Устройство циклического нагружения (варианты)

Авторы патента:

G01N3/10 - с помощью пневматических или гидравлических средств (G01N 3/18 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2582303:

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

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для подготовки образцов геосинтетических материалов к испытаниям на износоустойчивость, и может применяться в соответствующих областях техники. Устройство циклического нагружения по первому варианту включает в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия. Плита для нагружения образца связана с датчиком усилия, приводом редуктора. Усилие передается пневмомускулом через редуктор и рычаг, а положение рычага контролируется датчиком положения рычага. Компрессор обеспечивает рабочее давление регулятора давления. По второму варианту исполнения, помимо всего перечисленного в первом варианте, в устройство добавлен накопительный бак между компрессором и регулятором давления. Технический результат: возможность оценить износ материалов дорожных покрытий (одежд) при действии циклической нагрузки - имитация прохождения колеса по дорожному покрытию согласно ОДМ 218.5.006-2010. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Известна установка для оценки усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях (пат. №129245, МПК G01N 3/32, 2011) [1], содержащая каркас, подъемный стол, выполненный с возможностью изменения высоты, узел позиционирования балки-образца, узел нагружения балки-образца, содержащий шатунно-ползунный механизм, промежуточное упругое основание, выполненное в виде емкости, заполненной модельным грунтом с возможностью плотного контактирования с обращенной к нему плоскостью балки-образца. Измерения нагружающего усилия выполняют с помощью датчика усилия, измерения перемещений выполняют с помощью тензорезисторов и пружин, для изменения высоты подъемного стола используют винтовую пару.

Одним из недостатков данной установки является невозможность автоматической компенсации уплотнения грунта. В данной установке для этих целей предусмотрена винтовая пара, что предполагает применение ручного труда. Также недостатками являются отсутствие возможности раздельного управления минимальной и максимальной нагрузкой, невозможность изменения закона нагружения образца.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является машина гидравлическая для механических испытаний при циклических нагружениях (пат. №2337344, МПК G01N 3/08,2007) [2], прототип. Она включает в себя силовую раму, датчик силы, захваты для крепления испытываемых изделий или образцов материалов, гидравлический силовой цилиндр, насосную установку подачи рабочей жидкости в гидросистему машины, два гидропульсатора циклической подачи рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр, кривошипные валы которых соосно соединены между собой посредством специальной муфты, а цилиндры двух пульсаторов объединены общим гидравлическим коллектором, соединенным с силовым гидроцилиндром машины.

Недостатками данной машины является высокая стоимость гидросистемы и сложность ее обслуживания, а также в данной машине нет возможности изменения закона нагружения образца и при уплотнении грунта сложно обеспечить поддержание минимальной и максимальной нагрузок.

Задачей заявляемого изобретения является необходимость оценки износа материалов дорожных покрытий (одежд) при действии циклической нагрузки - имитация прохождения колеса по дорожному покрытию согласно ОДМ 218.5.006-2010.

Для достижения поставленной задачи в устройстве циклического нагружения при помощи пневмомускула через рычажную систему создается циклическая нагрузка на образец при помощи плиты. Образец при этом помещается между двумя слоями наполнителя (щебня).

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено устройство циклического нагружения, вариант 1, на фиг. 2 - то же, по варианту 2.

Устройство циклического нагружения согласно первому варианту выполнения содержит ящик 1, в который между двумя слоями наполнителя устанавливается образец. Компрессор 2 через регулятор давления 3 соединен с пневмомускулом 4. Пневомомускул 4, установленный на основании 5, соединен со свободным концом рычага 6. Также, на свободном конце рычага 6 установлен датчик положения рычага 7. Другой конец рычага 6 установлен на основании 5. В средней части рычага установлен редуктор 8. Редуктор 8, в свою очередь, через датчик усилия 9 соединен с плитой 10 с одной стороны и с приводом редуктора 11 с другой. Блок управления 12 соединен с датчиком положения рычага 7, приводом редуктора 11, датчиком усилия 9 и регулятором давления 3.

