Центробежная установка для испытания образца материала на прочность


 


Владельцы патента RU 2510004:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Центробежная установка содержит корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре. Источник среды выполнен в виде второго гидроцилиндра с поршнем и штоком, заполненного средой и соединенного с входным отверстием первого гидроцилиндра, и механизма возвратно-поступательного перемещения штока, при этом средой является жидкость или газ. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем проведения испытаний как при постоянном, так и при циклическом объемном или плоском нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца с обеспечением переходов от нагружения растягивающими массовыми нагрузками к нагружению сжимающими массовыми нагрузками и с регулированием величины зоны распространения неравномерного распределения нагрузки по длине образца в ходе испытаний. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.

Известна центробежная установка для испытания материала образца на прочность (патент РФ №1493925, кл. G01N 3/10, 1988), содержащая корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре.

Недостаток установки состоит в отсутствии возможности проводить испытания при постоянном и при циклическом объемном или плоском нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца с обеспечением переходов от нагружения растягивающими массовыми нагрузками к нагружению сжимающими массовыми нагрузками и с регулированием величины зоны распространения неравномерного распределения нагрузки по длине образца в ходе испытаний.

Известна центробежная установка для испытания материала образца на прочность (патент РФ №1613918, кл. G01N 3/10, 1990), принимаемая за прототип. Установка содержит корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре.

Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности проводить испытания при постоянном и при циклическом объемном или плоском нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца с обеспечением переходов от нагружения растягивающими массовыми нагрузками к нагружению сжимающими массовыми нагрузками и с регулированием величины зоны распространения неравномерного распределения нагрузки по длине образца в ходе испытаний. Это ограничивает функциональные возможности установок данного класса.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей установки путем проведения испытаний как при постоянном, так и при циклическом объемном или плоском нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца с обеспечением переходов от нагружения растягивающими массовыми нагрузками к нагружению сжимающими массовыми нагрузками и с регулированием величины зоны распространения неравномерного распределения нагрузки по длине образца в ходе испытаний.

Технический результат достигается тем, что центробежная установка для испытания материала образца на прочность, содержащая корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре, согласно изобретению, источник среды выполнен в виде второго гидроцилиндра с поршнем и штоком, заполненного средой и соединенного с входным отверстием первого гидроцилиндра, и механизма возвратно-поступательного перемещения штока, при этом средой является жидкость или газ.

Технический результат достигается также тем, что установка снабжена вторым поршнем, расположенным в первом гидроцилиндре, вторым захватом для второго торца образца, закрепленным на втором поршне, и фиксатором второго поршня на первом гидроцилиндре, при этом входное отверстие источника среды расположено между поршнями первого гидроцилиндра, а фиксаторы выполнены виде электромагнитов для взаимодействия с соответствующими поршнями.

Технический результат достигается также тем, что источник среды снабжен устройством для перемещения механизма возвратно-поступательного перемещения относительно второго гидроцилиндра.

На рис.1 представлена схема установки.

Центробежная установка для испытания материала образца на прочность содержит корпус 1, установленные на нем вал 2 с приводом 3 вращения, гидроцилиндр 4, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень 5, фиксатор 6 положения поршня в гидроцилиндре, захват 7 для соединения с торцом образца 8, закрепленный на поршне 5 в подпоршневой полости, и источник 9 среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия 10 в гидроцилиндре.

Источник 9 среды выполнен в виде второго гидроцилиндра с поршнем 11 и штоком 12, заполненного средой и соединенного с входным отверстием 10 первого гидроцилиндра 4, и механизма 13 возвратно-поступательного перемещения штока 12, при этом средой является жидкость или газ.

Установка снабжена вторым поршнем 14, расположенным в первом гидроцилиндре 4, вторым захватом 15 для второго торца образца, закрепленным на втором поршне 14, и фиксатором 16 второго поршня на первом гидроцилиндре 4. Входное отверстие 10 источника среды расположено между поршнями 5 и 14 первого гидроцилиндра 4. Фиксаторы 6 и 16 выполнены виде электромагнитов для взаимодействия с соответствующими поршнями 5 и 14.

