Установка для испытания образцов на длительную прочность

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение надежности путем создания равномерного распределения температуры в полости корпуса нагревательного устройства и демпфирования удара при разрушении образца. Сущность: установка снабжена размещенным с зазором в корпусе нагревательного устройства и предназначенным для охватывания образца теплопроводным стаканом, дно которого связано с активным захватом и теплоизолировано, вторым теплоизолированным стаканом, торец которого контактирует с нагревательным устройством, размещенным внутри второго стакана полым цилиндрическим нагревателем, охватывающим пассивный захват, узлом для амортизации груза в виде гидроцилиндра с поршнем из штоков поддона для груза, на котором установлены концевые выключатели, гильзой, связанной одним концом с другим штоком, а другим - с ходовым винтом, и установленной с возможностью осевого перемещения в гидроцилиндре, жестко связанным с гильзой кронштейном с переключателем, предназначенным для периодического взаимодействия с одним из концевых выключателей, двумя параллельными отсечными электромагнитными клапанами, сообщенными с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра посредством трубопроводов, установленным между двумя электромагнитными клапанами дистанционным реле в виде полого цилиндра, сообщенного с трубопроводами и размещенного в нем плунжера с подпружиненным штоком и переключателем, предназначенным для периодического взаимодействия с вторым концевым выключателем и одним из электромагнитных клапанов, и двумя гибкими тягами, одни концы которых закреплены на гильзе, а другие - на первом теплопроводном стакане, а датчики температуры и силы выполнены с возможностью периодического взаимодействия с другим электромагнитным клапаном. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩМЛИСТИ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5))g С 01 N 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4463105/25-28 (22) 20.07.88 (46) 23.07.90. Бюл. Ю 27 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. ф..Э. Дзержинского (72) И.А. Пермитин и Г.А. Бологов (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 160610, кл. G 01 N 3/18, 1964. (54) УСТАНОВКА,ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

НА ДЛИТЕЛЬНУН) ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобрете„„SU„„1580216 А 1

2 ния - .повышение надежности путем создания равномерного распределения температуры в полости корпуса нагревательного устройства и демпфирования удара при разрушении образца. В нагревательном устройстве 2 размещены стаканы 8 и 17. Узел амортизации выполнен в виде гидроцилиндра с сообщением надпоршневой и подпоршневой полостей через клапаны 73 и 74. Шток

48 гидроцилиндра имеет связь со стаканом 8 посредством гибких нитей. Имеется дистанционное реле. Включается нагревательное устройство 2 и нагреватель 18. Стакан 8 защищает образец

44 от холодного воздуха, нагреватель

18 создает постоянство температуры

1580216 со стороны пассивного захвата. Включается клапан 73, осуществляющий подсоединение полостей гидроцилиндра.

Поршень опускается, осуществляется нагружение образца. При этом стакан

8 перемещается вверх. Привод отключается. Далее идет процесс испытания на длительную прочность. При включеИзобретение относится к испытательной технике, в частности к испы15 таниям на прочность;

Цель изобретения - повышение надежности путем создания равномерного распределения температуры в полости корпуса нагревательного устройства и демпфирования удара при разрушении

20 образца.

На фиг. 1 схематично. изображена предлагаемая установка; на фиг. 2разрез А-А на фиг ° 1; на фиг. 3вид Б на фиг. 1.

Установка содержит основание .1, нагревательное устройство 2, включающее цилиндрический корпус 3, закрепленный на основании 1, муфель 4, нижнюю торцовую стенку 5 с центральным отверстием 6, верхнее отверстие

7, теплопроводный стакан 8,. установленный с кольцевым зазором 9 в нагревательном устройстве 2, включающем теплопроводный экран 10,. жестко соединенный в верхней части с теплоизолированным дном 11 покрытым с наружной стороны слоем тепловой изоляции 12, уплотнительное отверстие 13, державки 14 и 15, датчик 16 температуры, второй теплоизолированный стакан 17, трубчатый нагреватель 18, установленный в стакане 17 нижнюю крышку 19., закрепленную болтами 20 на основании 1, соединяющую стакан 17 с .нижней торцовой стенкой 5 нагревательного устройства 2, пассивный захват

