, удаляют разрушенные

1099230 образцы из корзины 46, устанавливают новый пакет образцов и повторяют испытание.

Дистанционные проставкн позволяют раздельно осуществлять циклы удаления 5 остатков разрушенного образца и последующую подачу очередного образца взамен разрушенного в рабочее положение между захватами, в результате..чего отпадает необходимость размещения двух смежных захватных частей образцов в пространстве между верхним и нижним захватами. А направлякщая втулка со шпонкой обеспечивает прохождение захватных частей образца между захватами без перекосов и заклиниваний.

Изобретение позволяет расширить возможности испытаний путем обеспечения испытания. образцов с различными соотношениями размеров рабочей и захватной частей sa счет размещенной между захватами и жестко соединенной с опорной трубой направляющей втулки, внутренний профиль поперечного сечения которой повторяет внутренний профиль поперечного сечения тяги и дистанционных проставок закрепляемых при испытании на захватных частях образцов.

42

Г-Г

ЧО.

58

ЧО

Ч3

Фиг.б

1099230

10 tt

Фиг. IO

Составитель Г. Алехов

Техред Т.Маточка Корректор Л.йеньо 1

Редактор P. Цицика

Заказ 4362/35

Тираж 823 Подпис нбе

ВНииПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

37 8 7

Ч5 55

58

22

7 б Риг.8