Установка для испытания изделий на длительную прочность

Авторы патента:

Хиленко Владимир Павлович (RU)

Калинин Александр Витальевич (RU)

Бочкарева Елена Александровна (RU)

G01N3/12 - испытание на прочность давлением (испытание на герметичность G01M 3/00)

G01N3/02 - элементы конструкции устройств для исследования прочностных свойств

Владельцы патента RU 2750620:

Акционерное общество "Завод N9"(АО "Завод N9") (RU)

Изобретение относится к испытательным устройствам, а именно к установкам для испытания изделий с захватами на длительную прочность. Установка содержит станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом. Измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемая зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения. Технический результат: возможность проводить испытания различных по конструкции изделий с захватами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательным устройствам, а именно к установкам для испытания изделий на длительную прочность.

При производстве ряда изделий в конструкторской документации согласно ГОСТам предусматривается проведение их испытаний на длительную прочность. Так в ГОСТ 54867-2011 "Трубы полимерные многослойные" говорится о длительной гидростатической прочности как о величине с размерностью напряжения, характеризующей прогнозируемую среднюю прочность при температуре T и времени t. Для металлов существует своя методика испытаний на длительную прочность (ГОСТ 10145-81, "Металлы. Метод испытаний на длительную прочность"). Образцы для испытаний имеют разные формы и, соответственно, разные конструкции захватов для выполнения их испытаний. Чаще всего используются шарнирные (пат. RU№2105965), резьбовые, цанговые (пат. RU№112423) захваты. В отдельных случаях применяют клещевые, челюстные, эксцентриковые и кулачковые захваты. Для некоторых из перечисленных захватов требуются тестовые испытания на надежность, удерживающую способность и длительную прочность. Предельная сила, необходимая для вырывания, например, анкера из бетона, называется удерживающей способностью. От длительной прочности отличие удерживающей способности только в величине прикладываемой силы, а подход к выполнению таких операций практически одинаков. Например, в устройстве для определения удерживающей прочности роль неподвижного захвата играет изделие, вытягиваемое из материала его окружающего, а в остальном конструкции похожи. Различия в известных устройствах можно найти только в способах и устройствах для приложения сил. Так, в разнообразных устройствах для съёма деталей с натягом (шкивы, подшипники и другие подобные изделия) применяют механические и гидравлические механизмы (сайт:https://www.enerprom.ru/cat/39, найдено в интернете 21.11.2020). При этом для устройств, с помощью которых проводят такие испытания, существуют общие технические требования (ГОСТ 28845-90). Среди таких требований можно выделить соосность приложения нагрузки к образцу и автоматическое поддержание заданной нагрузки.

Известно техническое решение в виде установки для определения несущей способности трубчатого анкера, включающая опорную раму, оснащенную регулируемыми по длине опорами, устройство нагружения, тяговый элемент с винтовой поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия с анкером и устройством нагружения, прибор контроля создаваемого усилия (пат.RU№2668953, G01N3/02, от 01.08.2017). При этом соединение тягового элемента с анкером выполнено через распоры, установленные с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубчатого анкера. Установка предназначена для приложения к анкеру усилия вытягивания или определения удерживающей способности материала посредством использования устройства нагружения винтового или гидравлического типа. Хотя предназначена данная установка для испытания анкера в принципе может использоваться для определения длительной прочности таких захватов, которые работают на «распор». Недостатком установки можно назвать опосредованное определение усилия по показаниям манометра или динамометрического ключа и отсутствие возможности испытать другие типы захватов.

Известна установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, два захвата для материала, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки, включающий связанный со вторым захватом ходовой винт с гайкой и соединенный с ней привод перемещения винта. При этом между первым захватом образца и рычажным нагружающим механизмом соосно установлены дополнительные захваты, причем один дополнительный захват соединен с рычажным нагружающим механизмом, а другой дополнительный захват соединен с первым захватом образца с помощью винта с гайкой. Между указанной гайкой и первым захватом образца расположена траверса, а между дополнительными захватами установлен динамометр с возможностью его снятия без разгрузки испытуемого образца. Рычажный нагружающий механизм имеет подвеску с грузом с возможностью её перемещения по рычагу (пат.RU№2141636, G01N3/08 от 21.01.1997, прототип).

Данная установка имеет рычажный нагружающий механизм, который воздействует на подвижный захват. При этом возможен перекос тянущего стержня для захвата в направляющих траверсы и его влияния на показания динамометра. Она предназначена для тестирования материалов в виде образцов определённой формы, а для испытания захватов не предназначена.

