Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении



Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении
Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении
Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении

 


Владельцы патента RU 2612949:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромской государственный университет" (КГУ) (RU)

Изобретение относится к технике испытаний и измерений, а именно к устройствам для исследования механических свойств материалов с малым поперечным сечением, предпочтительно высокоэластичных нитей. Портативная разрывная машина содержит установленные на жесткой раме одноточечный концевой тензометрический датчик, шаговый двигатель, блок питания и драйвер к шаговому двигателю, плату микроконтроллера. Технический результат: реализация переносного устройства, обеспечивающего достаточную разрывную способность при минимальных габаритах и весе, пригодном для испытания высокоэластичных нитей, отвечающего современным требованиям по безопасности, энергосбережению, долговечности, удобству транспортировки, монтажа и эксплуатации, а также снижение затрат на его приобретение и эксплуатацию. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технике испытаний и измерений, а именно к устройствам для исследования механических свойств материалов с малым поперечным сечением, предпочтительно высокоэластичных нитей.

Из предшествующего из уровня техники известны мобильные разрывные машины, применяемые для испытания текстильных материалов, эластомеров, пищевых продуктов, проволоки, бумаги и полимерной пленки, с поступательным движением одного из зажимов, особенностью которых является наличие зоны испытания, создаваемой за счет одно- или двухколонной конструкции. К таким устройствам относятся: разрывная машина МТ110-0,5-V (сертификат об утверждении типа средства измерений №4923 от 25.10.2007, зарегистрирован под номером РБ 0303324507); универсальные испытательные машины Instron™ серии 5900, в частности одноколонная испытательная система Instron™ настольного типа серии 5940 для малых усилий до 2 кН (прототип). В данных устройствах зона деформирования образца ограничена длиной направляющих, что ограничивает возможность проведения испытаний высокоэластичных материалов. Недостатком этих машин являются значительные габариты (высота более 1 метра) и большая масса (более 10 килограмм), связанные с необходимостью создания испытательной зоны. Это существенно затрудняет портативное использование подобных устройств.

Известна также разрывная машина для исследования натурных элементов парашютных систем, выполненных из высокоэластичного материала, которая снабжена группой дополнительных силовых гидроцилиндров, ход поршня которых больше хода поршня основных гидроцилиндров, что обеспечивает возможность получения большего рабочего хода (Патент СССР 15.08.1982 - SU 951104). Недостатком данного устройства является его техническая сложность, отсутствие автоматизированных устройств обработки данных, габариты данной установки не позволяют считать устройство портативным.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации переносного устройства, обеспечивающего достаточную разрывную способность при минимальных габаритах и весе, пригодном для испытания высокоэластичных нитей, отвечающего современным требованиям по безопасности, энергосбережению, долговечности, удобству транспортировки, монтажа и эксплуатации, а также снижение затрат на его приобретение и эксплуатацию.

Поставленная задача решается за счет того, что поступательное движение зажима разрывной машины заменяется на вращательное через наматывание образца нити на вал двигателя, что позволяет сделать неограниченной зону деформации образца нити и уменьшить габариты устройства за счет исключения из конструкции направляющих для подвижного зажима разрывной машины (колонн). В качестве силового устройства используется электрический (шаговый) двигатель (2). Двигатель подключается к внешнему блоку питания (8). Питание двигателя с установкой подачи тока на него, а также выбор количества микрошагов двигателя осуществляется через драйвер шагового двигателя (7), что позволяет варьировать скорость нагружения образца. Определение значения нагрузки происходит с помощью одноточечного тензометрического датчика (3). Внутри корпуса разрывной машины расположена плата микроконтроллера (4), обеспечивающая синхронную и правильную работу двигателя и датчика, а также передачу данных с датчика на персональный компьютер (5).

Все компоненты устанавливаются на жесткую раму (6). Для обеспечения жесткости рамы в местах установки двигателя и тензометрического датчика крепятся металлические пластины. Управление, снятие показаний, а также проведение расчетов, статистических анализов и других операций производится на персональном компьютере (5), с которым сопрягается установка по USB или RS232 каналам.

Универсальность узлов удешевляет ремонт в случае выхода машины из строя. Возможность сопряжения установки с ПК делает разрывную машину полноценным вариантом портативного лабораторного оборудования для исследования деформационных характеристик нитей.

В частном случае исполнения масса разрывной машины составляет порядка 2 кг, габаритные размеры - 150×200×500 мм.

На фиг. 1 представлена схема нагружения нити в портативной разрывной машине для испытания нити при одноосном растяжении, на фиг. 2 - компонентная схема портативной разрывной машины для испытания нити при одноосном растяжении.

