Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность (варианты)



Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность (варианты)
Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность (варианты)

 


Владельцы патента RU 2529780:

Открытое акционерное общество Башкирское Конструкторское Бюро "Нефтехимавтоматика" (ОАО БСКБ "Нефтехимавтоматика") (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам для механических испытаний растяжением, например геосинтетических материалов для дорожных покрытий и т.д., и может применяться в соответствующих областях техники. Машина содержит захваты для образцов, состоящие из верхних и нижних зажимов, рычажно-рейтерное устройство, связанное с верхним захватом, приводы рейтера и нижнего захвата, связанные с блоком управления. захваты образцов расположены последовательно, при этом подвижные зажимы захватов уравновешиваются противовесами, а верхний и нижний зажимы в каждом захвате имеют ограничение хода относительно друг друга. Второй вариант выполнения машины отличается от первого тем, что между рычажно-рейтерной системой и захватами дополнительно установлен силоизмерительный датчик. Технический результат: обеспечение одновременного испытания нескольких образцов и возможность установки произвольного количества образцов от одного до количества установленных в машине захватов, а также быстрое и плавное приложение нагрузки к образцам. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам для механических испытаний растяжением, например геосинтетических материалов для дорожных покрытий и т.д. и может применяться в соответствующих областях техники.

Известен нагружающий механизм установки для испытания образцов на ползучесть и длительную прочность (пат. №2257562, МПК G01N 3/08, 2003) [1], содержащий 4 нижних захвата, прикрепленных к нижней части каркаса, 4 верхних захвата, соединенных с двумя промежуточными балками, которые в свою очередь через 4 тяги соединены с третьей балкой. Балка, с помощью двух тяг, соединена с нижним рычагом.

Данный нагружающий механизм дает возможность проводить испытания с четырьмя образцами одновременно.

Недостатками данного нагружающего механизма является отсутствие возможности продолжения испытаний при разрыве одного из образцов, т.к. при этом нагрузка на остальные образцы перераспределяется и возрастает, а при неравномерном растяжении образцов возникает перекос тяг, в результате чего к образцам будет приложена разная нагрузка. Другим недостатком данного нагружающего механизма является невозможность проведения испытаний с количеством образцов, отличным от четырех.

Известна также машина для испытания на ползучесть и длительную прочность (а.с. СССР №484441, МКИ G01N 3/18, 1975) [2]. Данная машина включает в себя электропечь, размещенные в ней захваты для образца, рычажное нагружающее устройство с рычагами и поддоном для груза, привод с электродвигателем, редуктором и ходовым винтом, где управляющее устройство, автоматический электронный потенциометр и реле времени, выполняют функции блока управления.

Наиболее близкой является машина для испытания материалов на ползучесть и длительную прочность (а.с. СССР №526802, МКИ G01N 3/18, 1976) [3], прототип. Эта машина включает электропечь, размещенные в ней верхний и нижний захваты для образца, рычажно-рейтерное нагружающее устройство, связанное с верхним захватом, привод с электродвигателем, редуктором и ходовым винтом, связанным с нижним захватом, где следящее кулачково-реечное устройство и блок автокомпенсации выполняют функции блоком управления.

Недостатками данных машин является то, что они не обеспечивают возможность одновременного испытания нескольких образцов и не дают возможность плавного приложения нагрузки, поскольку датчики положения рычага не могут фиксировать изменение нагрузки на образец: рычаг будет находиться в крайнем положении до тех пор, пока нагрузка не достигнет требуемой величины и при быстром приложении нагрузки, если этого требует методика испытания, образцы могут быть испорчены.

Также к недостаткам данных аналогов и прототипа можно отнести то, что их конструкция не обеспечивает быстрое и плавное нагружение образцов. Существует следующая проблема: при установке образцов нагрузка на них отсутствует; для их нагружения необходимо сначала выбрать провисание, которое присутствует даже при очень тщательной установке образцов. Поскольку применяется рычажно-рейтерная система, позволяющая создавать нагрузку до нескольких тонн рейтером малой массы, небольшое перемещение рычагов со стороны образцов приводит к значительным перемещениям рычагов со стороны рейтера. До тех пор, пока нагрузка на образцы не достигнет заданного значения, рычаги будут находиться в нижнем неравновесном положении. Если скорость перемещения захватов недостаточно мала, то из-за упругости образцов и системы нагружения при перемещении захватов нагрузка на образцы сначала превысит требуемую нагрузку, затем рычаги рывком перейдут из одного крайнего положения в другое, в результате образцы могут быть испорчены. Если уменьшить скорость перемещения захватов таким образом, чтобы исключить колебания рычагов, то время приложения нагрузки может значительно превысить требования методики испытаний.

