Стенд для испытания материалов на сжатие
Владельцы патента RU 2658102:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к средствам исследования механических свойств образцов геологических, строительных и низкомодульных конструкционных материалов в составе испытательных лабораторных стендов, и может быть использовано для испытания различных материалов на сжатие. Стенд содержит основание с закрепленными на нем стойками, грузовую траверсу, динамометр, несущие блоки, через которые перетянута гибкая тяга, индикатор с измерительным стержнем, ходовой винт и узел вращения ходового винта, состоящий из гайки с рукоятками и подшипникового узла, закрепленного на верхней части стоек. Нижняя часть ходового винта упирается в динамометр, установленный на упругом элементе, опирающемся на грузовую траверсу. Динамометр, ходовой винт и упругий элемент установлены на одной оси, грузовая траверса опирается на испытуемый образец одним концом и на регулировочные винты другим концом, а испытуемый образец и регулировочные винты опираются на основание. Измерительный стержень опирается на грузовую траверсу в точке, лежащей на линии силы, приложенной к испытуемому образцу, на одном конце гибкой тяги подвешены гири, а другой конец скреплен с концом грузовой траверсы, опирающейся на испытуемый образец. Технический результат: повышение надежности и долговечности стенда, а также повышение точности проводимых стендовых испытаний образцов материалов. 1 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к средствам исследования механических свойств образцов геологических, строительных и низкомодульных конструкционных материалов в составе испытательных лабораторных стендов, и может быть использовано для испытания различных материалов на сжатие.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является стенд для испытания элементов на кратковременное динамическое сжатие, содержащий опорное основание, вертикальные направляющие, установленные на опорном основании, траверсу с грузом, силоизмеритель (динамометр) (см. патент RU 2401424, G01N 3/30, 10.10.2010).
Недостатком упомянутого стенда является ограничения по нагрузке, т.к. в случае разрушения испытуемого образца динамические нагрузки полностью передаются на жестко связанные узлы стенда, что ведет к снижению надежности и долговечности стенда, а также к снижению точности проводимых исследований.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и долговечности стенда, а также повышении точности проводимых стендовых испытаний образцов материалов.
Технический результат достигается за счет того, что стенд для испытания материалов на сжатие содержит основание с закрепленными на нем стойками, грузовую траверсу, динамометр, несущие блоки, через которые перетянута гибкая тяга, индикатор с измерительным стержнем, ходовой винт и узел вращения ходового винта, состоящий из гайки с рукоятками и подшипникового узла, закрепленного на верхней части стоек, причем нижняя часть ходового винта упирается в динамометр, установленный на упругом элементе, опирающемся на грузовую траверсу, при этом динамометр, ходовой винт и упругий элемент установлены на одной оси, грузовая траверса опирается на испытуемый образец одним концом и на регулировочные винты другим концом, а испытуемый образец и регулировочные винты опираются на основание, кроме того, измерительный стержень опирается на грузовую траверсу в точке, лежащей на линии силы, приложенной к испытуемому образцу, на одном конце гибкой тяги подвешены гири, а другой конец скреплен с концом грузовой траверсы, опирающейся на испытуемый образец.
Наличие в устройстве ходового винта, упирающегося в динамометр, установленный на упругом элементе, опирающемся на грузовую траверсу, обеспечивает увеличение разрешающей способности динамометра при измерениях силы, развиваемой стендом для испытания относительно жестких образцов материала на сжатие, а также возможность устранения дополнительной «паразитной» нагрузки на испытуемый образец, обусловленной силой веса конструктивных элементов стенда.
Применение гибкого упругого элемента позволяет предотвратить резкое соударение грузовой траверсы с резьбовой частью ходового винта за счет замедленного возвращения грузовой траверсы в исходное положение.
Кроме того, взаимное расположение элементов заявленного стенда для испытания материалов на сжатие позволяет снизить возможность возникновения резонанса конструкции.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
На чертеже изображен общий вид стенда для испытания материалов на сжатие.
