Устройство для механических испытаний материалов

 

О П И С А Н И Е 176448

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 06.1V.1964 (№ 892434/28-12) Кл. 42k, 34,г

421., 51

421(, 50 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК G Oll

G OII

G OII

УДК 620, 17 (088. 8) Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

Опубликовано 02.Х1.1965. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 17.1.1966

А. М. Богданов, Ф. И. Кулин, П. В. Мелентьев, А. М. Сталевич и В. Г. Тиранов

Л вторы изобретения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

МАТЕРИАЛОВ

Подписная грггппп Л0 172

Известны устройства для проведения механических испытаний образцов материалов, содержащие систему из двух зажимов, служащих для крепления образца. Один зажим закреплен неподвижгго и связан с измеряющим силу деформации прибором, а другой — подвижггой служит для приложения деформирующей образец нагрузки.

Цель изобретения — автоматизировать процесс испытания. Достигается это тем, что в предлагаемом устройстве подвижной зажим снабжен опорой для свободной установки на ней растягивающего образец груза и контактным приспособлением, выполненным в виде гайки, установленной на винтовой оси электродвигателя, и предназначенного для замыкания цепи последнего при соприкосновении гайки и груза, опускающегося в результате растяжения образца.

Отличие предложенного устройства состоит также в том, что используемый в нем силоизмерительный элемент выполнен в виде закрепленной с одного конца упругой балочки, изгибающейся под действием усилия, приложенного к верхнему зажиму устройства и снабженной на свободном конце контактом, замыкающимся с контактом, укрепленным на гайке. Гайка закреплена на винтовой оси электродвигателя таким образом, что при его включении происходит перемещение устаповленной на оси двигателя гайки до размыканн контакта.

На чертеже схематически представлено предложенное устройство.

5 Устройство предназначено для изучения механических свойств полимерных материалов: пленок, волокон, нитей, пряжи при растяжении в различных температурных режимах.

На установке могут быть изучены следую10 щие процессы: растяжение с постоянной скоростью деформнрования; растяжение с постоянной скоростью нагружения;

15 релаксация деформаций; релаксация усилия; многократное нагруженне.

Любой из указанггых процессов сопровождается записью диаграмм: время — деформа20 цня, время — усилие.

Основные части устройства:

Узел Л нагруження, узел Б измерения и записи деформации, узел О измерения н записи силы, система Г автоматического управления

25 и термокамера Д.

Все узлы смонтированы на общем основании, состоящим нз массивной плиты 1, колонн

2 н перекладин 3 и 4.

В узел Л входят: захваты 5 для крепления

30 испытуемого образца, тяга 6 с грузовой пло176448

15 5 щадкой 7, сменный груз 8, пара винт — гайка 9 — 10, жестко связанная с гайкой 10 траверса 11 с тремя пальцами 12 и электрический двигатель 18.

Нагружение образца осуществляется следующим образом.

В начальный момент груз опирается на пальцы 12. Включение двигателя вызывает вращение винта 9, опускание гайки 10 с траверсой 11, пальцами 12 и грузом 8.

Начиная с некоторого момента, груз через контакт 14 воздействует на грузовую площадку, увлекая ее вместе с тягой и нижним захватом вниз со скоростью, равной скорости опускания траверсы.

Испытуемый образец натягивается и удлиняется на величину снижения захвата. В процессе опускания груза вес его начинает ча стично восприниматься растягиваемым образцом с соответствующим разгружением пальцев. Процесс нагружения продолжается до восприятия образцом 15 полного веса груза.

В этот момент произойдет размыкание контактов 16, в результате чего остановится двигатель.

Продолжающееся при действии постоянного растягивающего усилия увеличение деформации образца (процесс релаксации деформаций) приведет к поворотному замыканию контактов 16, которое вызовет снова включение двигателя, работающего до следующего размыкания контактов.

Таким образом, достигается синхронность деформирования образца и опускание гайки

10 и, следовательно, синхронность деформирования образца и вращения винта 9 и вала электродвигателя.

На валу двигателя укреплен трехступенчатый блок 17, приводящий в движение три нити 18, скорость движения каждой из которых пропорциональна диаметру соответствующей ступени блока, 1 онец одной из нитей, в зависимости от нужного масштаба диаграммы деформаций, закреплен на каретке 19 регистрирующего прибора (узел В) и в процессе работы перемещает ее по направляющей 20. Путь каретки пропорционален величине деформации образца.

Перо 21 регистрирующего прибора, укрепленное на каретке, записывает диаграмму деформаций, величина которой отмечается указателем 22 на шкале 28.

Верхний захват 24, грузовой рычаг 25, снлоизмерительная балочка 26, двуплечий рычаг 27, микрометрические винт 28 и гайка 29, электродвигатель 80, блок 81 на его валу, нить

32, каретка 88 с пером 84, указатель 85 и шкала 86 составляют механизм измерения и записи растягивающей силы (узел 1).