Задачами заявляемого изобретения является обеспечение одновременного испытания нескольких образцов и возможность установки произвольного количества образцов от одного до количества установленных в машине захватов, а также быстрое и плавное приложение нагрузки к образцам.

Для достижения поставленной задачи машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность, согласно первому варианту ее выполнения, содержит захваты, последовательно соединенные, а дополнительная нагрузка на образцы, обусловленная весом захватов, компенсируется противовесами.

Для возможности установки произвольного количества образцов от одного и до количества установленных в машине захватов их верхняя и нижняя части имеют ограничение хода, благодаря чему при отсутствии образца захват растягивается на предельное расстояние и передает нагрузку на последующие захваты.

Для достижения поставленной задачи в машине для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность, согласно второму варианту, кроме описанного выше по первому варианту, установлен датчик усилия, фиксирующий изменение нагрузки на образцы, что позволяет плавно изменять скорость привода, перемещающего захваты и, тем самым, обеспечить быстрое и плавное приложение нагрузки к образцам.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность (вариант 1), на фиг.2 - то же, по варианту 2.

Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность по первому варианту содержит последовательно соединенные захваты 1, 2, 3, состоящие из верхних и нижних зажимов (условно показаны захваты для 3-х образцов, фактически количество захватов может быть любым), в которые устанавливаются образцы 4, систему рычагов 5, соединенную с верхним зажимом захвата 1, которая через датчик положения рычага 6 соединена с блоком управления 7. Блок управления 7 связан с приводом захватов 8, который соединен с нижним зажимом захвата 3, и через привод рейтера 9 с рейтером 10, который в свою очередь установлен на системе рычагов 5. Система рычагов 5 с установленным на ней рейтером 10 является рычажно-рейтерной системой. Противовесы 11 установлены в точках соединения захватов 1-2 и 2-3, а датчики положения захвата 12 измеряют положение захватов 1, 2, 3 и соединены с блоком управления 7. Блок управления 7 может быть выполнен различными способами (электронными или механическими схемами), например, как указано в прототипе [3] или аналоге [2].

По второму варианту машина для испытаний на ползучесть и длительную прочность, кроме перечисленных в варианте 1, имеет датчик усилия 13, соединенный с верхним зажимом захвата 1, с одной стороны, и системой рычагов 5, с другой.

Заявляемая машина в обоих вариантах исполнения размещается вертикально, но может быть размещена и горизонтально. В этом случае противовесы не используются.

Заявляемая машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность, согласно первому варианту ее выполнения, работает следующим образом: захваты 1, 2, 3 приводятся приводом захватов 8 в базовое положение, после чего в них устанавливаются образцы 4. Подвижные зажимы захватов (нижний зажим захвата 1, соединенный с верхним зажимом захвата 2, и нижний зажим захвата 2, соединенный с верхним зажимом захвата 3) уравновешиваются противовесами 11 для компенсации дополнительной нагрузки на образцы, в блоке управления 7 задается требуемая величина нагрузки. После этого привод рейтера 9 устанавливает рейтер 10 в положение, соответствующее предварительной нагрузке на образцы. Рейтер 10 установлен на рычажную систему 5. Затем привод захватов 8 тянет нижний захват до достижения равновесия системы рычагов 5, что фиксируется блоком управления 7 по датчику положения рычага 6. При этом по датчикам положения захватов 12 фиксируются действительные зажимные длины образцов 4, определяется, в каких захватах образцы не установлены (в этом случае захват раздвигается на максимальное расстояние). После определения зажимной длины образцов 4 рейтер 10 устанавливается в положение, соответствующее требуемой нагрузке на образцы, привод захватов 8 компенсирует вытягивание образцов 4 для поддержания равновесного состояния рычажной системы 5. При разрыве одного из образцов 4 и выходе системы рычагов 5 из равновесного состояния привод захватов 8 растягивает захват с оборвавшимся образцом на максимальное расстояние и восстанавливает нагрузку на оставшиеся образцы.