21, связанный с основанием 1, частич" но размещенный в полости 22 трубчатого нагревателя 18 в стакане 17, час50 тично в отверстии 6 .в торцовой стен-. ке 5 в нагревательном устройстве

2 и в полости 23 теплопроводного стакана 8, верхний активный захват 24, размещенный в полости 23 .стакана 8, l5 концевой насадок 25 захвата 24, выве- денный через отверстие 13 из полости

23 стакана 8 и соединенный с тяговым нии привода 59 стакан 8 поднимается вверх. Длина обогреваемой части остается без изменения. При разрушении образца 44 захват 24 выходит из стакана 8 и до момента падения грузов включается привод 59. В результате грузы падают на удаляющийся от них поддон, что смягчает удар. 3 ил.

1 звеном 26 нагружающего рычага 27, датчик 28 силы на тяговом звене 26, шарнир 29 нагружающего рычага 27, закрепленный на основании 1, подвеску

30 нагружающего рычага 27, соединенную с поддоном 31 грузов, грузы 32, кронштейн 33, закрепленный на поддоне 31 грузов, на котором размещены первый 34 и второй 35. переключатели, гибкие нити 36 и 37 на шкивах 3841, связанные концами с державками

14 и 15 стакана 8 и с тяговыми звеньями 42 и 43, испытуемый образец 44, закрепленный в захватах 21 и 24, амортизатор 45, включающий гидроцилиндр 46, в котором размещен поршень

47, .верхний шток 48 которого соединен с поддоном.31 и дисковым седлом

49, нижний шток 50 - с дисковой наставкой 51, гильзу 52, верхний кольцевой захват 53, с .помощью которого нижний шток 50 соединен с гильзой 52 с возможностью осевого перемещения в полости гильзы 52, которая нижним кольцевым захватом 54 соединена с кольцевыми .выступами 55 и 56 ходового винта 57 с возможностью осевого перемещения по направляющей шпонке 58 в гидроцилиндре 46, электропривод 59, включающий электродвигатель 60 с закрепленной на его валу 61 ведущей шестерней 62, кинематически связанной с ведомой шестерней 63 с резьбовой втулкой 64, в которую введен ходовой винт 57, на нижнем захвате 54 гильзы

52 закреплены тяговые звенья 42 и 43, кронштейн 65, обойма 66, установленная на кронштейне 65 с возможностью осевого перемещения, пружина 67 в обойме 66, взаимодействующая с обоймой и кронштейном, закрепленный на обойме 66 первый концевой выключатель 68, размещенный соосно с первым переключателем 34 на кронштейне 33, первый трубопровод 69, соединяющий полость

70 под поршнем с полостью !1 над пор158 шнем, второй трубопровод 72, соединяющий полость 71 над поршнем с полостью 70 под поршнем, первый 73 и второй 74 отсечные электромагнитные клапаны на трубопроводах 69 и 72, дистанционное реле 75, включающее полый цилиндр 76, закрепленный на первом трубопроводе 69 с отверстиями

77 и 78, соединенными с трубопроводами 69, размещенный в цилиндре 76 плунжер 79, образующий в цилиндре

76 проходной канал 80, пружину 81, шток 82 плунжера 79, на открытом конце 83 которого закреплен второй концевой выключатель 84, установленный соосно с вторым переключателем 35 на кронштейне 33, пружину 85, размещенную в полости 86 гильзы 52, взаимодействующую с дисковой наставкой

51 нижнего штока 50, при этом датчик

16 температуры выполнен с возможностью взаимодействия с электроприводом 59 и с первым отсечным электромагнитным клапаном 73, датчик 28 силы выполнен с возможностью взаимодействия с первым отсечным электромагнитным клапаном 76 и с электроприводом 59, первый концевой выключатель 68 - с переключателем 34, электроприводом 59, второй концевой выключатель 84 - с переключателем 35, с вторым электромагнитным клапаном

74, с электроприводом 59, с нагревательным устройством 2 и с трубчатым нагревателем 18.