Целью настоящего изобретения является усовершенствования конструкции и расширение технических возможностей установки путём испытания захватов разного типа на длительную прочность.

Технический результат заключается в создании конструкции для испытания на длительную прочность для удерживающих образцы захватов.

Указанная цель достигается тем, что в известной установке для испытания материалов на длительную прочность, содержащей станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом, в которой измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемого зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения.

Целесообразно механизм нагружения захвата выполнить в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом.

Также возможно выполнение механизма поддержания постоянной нагрузки с приводом посредством перемещением винта или гидроцилиндра.

Для снижения трудоёмкости процесса испытаний целесообразно использовать микропроцессорную систему управления.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна». Заявляемое устройство позволяет выполнять испытания разнообразных захватов, при этом поиск не выявил аналогов в измерительной технике, а значит, соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Техническое решение поясняется чертежом, на котором приведен общий вид установки для испытания материалов на длительную прочность в варианте с отсутствующей автоматизацией. На фиг.1 показан вид с боку, на фиг.2 – увеличенный вид на испытываемый захват.

Установка (см. фиг.1) состоит из сварной рамы 1. С одной стороны, в раме имеется ложемент, в который устанавливаются и закрепляются сменные втулки 2, где и устанавливается непосредственно испытываемое захватное устройство 3. С другой стороны приспособления имеется жесткий упор с установленном в нем нагружающем элементе 4, имеющем возможность осевого перемещения и состоящего из болта с проушиной 5 и гаек 6. К болту с проушиной крепится измеритель испытательных нагрузок, например, в виде динамометра 7, имеющего сцепное устройство 8 в количестве 2 штук по бокам. К динамометру с помощью сцепного устройства крепится головка 9, то есть деталь, имитирующая оконечную часть реальной детали под данный захват изделия. Здесь окружностью А выделена часть, которая изображена на фиг. 2 в увеличенном масштабе и где показана головка 9, имеющая Т-образную бобышку 11, на которой фиксируется захват 10 испытуемого изделия. Т-образная бобышка 11 полностью эмитирует специальную бобышку используемую на реальной детали, подвергаемой испытаниям, например, анкера на удерживающую способность в бетоне. Для каждого испытуемого захвата подбирается форма этой детали. Нагружающий механизм 12, воздействующий на захват 10, может быть выполнен в виде как механического, так гидравлического привода.

Установка работает следующим образом.

При начале испытания, захват испытываемого изделия 3 сцепляется с бобышкой головки или иным объектом удержания 9, болтом с проушиной 5 производиться предварительное нагружение, соответствующее усилию удержания в материале. Затем производиться нагружение захвата или собственным силовым винтом изделия с захватом или встроенным в установку механизмом нагружения, например, гидравлическим до заданной величины нагружения, которая фиксируется показанием динамометра.

Сменные втулки 2, позволяют производить испытания захватов с разными габаритными размерами и разной величиной испытываемой нагрузки. Охватывание ими захватов во время приложения усилий позволяет повысить безопасность процесса испытания. Отметим, что остаётся возможность путем простой смена детали 9 на другой удерживающий захват для испытуемого образца, позволяет проводит его испытания на растягивающие нагрузки.

Механизм нагружения захвата может быть осуществлён также в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом. Также механизм поддержания постоянной нагрузки может быть выполнен гидравлическим. Использование цифровых преобразователей силы в сочетании с управляемым давлением в цилиндрах приведёт к возможности программируемого выполнения процесса испытаний.

Применение измерителя усилий последовательно с испытуемым захватом в данной конструкции установки позволяет достичь заданной точности нагружения захвата. На место сменной детали-имитатора можно ставить и другие аналоги для захватов и проводить их испытания. Понятно, что крепление сменной детали имитатора может быть отличным от приведенного выше. Наличие предварительного нагружения позволяет имитировать различные рабочие условия для захватов.

Конструкция установки выполнена в механическом варианте и испытана на ряде имеющихся захватов. Проработан вариант с микропроцессорным управлением.

Данная конструкция позволяет проводить испытания на одной установке достаточно большое разнообразие захватов, используемых в специализированных устройствах.

1. Установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом, отличающаяся тем, что измеритель испытательных нагрузок установлен после указанного механизма поддержания постоянной нагрузки через U-образный элемент, за которым следует на таком же U-образном элементе деталь, имитирующая оконечную часть элемента, подвергаемая зажиму захватом, установленным в сменной защитной трубе на соответствующих опорах и на который воздействует механизм нагружения.