Источник среды снабжен устройством 17 для перемещения механизма возвратно-поступательного перемещения 13 относительно второго гидроцилиндра 9.

Механизм возвратно-поступательного перемещения может быть выполнен в виде эксцентрично расположенного ролика 13 в рамке 18, соединенной со штоком 12 и с приводом 19. Устройство 17 для перемещения механизма возвратно-поступательного перемещения 13 относительно второго гидроцилиндра может быть выполнено в виде платформы, на которой закреплены механизм 13 и его привод 19. Платформа перемещается приводом 20 относительно стола 21. Гидроцилиндр 9 закреплен на столе 21 неподвижно. Магистраль 22 соединяет источник 9 с отверстием 10 при помощи типового соединения 23 для связи вращаемой и неподвижной частей магистрали. При необходимости используют центробежные грузы 24, 25, соединенные с соответствующими захватами.

Установка работает следующим образом.

Для испытаний при циклическом объемном нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца включают привод 3 и посредством вала 2 вращают гидроцилиндр 4 с размещенными в них элементами. Образец 8 нагружается массовой нагрузкой растяжения с максимальным уровнем вблизи захвата 7 и с минимальной нагрузкой вблизи захвата 15. Включают привод 19 и приводят в действие механизм 13, отчего среда, заполняющая источник 9, сначала перемещается через отверстие 10 в полость гидроцилиндра 4. Если средой является жидкость, то под действием центробежной силы она смещается на больший радиус вращения и образует столб вдоль оси гидроцилиндра. Давление в столбе распределено неравномерно и возрастает по мере удаления слоя от оси вращения вала 2. Столб создает неравномерную нагрузку на образец 8. По мере увеличения количества жидкости длина столба жидкости увеличивается и поверхность его перемещается по длине образца к захвату 7. Соответственно, перемещается зона нагружения по длине образца. Распространение зоны нагружения по длине образца регулируется перемещением платформы 17 с механизмом 13 и приводом 19 с помощью привода 20: чем ближе платформа 20 располагается к гидроцилиндру 9, тем большее количество жидкости поступает в гидроцилиндр 4 и тем на большее расстояние перемещается зона нагружения образца. Циклическое изменение количества жидкости в гидроцилиндре 4 создает дополнительное циклическое пригружение образца механической растягивающей нагрузкой, равномерно распределенной по длине образца. Если поршень 14 не применяется, то нагрузка от веса жидкости на образец не воздействует и давление от столба жидкости становится объемным. При определенном сближении гидроцилиндра 9 и механизма 13 жидкость периодически полностью заполняет гидроцилиндр 4 и жидкость создает плоское обжатие при наличии поршня 14 или объемное нагружение при отсутствии поршня 14. При выключении фиксатора 6 и включении фиксатора 16 образец 8 опирается на захват 15 и растягивающая массовая нагрузка меняется на сжимающую массовую нагрузку с минимальным значением у захвата 7 и максимальным значением у захвата 15. В остальном испытания аналогичны описанным выше. Если в качестве среды используют газ, то перемещения зон нагружения по длине образца отсутствуют, а создаются плоские (при использовании поршня 14) или объемные (при отсутствии поршня 14) циклические нагружения образца вследствие циклических изменений давления газа в гидроцилиндре 4. При использовании груза 25 на массовую неравномерно распределенную растягивающую нагрузку накладывается равномерное по длине образца механическое растяжение (при включенном фиксаторе 6). При использовании груза 24 на массовую неравномерно распределенную сжимающую нагрузку накладывается равномерное по длине образца механическое сжатие (при включенном фиксаторе 15). Уровень нагрузок задается скоростью вращения вала 2. При выключенном механизме 13 испытания проводятся при постоянных нагрузках заданного вида.