По второму варианту работа машины заключается в том, что датчик усилия 13, установленный между системой рычагов 5 и захватами 1, 2, 3 с образцами 4, фиксирует изменение нагрузки на образцы 4, что позволяет быстро перемещать захваты 1, 2, 3 при отсутствии нагрузки на образцы 4 и медленно при появлении нагрузки. Скорость перемещения захватов 1, 2, 3 может изменяться в зависимости от скорости изменения нагрузки при растягивании образцов 4. В результате сокращается время приложения нагрузки к образцам 4, и в то же время нагрузка на образцы 4 прикладывается плавно, без рывков.

Результаты проведенных испытаний показали, что в машине могут с успехом производиться испытания с различным количеством образцов и наличие датчика усилия позволяет сократить время приложения нагрузки к образцам.

Данная машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность может изготавливаться в промышленных масштабах и найдет применение в испытательных лабораториях.

1. Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность, содержащая захваты для образцов, состоящие из верхних и нижних зажимов, рычажно-рейтерное устройство, связанное с верхним захватом, приводы рейтера и нижнего захвата, связанные с блоком управления, отличающаяся тем, что захваты образцов расположены последовательно, при этом подвижные зажимы захватов уравновешиваются противовесами, а верхний и нижний зажимы в каждом захвате имеют ограничение хода относительно друг друга.

2. Машина для испытаний материалов на ползучесть и длительную прочность, содержащая захваты для образцов, состоящие из верхних и нижних зажимов, рычажно-рейтерное устройство, связанное с верхним захватом, приводы рейтера и нижнего захвата, связанные с блоком управления, отличающаяся тем, что захваты образцов расположены последовательно, при этом подвижные зажимы захватов уравновешиваются противовесами, а верхний и нижний зажимы в каждом захвате имеют ограничение хода относительно друг друга, и между рычажно-рейтерной системой и захватами установлен силоизмерительный датчик.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к нагружающим механизмам установок для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность при комнатной температуре, и может быть применено в заводской и исследовательской лабораториях.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности.

Изобретение относится к области строительства и машиностроения, а именно, к определению физико-механических свойств изделий, и может быть использовано для исследования прочностных свойств твердых материалов.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для определения предела прочности хрупких и малопрочных материалов. Стенд содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец в виде диска, размещенный между опорами через прокладки из материала, модуль упругости которого меньше модуля упругости материала образца, причем одна из опор жестко закреплена на основании и является неподвижной, а другая опора - подвижная и соединена через шток с нагружающим устройством.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения физико-механических свойств образцов. Реверсор содержит попарно соединенные направляющими колонками внешние и внутренние траверсы с отверстиями, силовой шток и две соединительные втулки, установленные в отверстиях траверс и связанные с внешними траверсами.

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород и материалов, имеющих хрупкий характер разрушения, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств топлив для реактивных двигателей (авиакеросинов), в частности определения в них количества антиоксидантов, и может быть применено в нефтехимической, авиационной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к испытательной технике и применяется при исследованиях влияния массовых сил на энергообмен при деформировании и разрушении материалов и изделий.

Изобретение относится к испытательной технике, к центробежным установкам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов материалов. Центробежная установка содержит основание, установленные на основании платформу с приводом вращения, закрепленный на платформе пассивный захват образца, активный захват образца, центробежный груз, соединенный с активным захватом, и электромагниты для взаимодействия с центробежным грузом по количеству пиков в цикле.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств металлов и касается оценки их деформационно-прочностных характеристик путем приложения к ним растягивающих нагрузок.

