Устройство для низкотемпературных механических испытаний материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 957051(53) УДК 620.172, .251.1 (088.8) по ленам изобретений и открытий(72) Авторы изобретени И. Д. Абушенков, В. К, Чернецкий и зико-технический институт низких АН Украинской СССР) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ ля низко пытаний ера- рианые ци- нутток,за О яется ьших силоУказа устройст нических щем кри образца, имодейст хватами на расш иена упр Изобретение относится к испытательнойтехнике, а именно к устройствам дтемпературных механических исматериалов.Известно устройство для низкотемптурных механических испытаний мателов, содержащее криостат, размещенв нем захваты образца, опорную трубулиндрической формы и установленный ври опорной трубы с зазором силовой швзаимодействуюшие с соответствующимихватами образца 1.Недостатком этого устройства явлбольшой расход хладагента из-за болтеплопритоков по опорной трубе ивому штоку.Цельрасхода ю изобретения является снижение 1 хладагента.иная цель достигается тем, что в ве для низкотемпературных мехаиспытаний материалов, содержаостат, размещенные в нем захваты опорную трубу и силовой шток, взавующие с соответствующими заобразца, опорная труба выполнеиренной в нижней части и заполугой средой до уровня выше начала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1.Устройство содержит криостат 1, в рабочей камере 2 которого размещена опорная труба 3, выполненная расширенной в нижней части. В расширенной части опорной трубы 3 размещен поршень 4. Внутренняя полость опорной трубы 3 заполнена упругой средой 5 до уровня выше начала ее расширенной части. В верхней части опорной трубы 3 размещен силовой шток 6, выполненный в виде плунжера. С опорной трубой 3 и поршнем 4 связаны соответственно верхний 7 и нижний 8 захваты образца 9. Соединение опбрной трубы 3 с верхним захватом 7 выполнено резьбовым.В качестве упругой среды 5 использованы, например, упругие стальные шарики небольшого диаметра, (1 - 2 мм), покрытые твердой смазкой (например, дисульфидмолибденовым смазочным покрытием), обладающие способностью воспринимать до95705 зстаточно большие контактные напряжения в условиях низких температур.Диаметр расширенной части опорной трубы 3 в несколько раз (в 2 - 3 раза) превышает диаметр ее узкой части.Захват 7 расположен в пазу 10, выполненном в поршне 4. Через этот паз на образце 9 может быть закреплен тензометрлеформометр (не показан) для точного измерения деформации образца 9 при испытании. На поршень 4 наклеены тензорезисторы 11, предназначенные для изме 1 О рения рабочих усилий, передаваемых образцу 9. Опорная труба 3 закреплена на траверсе 12 испытательной машины. Криостаттакже присоединен к траверсе 12 и герметизирован уплотнителем 13. Подвиж 15 ное соединение силового штока б с траверсой 12 герметизировано уплотнителем 14. Для заливки хладагента в рабочую камеру 2 криостат 1 снабжен переливной трубой 15. Рабочая камера 2 через патрубок б сообщена с газгольдером (не показан) или с атмосферой. Рабочую камеру 2 охватывает ралиациочный экран 17, для охлаждения которого в криостатеустановлена ванна 18. Термоизолирующая полость 19 откачана до среднего вакуума, а 25 термоизолиру.ощая полость 20 откачана дО высокого вакуума. В верхней части рабочей камеры 2 предусмотрен торцовый радиационньй эк чн 21. 4вниз. При этом силовой шток 6 воздействует через упругую среАу 5 на поршень 4. При этом к поршню 4 прикладывается рабочее усилие, пропорциональное величине отношения площадей сечения расширенной и узкой частей опорной трубы 3, т. е. пропорциональное квадрату отношения их диаметров. Под действием этого усилия поршень 4 перемещается вниз и через нижний захват 8 нагружает испытываемый ооразец 9 требуемым усилием.В связи с тем, что площадь поперечного сечения силового штока б в несколько раз (в 4 - 9 раз) меньше, чем площадь поршня 4, то к штоку 6 может быть приложена в несколько раз меньшая нагрузка, чем к испытуемому образцу 9. Благодаря этому опорная труба 3 и силовой шток 6 в устройстве выполнены менее массивными и со значительно меньшими величинами их поперечных сечений, чем в известных устройствах. Тепло- приток через упругую срелх э из стальных шариков весьма незначителен. За счет эгого значительно снижены теплопритоки к жидкому хладагенту, что, в свою очередь, приводит к снижению расхода жидкого хлалагента.К,роме того, устройство исключает необходимость использования мощных разрывных машин, так как оно обеспечивает возможность испытания образцов материалов при больших нагрузках на маломощных машинах.Устройст, . работает следующим обра. зо зом.При снято, корпусе криостата 1 образец 9 устанавливают в захватах 7 и 8. После этого к траверсе 12 присоединяют криостат 1, а силовой шток 6 присоединяют к захвату 22 испытательной машины. Рабочую камеру 2 откачивают до получения необхолимого вакуума и заполняют тепло- обменным газом (например, гелием), а в ванну 8 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 17 и предва рительного охлаждения рабочей камеры 2, и размещенных в ней узлов. По окончании процесса предварительного охлаждения в рабочую камеру 2 заливают жидкий хлад- агент через трубу 15. Холодные пары его при заливке интенсивно охлаждают стенку45 рабочей камеры 2, образец 9 с захватами 7 и 8 и опорную трубу 3, а затем выходят через патрубок 16 за пределы рабочей камеры. По окончании заливки включают рабочую нагрузку на образец 9, испытатель ная машина перемещает силовой шток 6 Формуга изобретения Устройство лля низкотемпературнь 1 х еханических испытаний материалов, солер жащее криостат, размещенные в нем захва ты образца, опорную трубу и силовой шток, взаимодействующие с соответствующими захватами образца, отличающееся тем, что. с целью снижения расхода хлалагента, опорная труба выполнена расширенной в нижней части и заполнена упругой средой ло уровня выше начала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Новиков Н. В. и лр. Механические испытания конструкционных материалов. Киев, Наукова думка, 1974, с. 136, рис. 74 (прототип).957051 дарГ. Алеас едак аказ митета откры ая на СоставительТехред А. Бойк Тираж 887Государственного ко елам изобретений и сква, Ж - 35, Раушск Патент, г. Ужгород р Л. Гратилл85/30ВНИИПпо113035, Милиал ППП овКорректор М. КосПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4