Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии

Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.07.79 (21) 2789719/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. К, G 01 N 3/00;

G 01 N 3/08;

G 01 N 3/22;

G 01 N 3/32

Государственный комитет (53) УДК 620.78 .4/.6 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень №3

Дата опубликования описания 28.01.82 по делам нзооретеннй и открытий (72) Авторы изобретения

Н. Д. Тарабасов и В. Н. Юсов

1

Московский станкоинструментальный нститут .: (71) Заявитель (54) МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ПРИ СЛОЖНО-НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследовании сложно-напряженного состояния образцов материалов под действием циклического растяжения-сжатия и кручения, а также статических нагрузок.

Известна машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии, содержащая основание, направляющие колонны, неподвижную траверсу с пассивным захватом образца, подвижную траверсу с активным захватом образца, привод поступательного перемещения активного захвата, привод закручивания активного захвата и систему управления и регистрации (1).

Недостатком известной машины являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия сжатия и регулирования асимметрии крутящего момента.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения циклического растяжения — сжатия и кручения с произвольным коэффициентом асимметрии.

Указанная цель достигается тем, что активный захват выполнен в виде шлицевой втулки с расположенными соосно цилиндрической и прямоугольной полостями, шлицевого валика для крепления на одном его конце образца с прямоугольным фланцем на другом конце, размещенным в прямоугольной полости шлицевой втулки, крышки, за5 крывающей прямоугольную полость шлицевой втулки, с центральным отверстием для шлицевого валика, крышки, закрывающей цилиндрическую полость шлицевой втулки, с центральным отверстием и приливом, рас10 положенным эксцентрично оси шлицевой втулки и имеющим отверстие, в котором размещен вал привода закручивания, и закрепленных на этом валу и шлицевой втулке ведущей и ведомой шестерен, пассивный захват выполнен в виде цилиндрической втулки и установленного в ней соединительного вала для крепления на одном его кон. це образца, а вал привода поступательного перемещения, соединяющий подвижную траверсу и активный захват, размещен в цифр линдрической полости шлицевой втулки.

Кроме того, с целью центрирования осевой нагрузки, на валу привода поступательного перемещения и соединительном валу выполнены проточки, а машчна снабжена сферическими подшипниками качения, за900167 ао

lS

55 крепленными в этих проточках между валами и соответствующими втулками.

Причем, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента шлицевому валику, машина снабжена клиньями, установленными в прямоугольной полости шлицевой втулки между последней и фланцем шлицевого валика.

При этом, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента от шлицевого валика образцу, а от образца — соединительному валу, она снабжена установленными соответственно на шлицевом валике и соединительном валу с возможностью. перемещения вдоль них фиксирующими втулками с отверстиями и размещенными в них клиньями.

Кроме того, с целью безлюфтовой передачи осевой нагрузки, на концах шлицевого валика и соединительного вала выполнена резьба для крепления образца.

На фиг. 1 изображена машина, общий вид; на Фиг. 2 — — активный захват, разрез; на фиг. 3 пассивный захват, разрез.

Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии содержит основание 1, параллельно установленные на нем вертикальные направляющие колонны 2, неподвижную траверсу 3, закрепленную на верхних концах колонн 2, подвижную траверсу 4, установленную с возможностью перемещения вдоль колонн 2, активный захват 5, размещенный на подвижной траверсе 4, пассивный захват 6, регулируемые тиристорные электроприводы 7 и 8 соответветственно поступательного перемещения активного захвата 5 и его закручивания, механизм 9 преобразования вращательного движения в поступательное, соединяющий подвижную траверсу 4 с электроприводом 7, червячный редуктор 10, соединяющий электропривод 8 с активным захватом 5, и систему 11 управления и регистрации.