Изобретение относится к области исследования, а именно измерения механических свойств твердых материалов, например твердых геологических пород в условиях гидростатического давления, и может быть использовано для оценки их качества, а именно их прочности и модуля упругости при сжатии. Сущность: размещают образец материала, окруженного высокопластичным металлом, в матрице устройства, обеспечивающего условия гидростатического давления на образец. Нагрузку прикладывают двумя пуансонами, причем внешний пуансон задает гидростатическое давление на образец материала при его воздействии на высокопластичный металл, а внутренний пуансон обеспечивает нагрузку непосредственно на образец материала. По второму варианту осуществления способа нагрузку на образец материала прикладывают одним пуансоном, который задает гидростатическое давление на образец при его воздействии на высокопластичный металл и одновременно обеспечивает нагрузку непосредственно на образец материала, причем матрица устройства имеет канал, по сечению которого определяют гидростатическое давление, действующее на образец материала. Технический результат: возможность измерения механических свойств материала в условиях всестороннего давления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность при постоянной и переменной нагрузках при комнатной и повышенной температурах и может быть применена в заводской и исследовательской лабораториях. Установка содержит основание, шесть опор, образец, пассивный и активный захваты образца, вал, два шкива, две сборных рамы, одна из которых жестко соединена с рычагом, две шаровые опоры, три гибких тяги с грузами, две гибких тяги и электропечь. В установку дополнительно введена гибкая тяга с грузом, прикрепленная к шкиву, установлены мотор-редуктор, кривошипно-ползунный механизм, рама, соединяющая два коромысла, которые в средине их длины соединены цилиндрическими шарнирами с основанием, ползун кривошипно-ползунного механизма жестко соединен с рамой. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем испытания образцов материалов не только при постоянной нагрузке, но и при переменной. 5 ил.

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии, и предназначено для использования при реставрации окклюзионной поверхности комбинированных зубных протезов любой протяженности, поврежденной при частичных сколах керамического облицовочного покрытия. Проводят предварительный выбор материала, сходного по цвету с восстанавливаемой поверхностью. Снимают рабочий и вспомогательный оттиски. Изготавливают гипсовые модели, которые фиксируют в артикулятор. Моделируют воском жевательную поверхность сколовшейся части. Проверяют в артикуляторе окклюзионные контакты. С помощью прозрачного силиконового материала получают оттиск смоделированной воском жевательной поверхности. Обрабатывают бором поверхности скола на протезе и проводят травление. Наносят силан с последующей полимеризацией. Укладывают в прозрачную форму композитный материал. Прикладывают форму к поверхности скола и полимеризуют светом для полного просвечивания материала через прозрачную форму. После чего проводят финишную обработку восстановленной окклюзионной поверхности. Выбор силана проводят с учетом максимальной прочности его сцепления с реставрируемой керамикой. Способ за счет выбора адгезивной системы, наиболее оптимальной по прочности соединения с реставрируемым видом керамики, и проверки в артикуляторе окклюзионных контактов позволяет повысить прочность соединения композитной реставрации с различными видами керамики и обеспечить высокую точность восстановления окклюзионных взаимоотношений с зубами антагонистами. 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к методам определения эксплуатационных характеристик строительных материалов, конкретно к способам определения прочности древесины различных пород на скалывание. Сущность: устанавливают образец в нагрузочное устройство и нагружают его до разрушения. Образец имеет форму бруса с противоположными сквозными вырезами, внутренние границы которых находятся в одной плоскости, причем расстояние между ними не менее 30 мм, а их высота не менее 10 мм, при этом образец устанавливают непосредственно в нагрузочное устройство и подвергают центральному осевому нагружению. Технический результат: упрощение способа испытания образцов при определении предела прочности древесины на скалывание, а также упрощение сложной оснастки для проведения испытаний, исключающее использование дополнительных приспособлений. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике для определения механических свойств материалов и изделий. Преимущественная область применения - исследование эксплутационных характеристик антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и другого оборудования АЭС. Особенность испытательной гидравлической машины состоит в том, что основной силовой гидроцилиндр и дополнительный гидроцилиндр выполнены раздельно, что обеспечивает упрощение конструкции и соответствующее повышение технологичности изготовления и обслуживания. Введение в конструкцию машины подвижной траверсы, сопряженной с колоннами посредством антифрикационных втулок с закрепленными на ней последовательно соединенными между собой датчиком силы и захватом и соединенной с плунжером силового гидроцилиндра, исключает возможность передачи поперечных нагрузок, воспринимаемых упругой мембраной, на датчик силы и плунжер силового гидроцилиндра независимо от его вылета. Крепление второго захвата на штоке, подвижно сопряженном с поперечной силовой рамы посредством линейного гидростатического подшипника (втулки), и соединение плунжера дополнительного гидроцилиндра посредством датчика малых нагрузок со штоком и захватом обеспечивают плавность нагружения и требуемую точность силоизмерения. Технический результат - повышение стабильности метрологических показателей. 1 ил.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного. Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды заключается в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла φ=φстр внутреннего трения и удельного сцепления с=сстр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора τi=pi·tgφстр+сстр предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi. Для определения угла внутреннего трения среды с нарушенной структурой, образующейся при достижении под штампом давления, равного бытовому давлению рстр.б=рб=(γ·h-сстр)ctgφстр на отметке h массива ее естественного сложения, определяют угол θ=φстр+φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]. Определяют угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой по выражению φн=θ-φстр, а удельное сцепление материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости с н = с с т р [ 2 − t g φ н t g φ с т р ] . Технический результат - получение связи физических параметров прочности φн и сн нагруженной материальной среды сверх природного гравитационного (бытового) давления с параметрами структурной прочности среды φстр и сстр.2 ил.