В исходном положении нагружающий рычаг 27 выставлен горизонтально, переключатель 34 на кронштейне 33 и первый концевой выключатель 68 отключены, отсечные электромагнитные клапаны 73 и 74 на трубопроводах 69 и 72 закрыты, электропривод 59, нагревательное устройство 2, трубчатый нагреватель 18 отключены от источника напряжения.

Поддон 31 верхнего штока 48, первый контакт 34 на крЬнштейне 33 и первый выключатель 68 на обойме 66 выставлены со свободным зазором, при этом величина зазора между контактом

34 и выключателем 68 меньше величины зазора между поддоном 31. Концевой выключатель 84 дистанционного реле

75 удален от контакта на расстояние, превышающее величину приращения длины испытуемого образца при растяжении до полного разрушения.

0216

Пружина 81 реле 75 растянута и удерживает плунжер 79 в крайнем верхнем положении, при котором в цилиндре 76 оЬразован проходной канал 80, соединенный отверстиями 77 и 78 с труЬопроводом 69.

Установка работает следующим образом.

Открывается отсечной электромагнитный клапан 74 на трубопроводе 72 и соединяет полость 71 гидроцилиндра

46 над поршнем 47 с полостью 70 под поршнем. Включается электропривод

59, с которым кинематически связан ходовой винт 57. Последний перемещается в резьбовой втулке 64 в осевом направлении вверх, своим кольцевым выступом 56 воздействует на нижний

20 захват 54 гильзы 52 и перемещает гильзу в полости 70 гидроцилиндра 46 по направляющей шпонке 58 в осевом направлении.

Вместе с гильзой 52 перемещается пружина 85 и взаимодействующий с ней через дисковую наставку 51 нижний шток 50. Шток 50, поршень 47, верхний шток 48 перемещаются вверх до соприкосновения дискового седла 49 на што30 ке 48 с поддоном 31 на подвеске 30 нагружающего рычага 27, при этом выЬирается зазор между поддоном 31 и седлом 49. При отсутствии нагрузки на тяговом звене 26, контролируемой

35 датчиком 28 силы, по сигналу с датчика силы электромагнитный клапан 74 на трубопроводе 72 закрывается и разъединяет полости 70 и 71 гидроцилиндра 46, электропривод 59 отключает40 ся, а дисковое седло 49 воспринимает на себя усилие грузов 32. При движении гильзы 52 вверх вместе с ней перемещается вверх кронштейн 65, обойма 66 с пружиной 67 до соприкоснове4> ния концевого выключателя 68 с переключателем 34, при этом зазор между ними выбирается, но так как зазор между выключателем 68 и переключателем 34 меньше величины зазора меж50 ду поддоном 31 и седлом 49, разность между ними компенсируется пружиной

67, которая сжимается в обойме 66.

Одновременно вместе с гильзой 52 перемещаются связанные с ней тяговые зве55 нья 42 и 43, соединенные с ними гибкие нити 36 и 3/ по шкивам 38-41 и с помощью связанных с ними державок

14 и 15 на теплоизолированном дне 11 стакана опускают вниз стакан 8 в нагревательном устройстве 2.

-Включается нагревательное устройство 2, при этом муфель 4 нагревается, нагревает .воздушную среду в коль- 5 цевои зазоре 9, теплопроводный экран

10, воздушную среду в полости 23 стакана 8 с теплоизолированным дном 11, испытуемый образец 44, верхний захват „

24, размещенный в стакане 8, и часть нижнего захвата 21, размещенного в полости 23. Одновременно включается трубчатый нагреватель 18 в стакане

1/, который нагревает размещенную в нем часть нижнего захвата 21. Введенный в нагревательное устройство

2 стакан 8 обеспечивает повышение тепловой защиты испытуемого образца

44 от влияния присосов холодного воздуха. Этому препятствует, прежде всеqo, кольцевой зазор 9 между муфелем

4 и теплопроводным цилиндром 10, так как проникающий через верхнее отверстие 7 холодный воздух смешивается 25 с горячей воздушной средой в кольцевом зазоре 9, которая подогревается, соприкасается с муфелем, омывает теплопроводный экран, нагревается, опускается на торцовую стенку 5, где получает дополнительное тепло от воздушной среды, вытекающей из полости 22 трубчатого нагревателя 18 через центральное отверстие 6 в торцовой стенке 5.

