Сдвиговой стенд

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ду y, G 01 N 19/02 33/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц „

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ял;(21) 3992052/31-33 (22) 12.12.85 (46) 15.05.87. Бюл. и 18 (71) Московский автомобильно-дорожнйй институт (72) В.И.Баловнев, 1О.П.Бакатин, С.А.Зеньков и С.В.Журавчук (53) 620.179.16:624.131 54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 162987, кл. Е 02 D i/00, 1962.

Авторское свидетельство СССР

Ф 526807, кл . С 01 N 19/02, l973.

„„80„„1310696 А 1 (54) СДВИГОВОЙ СТЕНД (57) Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения напряжения сдвига материалов и грунтов по металлической но-. верхности при ультразвуковом воздействии. Целью изобретения является повышение эффективности испытания путем моделирования в плоскости сдвига требуемого температурного режима с воэможностью его регулирования. Стенд, включающий металлическую раму 1 с кареткой 5, обойму 1О для размещения

1310696 образца материала, пригрузочное приспособление с штангой 14 и штампом

12 и источник ультразвуковых колебаний с излучающей поверхностью 9, дополнительно. снабжен источником хладагента и приборами для контроля и фиксации температуры. Штамп 12 вы1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения влияния различных факторов на напряжение сдвига различных материалов и грунтов по металлической по верхности при ультразвуковом воздействии.

Цель изобретения — повышение эффекТНВНосТН испытаний путем моделирования в плоскости сдвига требуемого тем-10 пературного режима с возможностью его регулирования.

На фиг.1 изображен сдвиговой стенд, общий вид в разрезе; на фиг.2 — вид по стрелке А на фиг.i; на фиг.3 узел I на фиг.2; на фиг.4 — схема сдвигового стенда.

Сдвиговой стенд содержит металлическую ра 1 с регулировочными Вин 2р тами 2 и закрепленными на ней при помощи болтовых соединений 3 с возможностью вертикального перемещения направляющими 4, каретку 5, снабженную катками 6 и установленную подвижно в направляющих 4, жестко закрепленный на каретке 5 источник 7 ультразвуковых колебаний, например магнитострикционный, с теплоизолированным корпусом 8 и излучающей поверхностью 9 и цилиндрическую обойму 10 без дна с размещенными внутри и концентрично ее оси съемным кольцом 11 и штампом 12 с крышкой 13.

Штамп 12 жестко связан со штангой

14, которая установлена подвижно с возможностью вертикального перемещения в жестко закрепленной на раме

1 направляющей втулке 15 и соединена шарнирно с нагрузочным рычагом 16, 4О на свободном конце которого подвешена подставка 17 со съемными (сменными) грузами 18. Обойма 10 без дна посредством шпипек 19 с гайками 20 полнен полым, причем эта полость и корпус 7 источника ультразвуковых колебаний сообщены с источником хладагента. Обойма 10 и корпус 7 источника ультразвуковых колебаний теплоизолированы, причем последний размещен на каретке 5. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. с возможностью регулировки прикреплена к раме 1 и снабжена теплоиэоляционным кожухом 21 и двумя болтами

22 для фиксации в ней съемного кольца 11. Кольцо 11 из пластмассы, например ударопрочного полиэтилена высокого давления, выполнено с внутренним диаметром, равновеликим наружному диаметру штампа 12. Последний выполнен полым с отверстиями 23 и 24 с одной стороны для подвода и отвода хладагента и герметично закрыт крышкой 13. Теплопроводность материала крышки 13 больше теплопроводности материала штампа 12.

Полости штампа 12 и корпуса 8 источника 7 ультразвуковых колебаний заполнены хладагентом, например этиленгликолем, и соединены теплоизолированными трубопроводами (не показаны) через трехходовой кран 25,ох-ладитель 26 и кран 27 и источником хладагента — емкостью 28.

Каретка 5 с источником 7 ультразвуковых колебаний через тензометрическое кольцо 29 связана с приводным механизмом 30. Стенд снабжен комплектом тензометрической аппаратуры 31, ультразвуковым генератором

32 и комплектом для измерения температуры контактным способом, например потенциометром 33 с термопарами 34.

Сдвиговой,стенд работает следующим образом.

Каретку 5 с источником 7 ультра— звуковых колебаний устанавливают за обойму 10 в крайнее правое положение, а рычаг 16 со штангой 14 и штампом

12 — в крайнее верхнее положение с фиксацией. Кольцо 11 с испытуемым материалом, например грунтом, помещают в обойму 10 и фиксируют болтами 22. Затем каретку 5 устанавливают под центр кольца 11 с испытуемым материалом. Ослабляют болтовые соединения 3 и регулировочными винтамн 2 устанавливают направляющие 4 так, чтобы излучающая поверхность 9 стала параллельной схемному кольцу

11 с материалом, а шпильками 19 с гайками 20 устанавливают зазор между ними для размещения теплоизолятягивают болтовые соединения 3.

Посредством трехходового крана 25 и теплоизолированных:трубопроводов из емкости 28 подают хладагент в полости штампа 12 и корпуса 8 источни- 15 ка 8 ультразвуковых колебаний одновременно или раздельно (в зависимости от требуемых условий испытаний).