Заявляемое устройство циклического нагружения согласно первому варианту его выполнения работает следующим образом: ящик для образца 1 наполовину заполняется наполнителем (щебнем), на него укладывается образец и сверху засыпается наполнителем до верха. При помощи привода редуктора 11 и редуктора 8 плита 10 опускается на ящик 1 с наполнителем вплотную к наполнителю, при этом рычаг 6 устанавливается в базовое положение (горизонтально), что фиксируется датчиком положения рычага 7. Компрессор 2 создает давление, необходимое для работы регулятора давления 3. Регулятор давления 3 создает давление в пневмомускуле 4 для обеспечения нагрузки на образец, заданной блоком управления 12. Нагрузка от пневмомускула 4 посредством рычага 6 передается на плиту 10 и образец. Рычаг 6 позволяет уменьшить усилие, которое должен создать пневмомускул 4 для обеспечения требуемой нагрузки на образец. В процессе циклического нагружения уменьшается толщина слоя наполнителя и соответственно, положение рычага 6 отклоняется от базового, что фиксируется датчиком положения рычага 7 и передается в блок управления 12. После фиксации сигнала от датчика положения рычага 7 об отклонении положения рычага 6 от базового (горизонтального) блок управления 12 дает сигнал приводу редуктора 11, который посредством редуктора 8 корректирует положение плиты 10 и возвращает рычаг 6 в базовое положение. Возможность изменения закона нагружения образца контролируется блоком управления 12 по показаниям датчика усилия 9 и исходя из этого корректируется закон изменения управляющего сигнала для регулятора давления 3.

По второму варианту, кроме всего перечисленного в первом варианте, добавлен накопительный бак 13 между компрессором 2 и регулятором давления 3 для снижения производительности компрессора 2, что приводит к уменьшению его стоимости и уменьшению уровня шума при работе установки. Перед началом испытаний в накопительный бак 13 закачивается воздух, который расходуется по мере проведения испытаний.

Результаты испытания изготовленного опытного образца устройства циклического нагружения показали, что в устройстве с успехом решается поставленная задача.

Данное устройство циклического нагружения может изготавливаться в промышленных масштабах и найдет применение в испытательных лабораториях.

1. Устройство циклического нагружения, включающее в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия, отличающееся тем, что плита для нагружения образца связана через датчик усилия, привод редуктора, редуктор и рычаг с пневмомускулом, положение рычага контролируется датчиком положения рычага, компрессор связан с пневмомускулом через регулятор давления.

2. Устройство циклического нагружения, включающее в себя ящик для образца, блок управления, датчик усилия, отличающееся тем, что плита для нагружения образца связана через датчик усилия, привод редуктора, редуктор и рычаг с пневмомускулом, положение рычага контролируется датчиком положения рычага, компрессор связан с пневмомускулом через накопительный бак и регулятор давления.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Стенд для исследования энергообмена на образцах горных пород // 2581387

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов горных пород при моделировании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Стабилометр // 2579538

Изобретение относится к устройствам для исследования деформационно-прочностных характеристик грунтов в условиях трехосного сжатия. Стабилометр включает рабочую камеру с прозрачными боковыми стенками, верхний и нижний штампы и нагрузочное устройство.

Устройство для испытания грунтов на трехосное сжатие // 2560149

Изобретение относится к строительству, в частности к технике испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях.

Стенд для исследования процесса энергообмена в образцах горных пород // 2544871

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Стенд для исследования энергообмена при разрушении горных пород // 2536791

Способ испытания образцов при сжатии на длительную и кратковременную нагрузку // 2529653

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Сущность: один образец устанавливают между нижней и промежуточной траверсой с опорным шаром, имеющим возможность перемещения, другой - между промежуточной и верхней траверсой.

Установка для испытания образцов при сжатии на длительную и кратковременную нагрузку // 2523769

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Установка содержит закрепленные на штангах верхнюю и нижнюю траверсы, а также установленную между ними промежуточную траверсу с опорным шаром, имеющую возможность перемещения, гайки, расположенные на штангах, нагружающую систему, включающую источник давления среды, поршень для нагружения образцов, расположенный в цилиндрической полости нижней траверсы, герметичную камеру, установленную под поршнем и сообщенную с источником давления, ограничительное кольцо для поршня, закрепленное на нижней траверсе.

Стенд для исследования электромагнитного излучения твердого тела, например блока горной породы в породном массиве // 2523103

Изобретение относится к горному делу и может использоваться для исследования электромагнитного излучения (ЭМИ) горных пород при их разрушении. Стенд содержит электромагнитный экран, систему регистрации, нагрузочное устройство, выполненное в виде трубки с внутренней резьбой и вкрученным в нее винтом с головкой под ключ, заполненной пластичным веществом.