Таким образом, воздушная среда в нагревательном устройстве при смешивании с холодным воздухом быстро нагревается и восстанавливает начальную температуру, что способствует улучшению процесса нагрева образца. На улучшение процесса нагрева и поддержание стабильной температуры оказывает влияние трубчатый нагреватель 18, нагревающий нижнюю часть захвата 21 в стакане 17, в результате чего температура захвата на всей длине выравнивается, а плотное соединение стакана 1 j с нагревательным устройством

2 препятствует уносу тепла как иэ нагревательного устройства, так и из стакана. Улучшению теплового режима способствует также теплозащитный стакан 11, который благодаря наличию на нем тепловой изоляции 12 препятствует охлаждению тепловой камеры в зоне ее соприкосновения с внешней средой, а также то, что верхний захват 24 размещен в стакане 8 и на большей

8 части, длины не соприкасается с внешней средой, в результате чего верхний захват находится в зоне нагрева постоянно, так как при кратковременном перемещении захвата относительно стакана 8 на величину зазора между переключателем 34 и выключателем 68 длина обогреваемой части захвата изменяется незначительно.

Выведенный из отверстия 13 в теплоэащитном стакане 11 концевой насадок

25 имеет небольшую площадь контакта с внешней средой, в том числе с тяговым звеном 26, находящимся вне зоны нагрева и имеющим диаметр много меньший диаметра захвата 24. Наличие тепловой камеры, трубчатого нагревателя, поддона, обогреваемых захватов обеспечивает поддержание в нагревательном устройстве стабильного теплового режима. При достижении заданной температуры, контролируемой датчиком

16, в стакане по сигналу с датчика 16 открывается первый электромагнитный клапан 73 и включается реверс электропривода 59, при этом полости 70 и 71 гидроцилиндра соединяются трубопроводом 69, ходовой винт 57 перемещается и кольцевым выступом 55 перемещает вниз гильзу 52, которая кольцевым захватом 53.воздействует на дисковую наставку 51 нижнего штока 50, перемещает шток и опускает поршень

47 в гидроцилиндре 46. Вместе с поршнем перемещается вниз верхний шток

48 и седло 49 которое в результате сопротивления жидкости в гидроцилиндре, перетекающей из полости 70 по трубопроводу 69, через открытый клапан 73, отверстия 77 и 78 в цилиндре 76 и проходной канал 80 дистанционного реле 75, отрывается от поддона 31 и медленно удаляется вниз.

В результате замедленного отрыва седла 49 от поддона 31 обеспечивается плавное приложение нагрузки к образцу 44 со стороны грузов 32 через рычаг 27, тяговое звено 26, захват

24. 1ри движении гильзы 52 вниз вместе с ней перемещаются тяговые звенья

42 и 43, нити 36 и 37, которые перемещают в нагревательном устройстве 2 стакан 8 вверх в исходное положение.

Одновременно перемещается вниз связанный с гильзой 52 кронштейн 65, обойма 66 с пружиной 67, выключатель

68.

1580216

9 . При достижении дисковым седлом 49 и выключателем 48 исходного положения электропривод 59 отключается, гильза 52 и связанные с ней узлы и детали прекращают движение. Грузы 32 на поддоне 31 через подвеску 30, на.1 -ружающий рычаг 27 тягу 26,. датчик

28 силы, концевой насадок 25, связанный с тягой 26 и верхним активным; 10 захватом 24, воздействуют на захват

24 и создают растягивающую нагрузку на испытуемый образец 44, закрепленный в захватах 24 и 21 . Под действием тепловой и механической нагрузки ведутся испытания образца 44 на длительную прочность °

При растяжении образца 44 верхний активный захват 24 и тяговое звено 26 перемещаются вверх, при этом захват 20

24 перемещается в уплотнительном отверстии 13. Связанный с тяговым зве ном 26 рычаг 27 поворачивается в шарнире 26, подвеска 30 с грузами 32, поддон 31 и кронштейн 33 опускаются 25 вниз, при этом прддон 31 приближается к седлу 49, а переключатель 34 на кронштейне 33 к выключателю 68.