Предлагаемая установка обеспечивает проведение испытаний в новых условиях - при постоянном и при циклическом объемном или плоском нагружении с неравномерным распределением нагрузки и с перемещением зоны нагружения по длине образца с обеспечением переходов от нагружения растягивающими массовыми нагрузками к нагружению сжимающими массовыми нагрузками и с регулированием величины зоны распространения неравномерного распределения нагрузки по длине образца в ходе испытаний.

1. Центробежная установка для испытания материала образца на прочность, содержащая корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре, отличающаяся тем, что источник среды выполнен в виде второго гидроцилиндра с поршнем и штоком, заполненного средой и соединенного с входным отверстием первого гидроцилиндра, и механизма возвратно-поступательного перемещения штока, при этом средой является жидкость или газ.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена вторым поршнем, расположенным в первом гидроцилиндре, вторым захватом для второго торца образца, закрепленным на втором поршне, и фиксатором второго поршня на первом гидроцилиндре, при этом входное отверстие источника среды расположено между поршнями первого гидроцилиндра, а фиксаторы выполнены виде электромагнитов для взаимодействия с соответствующими поршнями.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что источник среды снабжен устройством для перемещения механизма возвратно-поступательного перемещения относительно второго гидроцилиндра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендам, которые предназначены для проведения гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

Изобретение относится к диагностированию сосудов, работающих под действием статических и малоцикловых нагрузок от внутреннего избыточного давления, и может быть использовано для оценки прочности сосудов при диагностировании с учетом фактических параметров нагруженности их конструктивных узлов и элементов.

Изобретение относится к технике испытаний труб для магистральных газопроводов. .

Изобретение относится к области производства буровых алмазных долот, а именно к входному контролю качества алмазных зубков. .

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к испытаниям на прочность неразъемных механических соединений, образованных пластической деформацией материала трубы, размещенного в полости имитатора.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, предназначенному для гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) на внутреннее давление.

Изобретение относится к способам оценки ресурса металла труб продуктопроводов в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к технике определения лабораторными методами прочностных и деформационных характеристик различных материалов под контролируемой трехосной статической и/или динамической нагрузкой, например, грунтов при инженерных изысканиях в строительстве.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам и устройствам для динамического испытания пластинчатых образцов, имеющих упругие свойства, и может быть использовано для оценки циклической прочности материалов.

Изобретение относится к испытательной технике. Призматический образец имеет форму призмы, продольную и поперечную плоскости симметрии, два боковых выступа, расположенных продольно, по концам призмы - опорные поверхности, а в центральной ее части - поверхность нагружения поперечной испытательной нагрузкой. Призматический образец дополнительно снабжен наклонными опорными поверхностями, расположенными на боковых продольных выступах призмы и характеризуемыми углами наклона к продольной плоскости симметрии призмы 5…20°. Технический результат: упрощение и снижение стоимости процесса испытания призматического образца с концентраторами механических напряжений при сложном напряженном состоянии, а также обеспечение необходимой точности моделирования вида напряженно-деформированного состояния материала конструкции в очаге его разрушения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах. Сущность: на начальном этапе ступенчато через заданные равные интервалы времени смещают положение плиты пресса на заданное значение. На каждой ступени регистрируют поток акустической эмиссии, выделяют одиночные акустические события, определяют интенсивность потока акустической эмиссии. При достижении интенсивности акустической эмиссии заданного значения уменьшают на каждой следующей ступени величину смещения положения плиты пресса, поддерживая интенсивность акустической эмиссии на заданном уровне. При достижении величины ступенчатого смещения положения плиты пресса минимально допустимого значения и превышении интенсивности акустической эмиссии заданного значения при каждом следующем ступенчатом смещении увеличивают интервалы времени смещения положения плиты пресса. При последующем снижении интенсивности акустической эмиссии ниже заданного значения уменьшают интервалы времени смещения положения плиты пресса до заданного на начальном этапе значения. Технический результат: увеличение количества акустических событий при разрушении зерен горной породы, фиксируемых в процессе испытания образца. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в строительной отрасли. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно выявляют место наибольшей осадки фундамента здания. В этом месте на поверхность фундамента на высоте 50-60 см от подошвы фундамента или выше первого уступа фундамента наклеивают три тензорезистора и измеряют их омическое сопротивление R0. Тензорезисторы изолируют от внешнего воздействия, после чего выше тензорезисторов устраивают карман, который продувают и высушивают, и снова измеряют сопротивление тензорезисторов R1. Далее в карман вводят плоскую камеру в виде сегмента круга, предварительно смазанную эпоксидной смолой, и нагнетают в камеру масло до давления, при котором омическое сопротивление тензорезисторов вернется от R1 к R0. Давление на грунт основания q под подошвой фундамента определяют по давлению масла в камере по формуле. Также давление контролируют по значениям сопротивлений тензорезисторов R1 и R0 по формуле. После измерения давления в фундаменте камера остается в кармане для дальнейшего мониторинга давления в фундаменте и основании. Технический результат заключается в уменьшении концентрации напряжений в фундаменте, повышении остаточной несущей способности фундамента. 3 ил.