При нагружении ооразца захват 24 через тягу воздействует на рычаг 26 с силой, равной натяжению образца.

Прогиб измерительной балочки замеряется электроконтактным способом с помощью мн20

55 бО б5 крометрической пары винт — гайка 28 — 29 и двигателя 80. Двигатель включается следящим контактом 37. При нагружении образца двигатель 80 работает при разомкнутом контакте, а при разгружении образца — при замкнутом контакте. При этом угловой путь винта 28 пропорционален величине прогиба балочки 26 и, следовательно, величине натяжения образца. В свою очередь, вращение винта

28, посредством блока 31 и нити 82, закрепленной концом в каретке 88, преобразуется в поступательное движение последней, причем путь каретки вдоль направляющей пропорционален величине натяжения образца.

Перо 34 производит запись диаграммы натяжения, величина которого отмечается указателем 85.

Работа установки управляется с помощью автоматического электронно-релейного устройства (на чертеже не показано).

Испытание образца можно производить по одной из следующих программ:

1. Растяжение с постоянной скоростью деформирования.

Работа двигателя 13 вызывает равномерное опускание груза 8 и деформирование образца с постоянной скоростью деформирования. При этом растягивающее усилие в образце увеличивается. Двигатель 80 работает лишь при разомкнутом контакте 37 и, таким образом, осуществляет подслеживание за возрастанием усилия и перемещает каретку 38, записывая усилие.

2. Растяжение с постоянной скоростью нагружения.

B этом случае двигатель 80 работает с постоянной скоростью, а двигатель 13 — только при замкнутом контакте 87. Если в какой-то момент этот контакт разомкнут, то работа двигателя 80 вызовет его замыкание, немедленно включающее в работу двигатель 13.

Работа последнего вызовет деформированис образца и увеличение усилия в нем, которое приводит к размыканию контакта 37. Через некоторое время этот контакт вновь будет замкнут, т. к. двигатель 80 работает. Замыкание контакта 87 повлечет за собой новое включение двигателя 18 и т. д.

3. Релаксация деформаций.

Груз 8 может быть подобран таким обра зом, что нагружение образца приведет к размыканню контактов 16 в некоторый момент времени. Это означает, что усилие в образце равно весу выбранного груза 8. Размыкание контактов 16 вызовет безынерционную остановку двигателя 13, работающего лишь прн замкнутых контактах 16. Образец полимерного материала, растягиваемый постоянной силой — грузом 8, будет с течением времени деформироваться, что приведет к замыканию контактов 16 и выключению двигателя 13. Это вызовет опускание траверсы (1 с пальцами 12 и новое размыкание контактов 16, ввиду наступившего равновесия системы, 176448

Размыкание контактов 1б вызовет остановку двигателя 18 и т. д. Таким образом работа двигателя 18 синхронизирована с деформированием образца.

Двигатель 80, работающий при разомкнутом контакте 87, выключится после первого размыкания контактов 1б, т. к. дальнейшего роста усилия быть не может.

4. Разгрузка.

Разгрузка образца после любого процесса деформирования производится равномерной работой двигателя 18 (в соответствующем направлении). Двигатель 30 при этом осуществляет подслеживание за падением усилия в образце.

В момент полной разгрузки произойдет размыкание контактов 14 и остановка двигателя

18, а также остановка двигателя 80 из-за полного снятия усилия. Испытуемый образец, начиная с этого момента, находится в условиях отдыха и свободного сокращения, из-за чего в некоторый момент контакты 14 снова будут замкнуты, двигатель 18 включен, а груз поднят до нового размыкания контактов 14.

Таким образом, двигатель 18 будет осуществлять подслеживание за процессом отдыха образца.

1. Устройство для механических испытаний материалов, например полимеров, на растя! ! !

1 ! .!

2b 2I 32 2 28 29 3! 3g

Предмет изобретения жение, содержащее систему на двух предназначенных для крепления в них образца материала зажимов, один из которых неподвижен и механически связан с силоизмерительным прибором, а другой зажим, выполненный подвижным в вертикальном направлении, служит для приложения к нему растягивающей образец нагрузки и связан с измеряющим деформацию образца прнспособле1О нием, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса измерения деформации, подвижной зажим снабжен опорой для свободной установки на ней растягивающего образец груза и контактным приспособлением, 15 выполненным в виде гайки, установленной на винтовой оси электрического двигателя, и предназначенного для замыкания цепи последнего, при соприкосновении гайки и груза, опускающегося в результате растяжения об20 разца.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силоизмерительный элемент устройства выполнен в виде закрепленной с одного конца упругой балочки, изгибающейся под действи25 ем усилия, приложенного к верхнему зажиму устройства и снабженной на свободном конце контактом, замыкающимся с контактом, укрепленным на гайке, сидящей на винтовой оси электрического двигателя таким образом, чтоЗО бы при его включении происходило перемещение установленной на оси двигателя гайки до размыкания контакта,