Рычагом 16 через штангу 14 приводят крышку 13 штампа 12 (предварительно 2р смазанную тонким слоем глицерина для предотвращения примерзания) в соприкоснование с испытуемым материалом.

Между хладагентом и испытуемым материалом через крышку 13, выполненную 25 из материала с теплопроводностью больше теплопроводности материала штампа 12, происходит теплообмен, при котором испытуемый материал охлаждается хладагентом до требуемой темпе- Зр ратуры. Подавая хладагент в полость корпуса 8 источника 7 ультразвуковых колебаний, охлаждают до требуемой температуры металлическую излучающую поверхность 9.

После приобретения испытуемым материалом и металлической излучающей поверхностью 9 требуемых величин температуры, рычаг 16 переводят в крайнее верхнее положение, приподнимают 4р обойму 10 с кольцом 11 и материалом, вращением гаек 20 убирают теплоизоляционную прокладку. Опускают рычаг 1.6, который через штангу 14 и штамп 12 перемещает испытуемый материал в 45 кольце 11 до соприкосновения его с излучающей поверхностью 9. Таким образом моделируют в плоскости сдвига требуемый температурный режим.

Температуру хладагента, определяющую требуемый температурный режим в плоскости сдвига, регулируют охладителем 26, например жидким азотом, через который проходит хладагент, а

его расход — кранами 25 и 27. Контроль и фиксацию значений температуры хладагента, испытуемого материала и излучающей поверхности 9 осуществляют

3 1310696 4 комплектом для измерения температуры контактным способом, например терпарами 34, подключенными к потенциометру 33, с регистрацией на самописце.

Выдерживают требуемое по условиям испытаний время контакта между материалом и металлической излучающей поверхностью 9, фиксируя его таймером ционной прокладки (не показана) ° За- 10 (не показан).

Удельное давление испытуемого материала на металлическую излучающую поверхность 9 источника 7 ультразвуковых колебаний, передаваемое на испытуемый материал посредством штампа 12, штанги 14 и нагрузочного рычага 16, устанавливают сменой съемных грузов 18 на подставке 17.

На источник 7 ультразвуковых колебаний подают питание от ультразвукового генератора 32 и включают приводной механизм 30 перемещения каретки 5.Параллельно осуществляют регистрацию напряжения сдвига материала комплектом тензометрической аппаратуры 31. Сдвиг происходит по по" верхности контакта испытуемого материала и металлической излучающей по, верхности 9. Требуемая для испытаний максимальная площадь этого контакта, равная площади внутреннего диаметра съемного кольца 11, обеспе .чивается установкой излучающей поверхности 9 параллельно съемному кольцу 11 с испытуемым материалом.

Скорость сдвига регулируют приводным механизмом 30. Жесткое крепление направляющей втулки 15 к металлической раме 1 увеличивает при сдвиге суммарную жесткость элементов стенда, удерживающих съемное кольцо 11 с испытуемым материалом строго в горизонтальном положении параллельно излучающей поверхности 9.

После проведения испытаний кольцо 11 освобождают от материала, для чего каретку 5 перемещают в крайнее правое положение, а материал штампом 12 (за счет действия пригрузки) удаляют из кольца 11 вниз, после чего рычаг 16 переводят в крайнее верхнее положение и фиксируют. Стенд вновь готов к проведению испытаний.

Результаты испытаний сопоставляют со сдвигом материала по металл без наложения ультразвуковых колебаний.

Предлагаемый сдвиговой стенд (по сравнению с известными) позволяет моделировать в плоскости сдвига матеВидА

Фиг. 2

5 13 риала по металлической поверхности ,любой требуемый температурный режим, возникающий в реальных погодных условиях, с воэможностью его регулирования и определять при этом напряжение сдвига при наложении ультразвуковых .колебаний (в зависимости от скорости сдвига, удельного давления материала на металлическую поверхность, времени их контакта независимо от температуры окружающей среды), что повышает эффективность лабораторных испытаний ипроизводительность экспериментальных исследований.

Формула изобретения

1. Сдвиговой стенд, включающий металлическую раму с направляющими и установленной в них кареткой,обойму со съемным кольцом для размещения образца грунта, приводной механизм каретки, приспособление для верти— кальной пригрузки в виде рычага с грузами и штанги со штампом и источник ультразвуковых колебаний с излучающей поверхностью, размещен1069б 6 ные под обоймой, о т л и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения эффективности испытаний путем моделирования в плоскости сдвига требуемого температурного режима с возможностью его регулирования, стенд снабжен источником хладагента и приборами для контроля и фиксации температуры, штанга снабжена

10 втулкой, жестко закрепленной на раме, а обойма — теплоизоляционным кожухом, причем штамп выполнен полым со съемной крышкой, а источник ультразвуковых колебаний выполнен с

15 теплоиэолированным корпусом и закреплен на каретке, направляющие которой установлены с воэможнос-ью вертикального перемещения относительно рамы, при этом полости с источником

20 хладагента, а штанга размещена во втулке с возможностью вертикального перемещения.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю—

25 шийся тем, что крышка штампа вы- . полнена из материала с большей тепло- проводностью, чем у материала шампа.

1310696

1.Фиг.3

Составитель Г.Мартынова

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А.Ревин

Заказ 1883/39 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4