Активный захват 5 выполнен в виде шлицевой втулки 12 с соосно расположенными в ней друг над другом цилиндрической

13 и прямоугольной 14 посадочными полостями, сменного шлицевого валика 15, с выполненным в нем Г-образным каналом 16 для подвода среды внутрь образца 17, наружной резьбой 18 на одном его конце для крепления образца 17 и прямоугольным фланцем 19 на другом конце, размещенным в прямоугольной полости 14 с помощью клиньев 20, установленной на торце шлицевой втулки 12 над прямоугольной полостью

14 фиксирующей крышки 21 с центральным отверстием 22, через которое проходит шлицевой валик 15, закрывающей цилиндрическую полость 13 крышки 23 с центральным отверстием и эксцентрично расположенным по отношению к оси шлицевой втулки 12 приливом 24, в котором выполнено отверстие 25, и находящихся в зацеплении между собой ведущей 26 и ведомой 27 шестерен.

Шестерня 27 закреплена на щицевой втул5

<о

f5 го н зо зз ке 12, а шестерня 26 — на валу 28 привода закручивания. Вал 29 привода поступательного перемещения, соединяющий подвижную траверсу 4 и активный захват 5, расположен в цилиндрической полости 13 и имеет посадочные проточки 30 и 31, на которых закреплены расположенные в виде сферы в полости 13 сферические подшипники

32 качения. На шлицевом валике 15 установлены с возможностью перемещения вдоль него фиксирующая втулка 33 с отверстиями, в которых размещены клинья 34.

Пассивный захват 6 установлен на неподвижной траверсе 3 и выполнен в виде полой цилиндрической втулки 35, в цилиндрической втулке 35 вдоль ее оси расположен соединительный вал 36, один конец которого выполнен с наружной резьбой 37 для крепления образца 1?, а второй — с посадочными проточками 38 и 39, на которых закреплены расположенные в виде сферы в полости втулки 35 сферические подшипники

40 качения. На соединительном валу 36 установлена фиксирующая втулка 41, аналогичная втулке 33. На торце втулки 35 выполнено центральное резьбовое отверстие для крепления электротензометра 42 измерения осевой силы.

Для восприятия реактивного крутящего момента на соединительном валу 36 установлены гибкие элементы 43, оканчивающиеся с каждой стороны полуподшипником скольжения, на которых установлен электротензометр 44 измерения крутящего момента. В машине имеются электротензометры 45 — 47 соответственно измерения деформаций кручения, внутреннего давления и осевой силы.

Машина снабжена двумя коробками 48 и 49 скоростей, одна из которых (48) установлена между электроприводом 7 и механизмом 9, а вторая (49) — между электроприводом 8 и червячным редуктором 10, который шарниром 50 Гука соединен с валом 28.

Снаружи образца 17 между захватами 5 и 6 в случае испытаний при высоких температурах может быть установлена термопечь (не показана), установленная на шлицевом валике 15 и на соединительном валу

36, а в случае испытаний при низких температурах там же может быть установлена вакуумная камера (не показана), при этом холодильник (не показан) размещен внутри образца 17, а в шлицевом валике выполнены каналы (не показаны) для ввода и вывода хладагента.

Для создания давления в полости образца 17 предусмотрена гидравлическая система (не показана), управляемая с помощью тиристорного электропривода 51., а для измерения давления — датчик 52.

Система 11 управления и регистрации включает блок 53 программирования каждого вида нагружения, блок 54 слежения

900167

Формула изобретения

5 для пропорционального нагружения, блок

55 цифровой индикации, подключаемые к

ЭВМ (не показана).

Машина работает следующим образом.

Реверсивный двигатель тиристорного электропривода 7 через коробку 48 скоростей и механизм 9 перемещает поступательно вдоль колонн 2 подвижную траверсу 4 с активным захватом 5. Реверсивный двигатель электропривода 8 передает крутящий момент через коробку 49 скоростей, червячный редуктор 10, шарнир 50, вал 28 и шестерни 26 и 27 шлицевой втулке 12 активного захвата 5. Использование реверсивных тиристорных приводов и коробок скоростей позволяет получать бесступенчатое регулирование скорости кручения в зависимости от скорости осевой нагрузки и дистанционно управлять процессом нагружения.