При соприкосновении контакта 34 с выключателем 68 включается электро- 30 привод 59, который через ходовой винт

57 перемещает. гильзу 52, поршень 47, верхний шток 48 и седло 49, которое удаляется от поддона 31. Как только выключатель 68 отойдет от переключателя 34 и между ними образуется зазор, электропривод 59 отключается. .Так как величина зазора между контактом 34 и выключателем 68 много меньше величины свободного зазора 40 между поддоном 31 и седлом 49, выключатель 68 срабатывает раньше, чем поддон 31 с грузами сядет на седло 49 и оЬеспечивает, таким образом, своевременный отвод седла от грузов 4g и Ьеспрепятственное приложение нагрузки к образцу. При включении электропривода 59 в момент соприкосновения контакта 34 с выключателем 68 гильза 52 перемещает тяговые звенья 50

42 и 43 и с помощью нитей 36 и 37— стакан 8 в нагревательном устройстве 2 вверх, при этом уплотнительное .отверстие 13 снова надвигается на захват 24 на отрезок, равный величине зазора между переключателем 34 и выключателем 68, в результате чего длина обогреваемой части верхнего активного захвата остается без иэмеI0 нений, и тепловой режим в нагревательном устройстве 2 не нарушается.

Поддержанию стабильного температурного режима способствует при этом обогреваемый пассивный захват 21, не изменяющий своего положения по высоте.

При выдвижении из нагревательного устройства 2 стакана 8 наружу выдвигается теплоиэолированное дно, но благодаря наружной тепловой изоляции . 12 препятствует отводу тепла.

В случае отклонения температуры в нагревательном устройстве 2 от заданных значений по сигналу с датчика

16 клапан 73 закрывается, а электропривод 59 отключается, при этом, если образец продолжает растягиваться, поддон 31 опускается на седло 49, которое в результате разъединения полостей 70 и 71 в гидроцилиндре 46 и останова поршня 47 приводится в неподвижное состояние. Клапан 73 на трубопроводе 69 закрыт до тех пор, пока температура в нагревательном устройстве 2 не достигнет заданных значений. При восстановлении теплового режима по сигналу с датчика 16 температуры сТ.êðûâàåòñÿ клапан 73 на трубопроводе 69, полости 70 и 71 гидроцилиндра 46 сообщаются одна с другой, включается электропривод 59, и процесс испытаний образца на длительную прочность продолжается в прежнем порядке.

При растяжении образца 44 и при движении поршня 47 вниз жидкость в гидроцилиндре 46 вытесняется из полости 70 и по трубопроводу 69 через открытый клапан 73, проходной канал

80 дистанционного реле 75 поступает в полость 71.

При разрушении образца 44, под действием свободно падающих грузов

32 и поворота рычага 27 в шарнире

29, тяговое звено 26 перемещается вверх и выводит захват 24 из стакана 8. Переключатель 34 на кронштейне

33 поддона 31 первым соприкасается с выключателем 68, который срабатывает и включает электропривод до момента падения грузов 32 на седло 49. В результате того, что величина свободного зазора между поддоном 31 и седлом 49 больше щелевого зазора между переключателем 34 и выключателем 68, электропривод 59 успевает включиться раньше и ходовым винтом 57 через

1580216

l2 гильзу 52 воздействует на поршень

47, который начинает движение вниз, и грузы 32 падают на седло 49, находящееся в движении в том же направлении, в котором падают грузы. Соударение тел, движущихся в одном направлении, уменьшает. силу удара грузов на седло, а скорость свободного падения грузов, зависящая от высоты падения, 10 в результате малой величины зазора между грузами и седлом снижается. Достигаемое в установке снижение скорости падения грузов и уменьшение силы удара улучшает условия работы гид- 15 равлического амортизатора и повышает надежность установки.