2. Установка в соответствии с п. 1, отличающаяся тем, что механизм нагружения захвата выполнен в виде гидравлического цилиндра с ручным или автоматизированным приводом.

3. Установка в соответствии с п. 1, отличающаяся тем, что механизм поддержания постоянной нагрузки выполнен в виде гидравлического цилиндра.

Изобретение относится к области механических испытаний и предназначено для определения прочности сеток и сеточных панелей габионных конструкций и систем укрепления при растяжении изделий во всех направлениях сеточного плетения. Стенд содержит горизонтальную станину с направляющими полозьями, устройство горизонтального нагружения в виде горизонтальной тяги, соединенной с силовым гидроцилиндром, установленным на станине в направлении ее продольной оси, первое зажимное устройство, установленное на направляющих полозьях станины, систему управления гидроцилиндром и контрольно-измерительную аппаратуру.

Устройство для определения прочностных свойств твердых материалов // 2735134

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для исследования процесса резания или сжатия твердых материалов, преимущественно сельскохозяйственных. Для расширения области применения и функциональности в устройстве для определения прочностных свойств твердых материалов, содержащем платформу 1 с верхним основанием 2 и нижним основанием 3, рабочую камеру 4, установленную на нижнем основании 3, нагрузочный механизм 5, установленный в подшипниковых опорах 6 и соединенный жестким стержнем 7 с нагрузочной рамкой 8, измеритель деформации 9, электронный блок управления 10 с пультом управления 11 и блок 12 резервного питания, согласно изобретению тяга выполнена в виде жесткого стержня 7, рабочая камера 4 выполнена в виде полого цилиндра, боковая стенка которого имеет окна, и установлена на нижнем основании 3 платформы 1, а измеритель деформации 9 - под верхним основанием 2 платформы 1, нагрузочная рамка 8 имеет отверстие 28 для крепления сменных рабочих органов 29.

Гидравлический стенд для испытаний прочных корпусов глубоководных аппаратов // 2734997

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний прочных корпусов глубоководных аппаратов на прочность и герметичность. Сущность: стенд содержит корпус (1) с герметичной крышкой (2) с уплотнением (3) для размещения испытуемого изделия (6), средства (4) для подачи среды в корпус стенда и средства (5) регистрации параметров.

Способ определения прочности внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения // 2730131

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании, расчете и конструировании строительного железобетонного элемента кольцевого сечения. Сущность: осуществляют установление расчетного сопротивления арматуры и бетона, определение площади бетона в кольцевом сечения и суммарной площади всех стержней продольной арматуры, назначение внутреннего (r1,мм) и наружного (r2, мм) радиусов железобетонного элемента кольцевого сечения, вычисление относительной величины продольной силы (αn), показателя насыщения сечения бетона продольной арматурой (αs), относительной величины изгибающего момента (αm), определение расчетного изгибающего момента от продольной силы с учетом прогиба элемента (Мη, кН⋅м) и предельного по прочности усилия внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения с учетом влияния прогиба (Мсс, кН⋅м).

Устройство исследования прочности материала при сложном нагружении // 2723903

Изобретение относится к области определения и исследования прочностных свойств композитных материалов, работающих при одновременном воздействии нормальных и касательных напряжений. Устройство содержит четыре попарно соединяющихся полукруглых диска с повторяющим форму испытываемого образца в центральной части с одной стороны вырезом.

Устройство для проведения прочностных испытаний и проверки герметичности глубоководного технического объекта, предназначенного для эксплуатации на глубинах до 11,5 км, внешним гидростатическим давлением // 2723634

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к средствам для проведения испытаний технических объектов внешним гидростатическим давлением для определения их физических параметров. Устройство содержит заполняемые жидкостью внешнюю гидробарическую камеру высокого давления, имеющую находящийся в ее верхней части герметично закрываемый крышкой технологический проем, и размещенную в ней внутреннюю гидробарическую камеру высокого давления, в которой располагается испытуемый объект, выполненную в виде прочной разъемной оболочечной капсулы высокого давления, также имеющей размещенный в ее верхней части герметично закрываемый крышкой технологический проем, нижняя часть которой имеет форму цилиндра с торцом сферообразной формы, причем оболочечная капсула высокого давления с расположенным в ней испытуемым объектом содержит свободный объем, заполняемый жидкостью или жидкостью совместно с практически несжимаемыми телами.

