Установка для механических испытаний материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет 1 асширить функциональные возможности установки путем обеспечения испытаний материалов CJ переменной скоростью нарастания нагрузки. Установка содержит установленные на колоннах подвизкную 3 и неподвижную 4 траверсы (Т), форми (Л со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (39) (11) <5D4Ñ01N308 Е21 С3900

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3986844/22-03 (22) 10. 12.85 .(46) 15.06.87. Бюл. В 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620.178.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1155901, кл. G Oi N 3/08, 1983. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширить функциональные возможности установки путем обеспечения испытаний материалов с переменной скоростью нарастания нагрузки. Установка содержит установленные на колоннах подвижную 3 и неподвижную 4 траверсы (Т), форми1317312 рователь нагрузки и захваты 5 и 6 для испытуемого образца (ИО) 7. Привод перемещения Т 3 выполнен в виде телескопического гицроцилиндра (ГЦ) 10, который через вентиль 12 связан с источником 11 давления среды. При этом ГЦ 13 меньшего по отношению к ГЦ 10 диаметра является поршнем ГЦ 10, а поршнем ГЦ 13 является ГЦ 14, В надпоршневых полостях

ГЦ 10 и 13 между внутренними и на— ружными стенками поршней выполнены полости 15 и 16, Они заполнены частично жидкостью и сообщены с поршневыми полостями ГЦ следующих ступеней. Количество ступеней определяется количеством участков с различной скоростью нагружения. Уровень частичноro заполнения полостей ГЦ жидкостью

Изобретение относится к испыта— тельной технике, в частности к установкам для испытания на прочность при одноосном нагружении образцов горных пород, других материалов и иэделий, работающих при переменных скоростях нарастания нагрузки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний с переменной скоростью нарастания нагрузки и расширение пределов изменения скорости нарастания нагрузки, На чертеже показана схема установки для механических испытаний материалов.

Установка содержит основание 1 с установленными на нем колоннами 2, подвижную и неподвижную траверсы 3 и 4, установленные на колоннах 2, захваты 5 и 6 для образца 7 испытуемого материала, из которых захват 5 соединен с подвижной траверсой 3, формирователь нагрузки в виде расположенных соосно захватам 5, 6 втулки 8, связанной с неподвижной траверсой 4, и упругого элемента в виде силовой пружины 9, привод перемещения подвижной траверсы 3, выполненный в виде телескопического гидроцилиндра 10, и источник 11 давления определяется протяженностью участков с различной скоростью. Для расширения пределов изменения скорости нарастания нагрузок их формирователь выполнен в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19, 20 и ограничителей их взаимного смещения.

Между днищами втулок установлены силовые пружины 9, 21, 22 с различной жесткостью. При подаче с постоянной скоростью жидкости в ГЦ 10 перемещается под давлением ГЦ 13 и перемещает Т 3 вместе с ИО 7, Пружины 9, 21, 22 сжимаются, и ИО 7 нагружается, Увеличение скорости Т 3 при движении ГЦ 14 приводит к ступенчатому нагружению ИО 7, Разрушение ИО 7 происходит при достижении предела прочности, 1 3, и, ф лы 1 ил, среды, связанный через вентиль 12 с телескопическим гидроцилиндром 10.

В телескопическом гидроцилиндре 10 цилиндр 13 ступени меньшего диамет5 ра (по сравнению с диаметром цилиндра 10) является поршнем ступени большего диаметра, цилиндр 14 является поршнем цилиндра 13, в надпоршневых полостях цилиндров 10 и 13 выполнены полости 15 и 16, частично заполненные жидкостью и сообщенные с подноршневыми полостями следующих ступеней. Количество ступеней в телескопическом гидроцилиндре 10 оп15 ределяется количеством участков различных скоростей нагружения (в приведенной на чертеже схеме равно трем). Уровень частичного заполнения полостей 15 и 16 жидкостью определяется протяженностью участков нагружения. Заполнение полостей 15 и 16 осуществляется через отверстия

17. Поршень 13 последней ступени

25 гидроцилиндра 10 соединен с траверсой 3.

В случае необходимости расширения пределов изменения скорости нарастания нагрузки формирователь нагруэ30 ки выполняется в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19, 20, между днищами которых установле13)7 ны силовые пружины 9, 21, 22 с различной жесткостью, и ограничителей

23 взаимного смещения втулок 8,19,20.

Установка работает следующим

5 образом.