Устройство для исследования плоской деформации модели пористого вещества // 2515076

Изобретение относится к устройствам для исследования поведения модели пористого вещества в условиях плоского напряженно-деформированного состояния. Устройство содержит пуансон, рабочую камеру в виде полого параллелепипеда с прозрачными стенками, образующими пространство, поперечное сечение которого соответствует размерам поперечного сечения модели.

Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород // 2584262

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, источники давления, связанные с соответствующими аккумуляторами, пульсаторы давления, соединенные с соответствующими аккумуляторами и выполненные в виде гидроцилиндров со штоками, подпоршневая полость которых соединена с соответствующими аккумуляторами, эксцентриков, кинематически связанных со штоками гидроцилиндров, валов вращения эксцентриков и приводов вращения валов. Валы установлены соосно, а стенд снабжен электромагнитными муфтами для соединения валов с соответствующими приводами и электромагнитной муфтой для соединения валов между собой. Технический результат: расширение объема информации при исследовании энергообмена путем обеспечения испытаний как при независимой пульсации поджимающей и перемещающей нагрузок, так и при синхронной пульсации с плавным и ступенчатым изменением частоты пульсаций с возможностью регулирования смещения циклов пульсаций в ходе испытаний. 1 ил.

Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород // 2593412

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности, горных пород при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, содержащий раму, размещенные на ней платформу для образца, механизм перемещения платформы, захват для контробразца и связанный с ним механизм взаимного поджатия образца и контробразца, согласно изобретению он снабжен опорной площадкой Г-образной формы, дополнительным захватом для дополнительного контробразца и дополнительным механизмом для взаимного поджатия дополнительного контробразца и образца, связанным с дополнительным захватом для контробразца, при этом каретка имеет Г-образную форму и установлена на опорной площадке с обеспечением взаимодействия с обеими стенками опорной площадки. Предлагаемый стенд обеспечивает проведение испытаний в новых условиях - при действии поджимающей нагрузки как по одному, так и по двум направлениям, ориентированным под углом друг к другу, что позволяет моделировать энергообмен при действии как гравитационной, так и тектонической силы. Это существенно расширяет объем информации при исследовании энергообмена в блочном массиве горных пород. 2 ил.

Стенд для исследования энергообмена в блочных массивах горных пород // 2593519

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в блочных массивах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд для исследования энергообмена в блочных массивах горных пород, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца, домкрат для перемещения захвата для образца, захват для контробразца и домкрат для перемещения захвата для контробразца перпендикулярно направлению перемещения захвата для образца, согласно изобретению, он снабжен вторым захватом для второго образца и домкратом для перемещения второго захвата для образца вдоль направления перемещения захвата для контробразца, при этом захваты для образцов выполнены с обеспечением приложения нагрузки к торцевым поверхностям соответствующих образцов, обращенным к захвату для контробразца, а захват для контробразца выполнен с обеспечением приложения нагрузок к торцевой и боковой поверхностям контробразца, обращенным к соответствующим захватам для образцов. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда путем обеспечения испытаний при взаимодействии как двух, так и трех блоков с изменением количества взаимодействующих блоков в ходе эксперимента. 1 ил.

Устройство для определения свойств материала тонкостенных полусферических сегментов // 2611979

Изобретение относится к исследованию механических свойств материалов, а именно к определению технологических параметров процессов (усилий, напряжений, деформаций и перемещений), в том числе и неразрушающим способом. Устройство содержит силовую раму, в состав которой входит нижнее основание, на котором закреплена нижняя зажимная часть, имеющая соответствующую внутренней поверхности полусферического сегмента опорную поверхность с отверстием в центре, и верхнее основание, содержащее верхний упор с ответной поверхностью, имеющую такое же отверстие в центре, перекрываемое сегментом, размещенным между опорными сферическими поверхностями нижней зажимной чисти и верхним упором и герметично замыкающей внутреннюю полость, находящуюся в нижней зажимной части, в которой организована возможность создания нарастающего гидравлического давления на сегмент. На основании равномерно установлены исполнительные гидроцилиндры, удерживающие нижнюю зажимную часть, при этом гидравлические полости в нижней зажимной части и исполнительных гидроцилиндров являются независимыми друг от друга, нижняя зажимная часть помимо осевого перемещения имеет возможность отклонения относительно оси симметрии устройства, верхний упор имеет возможность поперечного перемещения и также отклонения относительно оси симметрии устройства опорной поверхности. Технический результат: расширение спектра испытаний оболочек методом гидростатического нагружения вследствие осуществления возможности вариации зависимости усилия закрепления от величины давления рабочей жидкости, действующей на оболочку, реализация возможности проведения неразрушающих испытаний тонкостенных сферических оболочек с целью оценки их конструкционной прочности, повышение надежности закрепления разнотолщинных оболочек вследствие исключения их локального пластического пережатия в месте защемления. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ градуировки сигнализаторов уровня // 2612047