Устройство и способ экспериментального определения давления прорыва газа // 2723232

Настоящее изобретение раскрывает устройство для экспериментального определения давления прорыва газа и относится к технической области захоронения высокоактивных радиоактивных отходов. Устройство для экспериментального определения давления прорыва газа содержит цилиндрический корпус (6), используемый для размещения испытуемого образца (5), при этом один конец цилиндрического корпуса (6) представляет собой конец для впуска газа, а другой конец представляет собой конец для выпуска газа; конец для впуска газа соединен с устройством для подачи газа, а конец для выпуска газа соединен с устройством для контроля газа; секция уплотнения сформирована на внутренней стенке цилиндрического корпуса (6); и во время испытания испытуемый образец (5) находится в тесном контакте с внутренней стенкой цилиндрического корпуса (6) для уплотнения; причем секция уплотнения представляет собой множество групп пазов (4), равномерно распределенных вдоль осевого направления цилиндрического корпуса (6); и каждая группа пазов (4) расположена вдоль окружности внутренней стенки цилиндрического корпуса (6) или расположена в секциях.

Способ определения механических напряжений в стальном трубопроводе // 2722333

Изобретение относится к области оценки технического состояния стальных трубопроводов и может быть использовано для определения механических напряжений, например, в стальных трубопроводах подземной прокладки. Сущность: осуществляют изготовление образца в виде полого цилиндра из материала, аналогичного материалу трубопровода, пошаговое нагружение образца созданием в нем избыточного внутреннего давления жидкой или газовой среды и его изгибом, получение зависимости коэрцитивной силы от величины механических напряжений в образце.

Устройство для механического испытания по трем осям и способ моделирования процесса замораживания воды под высоким давлением с получением льда // 2719732

Изобретение относится к устройству для механического испытания по трем осям и способу моделирования процесса замораживания воды под высоким давлением с получением льда. Устройство содержит основную часть системы нагружения, систему заморозки и систему для проведения испытания образцов; в основной части системы нагружения фланец, осевой нагнетательный поршень и оболочка, воспринимающая давление, образуют нагружающую основную часть, и осевое давление и ограничивающее давление управляются непосредственно устройством с сервоприводом для испытаний по трем осям и опосредованно водомасляным сепаратором, соответственно; в системе заморозки канал для циркуляции замораживающей жидкости периферийной части и канал для циркуляции замораживающей жидкости основания соединены с внешним источником холода для охлаждения и замораживания, и на периферийной части образца предусмотрена растворяемая оболочка, чтобы обеспечить образование льда; в системе испытания образца ряд оптоволоконных датчиков в образце соединен с оптоволоконным устройством сбора данных для измерения температуры и деформаций.

Способ оценки устойчивости тонкостенных стеклопластиковых оболочек // 2718645

Изобретение относится к методам определения механических характеристик оболочек вращения и может быть использовано для оценки их устойчивости, например, при производстве тонкостенных стеклопластиковых оболочек обтекателей летательных аппаратов. Способ оценки устойчивости тонкостенных стеклопластиковых оболочек заключается в том, что измеряют значения скоростей ультразвука в окружном и меридиональном направлениях контролируемой оболочки, определяют модули упругости материала контролируемой оболочки в окружном и меридиональном направлениях по предварительно построенным регрессионным зависимостям «модуль упругости-скорость ультразвука», рассчитывают величину критического перепада давления для контролируемой оболочки из построенной конечно-элементной модели оболочки с использованием модулей упругости материала данной оболочки в окружном и меридиональном направлениях и создают перепад давления по стенке оболочки, значение перепада давления для которой соответствует контрольному значению перепада давления, при этом величину перепада давления по стенке оболочки при ее испытании устанавливают 0,4÷0.6 от критического перепада давления, а прошедшие испытания оболочки оценивают как годные.

Стенд для проведения статических и циклических испытаний крестообразных образцов // 2735713

Изобретение относится к области динамических испытаний изделий на прочность, а именно к стендам для проведения испытаний крестообразных образцов при их статическом и циклическом нагружении. Стенд для проведения статических и циклических испытаний крестообразных образцов содержит раму, на которой установлены двухосное нагружающее устройство, содержащее расположенные на взаимно перпендикулярных осях, под углом 90°, четыре захвата для установки крестообразного образца, каждый из которых связан с силовым блоком для создания двухосного нагружения, каждый из которых содержит средство циклического нагружения и средство статистического нагружения на крестообразный образец, ультразвуковой дефектоскоп, связанный с, по меньшей мере, двумя ультразвуковыми датчиками, установленными с двух сторон от крестообразного образца, и испытательную камеру для размещения крестообразного образца, в которой имитируются различные условия эксплуатации.