Включают источник 11 давления и через открытый вентиль 12 подают жидкость с постоянной скоростью подачи в подпоршневую полость телескопичес- 10 кого гидроцилиндра 10. Давление жидкости в подпоршневой полости цилиндра 10 перемещает его поршень 13, приводящий к перемещению подвижной траверсы 3 с образцом 7 и захватами 15

5,6. Скорость перемещения поршня 13 и траверсы 3 определяется скоростью подачи жидкости в подпоршневую полость цилиндра 10 и диаметром его рабочего сечения. При перемещении 20 образца 7 с захватами 5,6 происходит сжатие силовых пружин 9,21,22. Если характеристики всех пружин 9,21,22 одинаковы, то нагружение образца ? на этой стадии идет с постоянной 25 скоростью нарастания нагрузки, определяемой скоростью перемещения образца 7 и характеристикой жесткости пружин. При перемещении поршня 13 в полости 16 между цилиндрами 10 30 и 13 вырабатывается воздушный зазор между уровнем жидкости в этой полости и верхней по чертежу стенкой полости. В момент сокращения объема полости 16 до объема заполняющей ее жидкости в полости 16 возникает давление, приводящее к перемещению поршня 14. При неизменной скорости перемещения поршня 13 перемещение поршня 14 увеличивает скорость дви- 40 жения траверсы 3 на величину, равную скорости движения поршня 14, Ступенчатое повышение скорости траверсы

3 во время движения поршня 14 относительно поршня 13 приводит к сту- 45 пенчатому повышению скорости нагружения образца 7, поскольку за единицу времени перемещения образца 7 осуществляется большее по величине сжатие силовых пружин 9,21,22. При 5Q перемещении поршня 14 происходит ликвидация воздушного зазора в полости 15, после исчезновения которого в движение приходит поршень 18 относительно поршня 14. Скорость 55 траверсы 3 вновь ступенчато повышается и следующий за этим этап нагружения образца 7 характеризуется

312 4 увеличенной скоростью его нагружения.

При достижении предела прочности образец 7 разрушается, Следующие опыты проводят при иных уровнях заполнения полостей 15 и 16, что регулируется через уплотнительные отверстия 17. Скорость подачи жидкости от источника 11 через вентиль 12 остается прежней, приращение скоростей также не изменяется, но изменяется длительность участков нагружения.

Следующие опыты проводят при иных скоростях подачи жидкости через вентиль 12 от источника 11 ° Опыты проводят при тех же комбинациях уровней заполнения полостей 15 и 16, что и в предыдущих опытах. В результате изменяются скорости нагружения на участках, но соотношения скоростей остаются такими же, как и в предыдущих опытах.

Для расширения диапазона изменения скоростей нагружения используют силовые пружины 9, 21, 22 с различными характеристиками жесткости и с ограничителями 23 взаимного смещения втулок 8,19,20. В этих опытах наряду с изменением скорости нагружения за счет изменения скорости деформации пружин 9, 21, 22 происходит изменение жесткости пружин 9, 21 за счет поочередного исключения их из процесса деформации при поочередном упоре ограничителей 23 в днища соответствующих втулок 8,19,20, Каждый из ограничителей 23 имеет переменную длину, что позволяет регулировать момент смены общей жесткости пружин 9,21,22 в соответствии. со скоростями перемещения поршней

13,14,18. При синхронном изменении скоростей движения поршней 1.3,14,18 и изменения жесткостей пружин 9,21, 22 число участков нагружения с различной скоростью равно числу поршней гидроцилиндра 10, при асинхронном изменении скоростей и жесткостей число указанных участков увеличивается.

Таким образом, изменяя скорость подачи жидкости от источника 11 давления, уровня заполнения полостей

15 и 16 цилиндров, жесткости пружин

9,21,22 и длины ограничителей 23, получают требуемое число участков

1.3173 l 2 нагружения с различными скоростями и требуемое соотношение скоростей на участках.

Составитель А,Тальвойш

Техред Л. Олийнык

Корректор M.Øàðoøè

Редактор В.Ковтун

Заказ 2414/37

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производсвтенно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1. Установка для механических испытаний материалов, содержащая основание с установленными на нем колоннами; подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах, 10 захваты для образца испытуемого материала, один из которых соединен с подвижной траверсой, формирователь нагрузки, включающий расположенные соосно захватам втулку, установлен- 15 ную на подвижной траверсе, и упругий элемент, связанный с вторым захватом, и привод перемещения подвижной траверсы, отличающаяся тем, что„ с целью расширения функцио- 20 нальных воэможностей установки путем обеспечения испытаний с переменной скоростью нарастания нагрузки, она снабжена источником давления среды, упругий элемент формирователя нагруз- 25 ки выполнен в виде силовой пружины, а привод перемещения подвижной траверсы выполнен в виде телескопического гидроцилиндра, а котором цилиндр ступени наибольшего диаметра соединен с источником давления, в надпоршневых полостях цилиндров между внутренними стенками цилиндров и наружными стенками поршней выполнены полости, частично заполненные жидкостью и сообщенные с подпоршневыми полостями цилиндров меньших по диаметру ступеней, при этом количество ступеней определяется количеством участков с различной скоростью нагружения, а уровень частичного заполнения полостей жидкостью определяется протяженностью участков с различной скоростью нагружения.

2, Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения пределов изменения скорости нарастания нагрузки, формирователь нагрузки выполнен в виде набора телескопически размещенных втулок, силовых пружин различной жесткости, установленных между днищами втулок, и ограничителей взаимного смещения втулок,