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности. Сущность: образцы запорных элементов подвергают циклической нагрузке давлением воды с интервалом между циклами нагружения 0,05-0,1 с. Технический результат: возможность достоверного определения ресурса работы запорного элемента гидрорезного оборудования за счет осуществления процесса максимально приближенным к реальным условиям. 1 ил., 1 табл.

Использование: для тестирования истинной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых компонентов, используя акустическую эмиссию. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования на основе акустической эмиссии содержит тестируемый образец, включающий твердую поверхность, акустический датчик, индентор, соединенный с твердой поверхностью, и нагрузку. Нагрузка прикладывается к индентору, который передает нагрузку на твердую поверхность. Нагрузку повышают до пиковой нагрузки, выдерживают в течение определенного времени и затем понижают. Акустический датчик соединен с возможностью передачи данных с тестируемым образцом и детектирует одно или более акустических событий, возникающих в тестируемом образце. Система тестирования на основе акустической эмиссии включает в себя блок записи данных, соединенный с устройством тестирования. Блок записи данных записывает данные из устройства тестирования. На основе принятых данных объективно определяется жесткость образца, и по жесткости образец может быть расположен в определенном порядке по отношению к другим образцам. Технический результат: повышение точности тестирования жесткости на основе акустической эмиссии. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях. Сущность: осуществляют закрепление цилиндрического образца, имеющего на одном торце буртик, образованный вытачиванием кольцевой прямоугольной канавки, предназначенной для размещения захвата разрывной машины, в захватах разрывной машины. Прикладывают нагрузку и замеряют растягивающее усилие в момент сдвига буртика относительно центральной части образца, а прочность сцепления волокон материала определяют по математической формуле. Технический результат: повышение точности испытания и получение достоверных значений показателя прочности сцепления волокон одноосноориентированных волокнистых композитных материалов. 3 ил.