Под действием силы инерции ладающих грузов седло 49, верхний шток

48, поршень 47, нижний шток 50 дви20 жутся вниз со скоростью, превышающей скорость движения гильзы 52, в связи с чем дисковая наставка 51 нижнего штока перемещается в полости 86 гильзы 52 и сжимает пружину 85. При движении поддона 31 и кронштейна 33 переключатель 35 приближается к выключателю 84 дистанционного реле 75 времени, соприкасается с ним и, сжимая пружину 81, перемещает шток 82 плунжер

79 в цилиндре 76 вниз.

Плунжер 79 перекрывает отверстия

77 и /8 на трубопроводе 69, разъединяет полости 70 и 71 гидроцилиндра Ç5

46, прекращает переток жидкости по трубопроводу 69, в результате чего движение поршня 47 в гидроцилиндре

46 и грузов 32 прекращается.

По сигналу с второго выключателя 40

84 электропривод 59 отключается. С выдержкой времени открывается клапан

74 на трубопроводе 72, полости 71 и

70 сообщаются между собой, включается реверс электропривода 59, поршень 45

47 перемещается вверх и жидкость в гидроцилиндре перетекает по трубо- проводу 72 из полости 71 над поршнем в полость 70 под поршнем. После того, как грузы 32 установятся в ис- 50 ходное положение, клапан 73 и электропривод 59 отключаются, при этом стакан 8, выключатели 68 и 84 также возвращаются в исходное положение.

В захваты устанавливается следую- 55 щий образец, испытания которого на длительную прочность ведутся в том же порядке.

Формула изобретения

Установка для испытания образцов на длительную прочность, содержащая основание, размещенное на нем нагревательное устройство с цилиндричес-, ким корпусом,, установленные в нем активный и пассивный захваты для образца, связанный с активным захватом нагружающий рычаг с грузом, датчики температуры и силы, электропривод с ходовым винтом и связанные с электро-. приводом два концевых выключателя, о т л -и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем создания равномерного распределения температуры в полости корпуса нагревательного устройства и демпфирования удара при разрушении образца, она снаЬжена размещенным с зазором в корпусе нагревательного устройства и предназначенным для охватывания образца теплопроводным стаканом, дно . которого связано с активным захватом и теплоизолировано, вторым теплоизо-. лированным стаканом, торец которого контактирует с нагревательным устройством, размещенным внутри второго стакана полым цилиндрическим .нагревателем, охватывающим пассивный захват,. узлом для амортйзации груза в виде гидроцилиндра с поршнем и двумя штоками, соединенным с одним из штоков поддоном для груза, на котором установлены концевые выключатели, гильзой, связанной одним концом с другим штоком, а другим — с ходовым винтом, и установленной с возможностью осевого перемещения в гидроцилиндре, жестко связанным с гильзой кронштейном с переключателем, предназначенным для периодического взаимодействия с одним из концевых выключателей, двумя параллельными отсечными электромагнитными клапанами, сообщенными с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра посредст вом трубопроводов, установленным между двумя электромагнитными клапанами дистанционным реле в виде полого цилиндра, сооЬщенного с трубопроводами, и раз.мещенного в нем плунжера с подпружиненным штоком и переключателем, предназначенным для периодического взаимодействия с вторым концевым выключателем и одним из электромагнитных клапанов, и двумя гибкими тягами, 1580216

А-A

ОидБ

Фиг. 2

Составитель В. Лазарева

Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Реда ктор Н. Бобкова

Заказ 2006 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул.Гагарина, 101 одни концы которых закреплены на гильзе, а другие - на первом теплопроводном стакане, а датчики -температуры и силы выполнены с возможностью периодического взаимодействия с другим электромагнитным клапаном.