Стенд для испытания материалов на сжатие включает в себя основание 1, стойки 2, подшипниковый узел 3, гайку 4, рукоятки 5 гайки, ходовой винт 6, динамометр 7, упругий элемент 8, грузовую траверсу 9, испытуемый образец 10, регулировочные винты 11, индикатор 12, измерительный стержень 13, гибкую тягу 14, несущие блоки 15 и гири 16.
Работу стенда для испытания материалов на сжатие осуществляют следующим образом.
За исходное для начала испытаний принимается состояние, когда ходовой винт 6 не касается динамометра 7, грузовая траверса 9 с установленными на ней динамометром 7 и упругим элементом 8 горизонтальна и уравновешена относительно точки опоры регулировочных винтов 11 с помощью гибкой тяги 14, несущих блоков 15 и гирь 16, а испытуемый образец 10 нагружен только присоединительным усилием подпружиненного измерительного стержня 13 индикатора 12.
Вращением рукояток 5 ходовой винт 6 приводят в поступательное движение, в результате чего винт соприкасается с динамометром 7, после чего продолжают вращение рукояток 5 на заданный угол, устанавливают на шкале динамометра 7 отсчет, соответствующий заданной силе Q.
Под действием этой силы происходит упругая деформация упругого элемента 8, вследствие чего перемещение конца ходового винта 6 распределится между упругим смещением динамометра 7 и упругим смещением упругого элемента 8. В результате этого сила
F=Q×B/(A+B)=Q×k, где
A - расстояние от оси ходового винта 6 до линии приложения силы к испытуемому образцу 10;
В - расстояние от оси ходового винта 6 до оси регулировочного винта 11,
действующая на испытуемый образец 10 при повороте рукояток 5 на определенный угол, окажется меньше по сравнению со случаем, как если бы упругий элемент 8 отсутствовал.
При задании силы F на испытуемый образец 10 угол поворота рукояток 5 оказывается тем больше, чем меньше жесткость динамометра 7 и чем она больше жесткости упругого элемента 8.
Перемещение нагруженной грани испытуемого образца 10 регистрируется по шкале индикатора 12, измерительный стержень 13 которого опирается в точке, лежащей на линии, приложенной к испытуемому образцу силы.
В качестве динамометра 7 использовался образцовый динамометр сжатия ДОСМ-3-0,1, а в качестве индикатора 12 - многооборотная измерительная головка МИГ-1 с ценой деления 1 мкм. Динамометры представляют собой упругое стальное цилиндрическое тело с механическим измерительным индикатором часового типа и переходными элементами - резьбовыми шпильками, соединенными с упругим элементом при подготовке к работе и фиксируемыми контрагайками при нагрузке, превышающей наибольший предел измерения на 10%.
Заявленное изобретение позволяет повысить надежность и долговечность стенда, а также точность проводимых стендовых испытаний образцов материалов.
Стенд для испытания материалов на сжатие, содержащий основание с закрепленными на нем стойками, грузовую траверсу, динамометр, несущие блоки, через которые перетянута гибкая тяга, индикатор с измерительным стержнем, ходовой винт и узел вращения ходового винта, состоящий из гайки с рукоятками и подшипникового узла, закрепленного на верхней части стоек, причем нижняя часть ходового винта упирается в динамометр, установленный на упругом элементе, опирающемся на грузовую траверсу, при этом динамометр, ходовой винт и упругий элемент установлены на одной оси, грузовая траверса опирается на испытуемый образец одним концом и на регулировочные винты другим концом, а испытуемый образец и регулировочные винты опираются на основание, кроме того, измерительный стержень опирается на грузовую траверсу в точке, лежащей на линии силы, приложенной к испытуемому образцу, на одном конце гибкой тяги подвешены гири, а другой конец скреплен с концом грузовой траверсы, опирающимся на испытуемый образец.