Изобретение относится к «физике материального взаимодействия», конкретно к способу определения модуля Eо общей деформации и модуля Eупр упругости материальной среды в условиях гравитационного взаимодействия pб и влияния атмосферного давления . По образцам среды, отобранным на глубине h (см) ее массива, определяют ее удельный вес γстр (кг/см3), угол внутреннего трения и удельное сцепление cстр (кГ/см2), рассчитывают для нарушенной структуры среды угол и удельное сцепление cн=cстр[2-tgφн/tgφстр] (кГ/см2), определяют гравитационное давление и , величину эффективного начального критического давления сжатия образца среды в условиях компрессии и коэффициенты Пуассона в массиве - как и , в стенках выработки - как , , в условиях компрессионного сжатия - как , производят испытание среды Si=f(Δpi-const,t) во времени t возрастающими ступенями статических нагрузок Δpi (кГ/см2) при создании на среду давления, равного гравитационному (бытовому) , разгрузку среды до нулевого давления p2=0 (кГ/см2), нагружение среды давлением и давлением при замере стабилизированных во времени t соответствующих значений осадок среды , , , , а модули общей деформации и упругости среды рассчитывают по следующим зависимостям при испытании среды штампом: 1) со свободной поверхности полупространства и , где , B и dкр - ширина и диаметр (см), Fкр - площадь штампа (см2); 2) в массиве среды винтолопастным штампом и , где ; 3) на дне вертикальной выработки и , где ; 4) в стенках вертикальной выработки под распорными штампами и , где ; 5) в стенках скважины под эластичным радиальным штампом трехкамерного прессиометра и , где , l0 - длина рабочей камеры (см); 6) в стенках скважины под эластичным штампом однокамерного прессиометра и , где , RкрI, Rб, - большие радиусы эллипсоида раздутой камеры прессиометра (см); 7) в компрессионной камере лабораторного прибора и . 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к компактному зажимному устройству (50) для трубы, пригодному для использования в установке для гидравлических испытаний под давлением с целью контроля качества трубы, полученной электросваркой методом сопротивления. На неподвижное основание (51) посажено с возможностью подъема и опускания поднимаемое и опускаемое основание (52), включающее в себя находящееся на нем поддерживающее трубу тело (55). В положениях, между которыми заключено поддерживающее трубу тело (55) поднимаемого и опускаемого основания (52), расположены зажимные захваты (56), способные поворачиваться. В поднимаемом и опускаемом основании (52) предусмотрен корпус (58) привода захватов для независимого подъема и опускания поднимаемого и опускаемого основания (52). Противоположные боковые участки корпуса (58) привода захватов соединены с противоположными зажимными захватами (56) посредством звеньев (59) так, что могут поворачивать зажимные захваты (56) в направлениях смыкания путем опускания относительно поднимаемого и опускаемого основания (52). На неподвижное основание (51) установлены и первый приводной механизм (53), предназначенный для привода поднимаемого и опускаемого основания (52) с целью подъема и опускания, и второй корпус (54) привода, предназначенный для привода корпуса (58) привода захватов с целью подъема и опускания. Технический результат - повышение компактности и легкости конструкции с обеспечением ее надежности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве. Предлагается после определения физических параметров структурированной среды в массиве - угла внутреннего трения , удельного сцепления сстр (кг/см2) и удельного веса γстр (кг/см2) определять верхнюю границу упругого состояния среды через значение гравитационного (бытового) давления , нижнюю границу упругого состояния структурированной среды - через значение и нижнюю границу упругого состояния среды с нарушенной структурой - через значение , где σТ.сж, σТР - пределы текучести среды при сжатии и растяжении, , сн=сстр[2-(tgφстр/tgφн)] (кг/см2), а через выражение определяют величину «зуба» текучести упруго-вязко-упругой материальной среды. Технический результат - повышение точности определения границы упругого состояния деформируемого грунта в массиве. 1 ил.

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия» и касается возможности достижения равномерного напряженно-деформированного состояния в зоне контакта двух материальных сред. Суть изобретения заключается в том, что придают контактирующей поверхности более прочной материальной среды выпуклой полусферической формы с радиусами взаимодействия R с р . с ф = 0,5 b 2 + l 2 / sin ϕ с л о - для прямоугольной площади контакта, R с р . с ф = 0,5 d / sin ϕ с л о - для круглой площади контакта, R ц = 0,5 b / sin ϕ с л о - для полуцилиндрической формы контакта шириной b, где ϕ с л о - угол внутреннего трения среды с нарушенной или с ненарушенной структурой, более слабой по прочности. Технический результат - обеспечение возможности определения геометрических параметров контактирующих материальных сред с равномерным распределением между ними напряжений. 3 ил.
Наверх