Шлицевая втулка 12 самоустанавливается с помощью подшипников 32, обеспечивая центральность приложения осевой нагрузки и разгрузку образца от поперечных нагрузок, возникающих при зацеплении шестерен 26 и 27, равнодействующая которых проходит через центр образованной подшипниками 32 сферы и не вызывает изгибающих моментов.

Шлицевой валик 15 передает осевую нагрузку и крутящий момент образцу 17, резьбовое соединение которого с валиком 15 фиксировано от разворота при реверсе нагрузки фиксирующей втулкой 33, передающей образцу 17 крутящий момент через клинья 34. Образец 17 передает осевую нагрузку и крутящий момент соединительному валу 36, на посадочных проточках которого установлены сферические подшипники 40, передающие осевую нагрузку втулке 35 пассивного захвата 6.

Гибкие элементы 43 воспринимают крутящий момент, измеряемый электротензометром 44. При необходимости нагружают образец 17 внутренним давлением среды через канал 16 в валике 15. Деформации кручения, внутреннего давления и осевой силы измеряются соответственно электротензометрами 45 — 47, а внутреннее давление— датчиком 52. Для проведения испытаний при высоких температурах устанавливают термопечь, а при низких температурах вакуумную камеру.

Темп деформирования задают блоком 53 программирования, а .для осуществления простого нагружения, требующего пропорционального изменения скорости нагружения по всем компонентам деформирования, используют блок 54 слежения. В этом случае он подключается вместо блока 53 программирования. Задатчиком в этом случае является один из электротензометров 42, 44 — 47 и 52 или термопара (не показана).

Изобретение позволяет проводить испытания на растяжение, сжатие, кручение и внутреннее давление в любой комбинации нагрузок, а также проводить циклические испытания на растяжение — сжатие и кручение с произвольным коэффициентом асимметрии.

1. Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии, содержа10 щая основание, направляющие колонны, неподвижную траверсу с, пассивным захватом образца, подвижную траверсу с активным захватом образца, привод поступательного перемещения активного захвата, привод поступательного перемещения активного захвата, привод закручивания активного захвата и систему управления и регистрации, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей. путем обеспечения циклического растяже20 ния — сжатия и кручения с произвольным коэффициентом асимметрии, активный захват выполнен в виде шлицевой втулки с расположенными соосно цилиндрической и прямоугольной полостями, шлицевого валика для крепления на одном его конце образца с прямоугольным фланцем на другом конце, размещенным в прямоугольной полости шлицевой втулки, крышки, закрывающей прямоугольную полость шлицевой втулки, с центральным отверстием для шлицевого ваЗ0 лика, крышки, закрывающей цилиндрическую полость шлицевой втулки, с центральным отверстием и приливом, расположенным эксцентрично оси шлицевой втулки и имеющим отверстие; в котором. размещен вал привода закручивания, и закрепленных

35 на этом валу и шлицевой втулке ведущей и ведомой шестерен, пассивный захват выполнен в виде цилиндрической втулки и установленного в ней соединительного вала для крепления на одном его конце образца, а вал привода поступательного перемещения, соединяющий подвижную траверсу и активный захват, размещен в цилиндрической полости шлицевой втулки.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью центрирования осевой нагруз4 ки, на валу привода поступательного перемещения и соединительном валу выполнены проточки, а машина снабжена сферическими подшипниками качения, закрепленными в этих проточках между валами и соответствующими втулками.

50 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента шлицевому валику, она снабжена клиньями, установленными в прямоугольной полости шлицевой втулки между последней и фланцем шлицевого валика.

4. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента от шлицевого валика образ900167

5+ цу, а от образца соединительному валу, она снабжена установленными соответственно на шлицевом валике и соединительном валу с возможностью перемещения вдоль них фиксирующими втулками с отверстиями и размещенными в них клиньями.

5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи осевой нагрузки, на концах шлицевого валика и соединительного вала выполнена резьба для крепления образца.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. «Инженерный журнал», 1961, № 2, с. 182 — 193 (прототип).

900167

Составитель A. Булашевич

Редактор Н. Джуган Техрсд Л. Бойкас Корректор Л. Бокшан

Заказ 12170/60 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4