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения сопротивления протяженному вязкому разрушению высокопрочных трубных сталей класса прочности К65 и выше с ударной вязкостью более 2,5 МДж/м2. Сущность: от трубы отбирают несколько заготовок, которые подвергают предварительной пластической деформации сжатием, причем величина предварительной пластической деформации не превышает 45%. Из каждой заготовки изготавливают не менее чем по три поперечных образца, которые испытывают на ударный изгиб. Выявляют зависимость относительного значения ударной вязкости от величины предварительной пластической деформации. Сопротивление протяженному вязкому разрушению определяют по величине предварительной пластической деформации, соответствующей началу интенсивного снижения ударной вязкости. Технический результат: обеспечение возможности достоверно определять сопротивление протяженному вязкому разрушению высокопрочных трубных сталей класса прочности К65 и выше с ударной вязкостью более 2,5 МДж/м2 и сопоставлять качество нескольких подобных материалов разных производителей. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение хрупких образцов из композиционных материалов и предназначено для авиастроения, судостроения, машиностроения, атомной энергетики. Сущность изобретения: накладки одинаковых с образцом размеров и формы, выполненные из материала, обеспечивающего суммарную жесткость обеих накладок, меньшую или равную жесткости исследуемого образца, наклеивают на двух противоположных поверхностях образца, в результате получают лабораторную сборку, которую размещают в цанговых захватах испытательной машины. Каждый захват устанавливают между краем торца и началом дуги галтели сборки. На поверхность сборки устанавливают экстензометр. Прикладывают нагрузку к сборке и по показаниям экстензометра получают кривую «деформация-напряжение» лабораторной сборки, из которой восстанавливают диаграмму деформирования образца. Напряжение в образце σo выражают через напряжения лабораторной сборки σлс и накладки σп, при условии равенства деформации, по формуле σо=3·σлс-2·σп. Технический результат: возможность выполнения принципа Сен-Венана и, соответственно, создание однородного напряженного состояния в рабочей части образца из хрупкого материала; создание одноосного растяжения в рабочей части образца из исследуемого материала, исключение изгиба; получение большего количества точек измерения усилия на одинаковой базе деформации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к стандартным плоским или круглым образцам исследуемых металлов, геометрические размеры которых регламентируются ГОСТ 10006-80. Сущность: осуществляют осевое растяжение плоских и круглых образцов с фиксированной скоростью деформации, и определение температуры испытания. Коэффициент динамической вязкости металлов и эффективную энергию разрушения определяют по формулам: для плоского и круглого образца, используя значения предела прочности, предела текучести, относительного удлинения металлов при растяжении стандартных образцов, скорости деформации, при которой растягивается образец, модуля Юнга и скорости звука продольных волн в металле. Технический результат: возможность при исследовании конструкций из металла под действием реальных нагрузок и скоростей деформаций вплоть до разрушения основывать прогноз по эксплуатационной надежности выбранного материала на основании количественных оценок параметров (σb, σ02, δ5, έ, µ, А*). 3 табл.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам испытания строительных материалов на прочность, и может быть использовано при определении прочностных характеристик строительных материалов с получением нисходящей ветви диаграммы растяжения. Сущность: осуществляют деформирование образца путем приложения к нему растягивающих нагрузок, измерение деформаций и нагрузок и построение полной диаграммы растяжения. Испытываемый образец растягивают, перераспределяя действующее на него усилие между упругими элементами, взаимодействующими с рычагом, замеряют деформации в упругих элементах компенсатора и нагружающего устройства, по которым определяют фактическое усилие, действующее на образец в процессе испытания. Технический результат: упрощение, повышение точности и информативности испытания. 1 табл., 3 ил.
Наверх