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости (части объема жидкости) с учетом деформации стенок емкости в условиях эксплуатации. Предложен способ градуировки сигнализаторов уровня емкости, расположенной горизонтально, заключающийся в определении части объема, соответствующей плоскости зеркала расходуемой жидкости, при которой срабатывает сигнализатор, путем обмера внешних обводов нагруженной давлением газа емкости. Способ отличает от известных тем, что на стенки емкости в направлении продольной оси воздействуют, например, с помощью гидроцилиндров усилием, имитирующим усилие воздействия веса верхней наполненной емкости, при использовании емкости в реальных условиях. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности способа градуировки. 1 ил.

Стенд для физического моделирования геомеханических процессов // 2612198

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для моделирования физических процессов в нагруженном массиве горных пород на образцах в лабораторных условиях. Стенд содержит корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штампы для взаимодействия с образцом и механизмы нагружения по числу штампов, соединенные с ними. Стенд снабжен дополнительными механизмами нагружения по числу штампов, соединенными с ними, при этом каждый штамп соединен с двумя механизмами нагружения шарнирно с возможностью линейного перемещения и поворота. Технический результат: расширение объема информации путем обеспечения испытаний как при равномерном, так и при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце. 2 ил.

Способ проверки керамических шаровидных головок для протезов тазобедренного сустава // 2628654

Группа изобретений относится к медицине. Способ проверки прочности конического входа керамических модульных шаровидных головок для протезов тазобедренного сустава, имеющих приемное пространство с конической боковой поверхностью с углом зажимного конуса γ и коническим входом, заключающийся в том, что на участки приемного объема оказывается давление. Радиальное усилие, направленное перпендикулярно к продольной оси шаровидной головки, оказывает воздействие исключительно на область конического входа. Устройство для реализации вышеуказанного способа включает в себя контропору, коническую втулку и пуансон. Все они расположены на одной общей продольной оси. Втулка и пуансон выполнены с возможностью сдвига по продольной оси. Втулка размещается между пуансоном и контропорой. Угол раствора конуса α больше, чем угол раствора зажимного конуса γ подлежащей проверке шаровидной головки. Изобретения обеспечивают готовность всех проверенных шаровидных головок к работе без нанесения ущерба также и под нагрузкой по косой в условиях in vivo. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для определения механических характеристик материала // 2632632

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к испытанию деталей и конструкций машин, и предназначено для определения прочностных характеристик материала и позволяет ускорить определение механических характеристик (в частности предела выносливости) деталей и элементов машин. Для этого в устройстве, содержащем установленную на основании несущую металлоконструкцию с гидроцилиндром и зажимным устройством для образца, к которому подключен акселерометр, средство создания нагрузки с источником рабочей жидкости, согласно изобретению средство создания нагрузки выполнено в виде дозирующего насоса с импульсной подачей жидкости в систему пресса с подключенным к нему электродвигателем с частотным преобразователем, при этом насос через распределитель жидкости и жесткий трубопровод соединен с рабочей полостью гидроцилиндра, а также снабжен предохранительным клапаном. Технический результат – ускорение определения механических характеристик (в частности предела выносливости) деталей и элементов машин.1 ил.

Устройство для испытаний керамического вкладыша для имплантатов в тазоберденный сустав // 2635183

Изобретение относится к медицине. Устройство для испытания прочности керамического вкладыша имплантатов тазобедренного сустава с приемным устройством и нажимной деталью. В приемном устройстве имеется выемка с областью позиционирования для размещения вкладыша. У выемки на области позиционирования имеется приемный конус. На области позиционирования между приемным устройством и вкладышем размещается кольцевидный пластичный адаптер с конической наружной поверхностью, которая прилегает к приемному конусу, и внутренней поверхностью, которая прилегает к вкладышу. Трение между приемным устройством и адаптером меньше, чем между адаптером и вкладышем. Изобретение обеспечивает возможность универсального применения для всех ацетабулярных имплантатов тазобедренного сустава (монолитных, модульных, заранее соединенных). 7 з.п. ф-лы, 2 ил.