Устройство работает следующим образом: один конец нити закрепляется в неподвижном зажиме (1), установленном на тензометрическом датчике (3). Другой конец нити крепится на валу шагового двигателя (2). После включения двигателя нить с постоянной скоростью наматывается на вал. Натяжение нити фиксируется тензометрическим датчиком (3). Управление системой осуществляется при помощи микропроцессорной платы управления и связи (4), которая передает показатели нагружения нити на персональный компьютер (5).

Произведенный патентный поиск с 2010-2015 года по базам данных РФ, США, Евросоюза и Японии не выявил подобных конструкций по классу МПК G01N 3/08.

1. Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении, характеризующаяся тем, что она содержит установленные на жесткой раме одноточечный концевой тензометрический датчик, шаговый двигатель, блок питания и драйвер к шаговому двигателю, плату микроконтроллера.

2. Портативная разрывная машина для испытания нити при одноосном растяжении по п. 1, отличающаяся тем, что натяжение нити осуществляется путем наматывания на вращающийся вал шагового двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия», конкретно к способу определения удельного и эквивалентного сцепления в структурированном и нарушенном состоянии.

Изобретение относится к области определения остаточного напряжения путем инструментального индентирования. Сущность: осуществляют приложение к образцу одноосного напряжения, двуосного напряжения и одинакового по всем направлениям напряжения, а затем выполнение инструментального индентирования с использованием индентора, вычисление наибольшей глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца путем подстановки в формулу для вычисления максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии фактической глубины контакта в ненапряженном состоянии, полученной из фактической глубины контакта индентора, и максимальной глубины вдавливания индентора и результирующей глубины отпечатка индентора при приложении максимального вдавливающего усилия L0, найденных из зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия, полученной путем инструментального индентирования, получение кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии путем подстановки вычисленной указанным образом максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца в формулу, связывающую глубину вдавливания индентора и вдавливающее усилие, и вычисления разности ΔL усилий между усилием L1, соответствующим максимальной глубине вдавливания индентора на кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии, и максимальным вдавливающим усилием L0, и вычисление остаточного напряжения в образце путем подстановки вычисленной разности ΔL усилий в формулу для вычисления остаточного напряжения.

Изобретение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения свойств металла, проявляющихся при пластическом деформировании в технологических операциях холодной обработки металла давлением (ХОМД).

Изобретение относится к области испытаний строительных изделий. Стенд содержит опорную трубу с центральным сквозным отверстием для соосного вертикального размещения в нем арматуры и с днищем для опирания нижнего конца арматуры.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Способ включает подготовку пресс-порошка, прессование образца, фиксацию изменений деформаций при сжатии, построение компрессионных кривых и проведение испытания, причем прессование осуществляют одностадийно и непрерывно, с переменными значениями давления прессования и формовочной влажности пресс-порошка, при этом требуемое оптимальное соотношение влажности и давления прессования определяют положением оптимальной точки на компрессионной кривой, лежащей на ее пересечении с отрезком, перпендикулярным хорде, соединяющей начальное и конечное значения интервала давления прессования на кривой, и проходящим через точку пересечения касательных к кривой в области заданного интервала давления прессования.

Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к образцам и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Изобретение относится к техническим устройствам для испытания грунтового основания фундамента штампом. Тензометрический секционный штамп содержит чувствительный элемент и измерительные приспособления для измерения контактного давления.

Изобретение относится к области механических испытаний материалов на прочность и устойчивость, в частности к испытаниям образцов из органического стекла в условиях чистого сдвига.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может быть использовано для определения вязкости разрушения металлов. Сущность: осуществляют статическое нагружение плоского образца с выращенной трещиной усталости и регистрацию длины трещины в момент перехода от стабильного медленного ее развития в нестабильное быстрое.

Изобретение относится к методам испытаний металлов на трещиностойкость, в частности к способу изготовления сварного составного образца типа СТ для испытаний на трещиностойкость облученного металла по стандартным методикам.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к установкам для высокоскоростного испытания материалов. Устройство содержит два электромагнитных силовозбудителя, подключенных к накопителю энергии, две соосно установленные тяги для передачи усилий образцу и аппаратуру для наблюдения режима деформирования образца. Тяги для передачи усилий образцу выполнены в виде волноводов-концентраторов и прилегают к внешней стороне силовозбудителей, размещенных между волноводами-концентраторами. Волноводы-концентраторы имеют резьбовые отверстия для фиксации образца. Технический результат: повышение эффективности преобразования электрической энергии в механическую и повышение информативности и достоверности результатов испытаний конструкционных материалов на динамическое растяжение, а также упрощение конструкции. 3 ил.
Наверх