Устройство для механических испытаний материалов центробежными силами

СОЮЗ СОВЕТСНИХКцамщнеСНИИРЕСПУБЛИКоо 6 01 И 5/00,ЫЙ КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС ДЕЛАМ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ву ще ыК АВТОРСКОМУ С(56) 1. Седов Л.И.Методы подобия и размерности в механике. М, "Наука", 1965, с. 59.2. Бегларян В.Х, Механические ис" пытания приборов и аппаратов. И., "Машиностроение", 1980, с 118-119. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СИЛАМИ, содержащее станину с вертикальным валом и .приводом его вращения, горизонтальную силою балку с ограничителями перемения испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности исп таний оболочек на осевое растяжение - сжатиеоно снабжено нагру-, зочными приспособлениями в виде подвижного упора с фиксатором и центральным стержнем, один конец которого размещен в образованном в огра ничителе гнезде, дополнительных стержней с крепежными элементами и дисков с отверстиями для прохода стержней.Изобретение относится к технике экспериментального определения механических характеристик материалов, предназначенных для изготовления элементов конструкций и может быть использовано при обработке техноло гии изготовления композиционных материалов с заданными механичесними характеристиками.Известна центрифуга для испытания материалов на воздействие постоянно гд ускорения 1 ).Наиболее близким к предлагаемому является устройство для механических испытаний материалов центробежными силами, содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балку с ограничителямиперемещений испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами 2 ).Известные устройства не обеспечивают испытание, например, оболочек, имеющих цилиндрическую форму, на растяжение или сжатие, когда требуется создавать большие усилия в осевом направлении с равномерным их распределением по длине оболочки и с незначительными оборотами электродвигателя.Цель изобретения - обеспеЧение возможности испытаний оболочек на осевое растяжение - сжатие. Указанная цель достигается тем,что устройство .для механических испытаний материалов центробежными силами, .содержащее станину с вертикальным валом и приводом его вращения, горизонтальную силовую балкус ограничителями перемещений испытуемых образцов на концах и уравновешивающими грузами, снабжено нагрузочными приспособлениями в видеподвижного упора с фиксатором ицентральным стержнем, один конецкоторого размещен в образованном 45/в ограничителе гнезде дополнительных стержней с крепежными элемента.ми и дисков с отверстиями для прохода стержней.На фиг. 1 показано устройство дляиспытания оболочек центробежнымисилами, общий вид сбоку) на фиг.2 то же, вид сверху, на фиг. 3 " разрезА-А на фиг, 1 (испытание оболочекна сжатие), на фиг. 4 - то же,на растяжение.55Устройство содержит станину 1,вертикальный вал 2 с приводом 3 еговращения, коллектор со щетками 4,силовую балку 5 с ограничителями 6перемещений испытуемых образцов 60и уравновешивающими грузами 7, нагрузочные приспособления в видеподвижного упора 8 с Фиксаторами 9и 10 центробежным стержнем 11, одинконец которого размещен в гнезде 65 12 ограничителя 6, дополнительных стержней 13 с крепежными элементами 14 и 15 и дисков 16 и 17. Позицией 18 показана испытуемая оболочка.Устройство работает следующим образом.При испытании оболочек на сжатие устанавливают грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11 с фиксатором 9 до соприкосновения с гнездом 12 ограничителя 6. Оболочку 18 с прикрепленными к ней дисками 16 и 17 (крепление не показано ) устанавливают на стержень 11 до соприкосновения .с фиксатором 9, В отверстия дисков 16 и 17 и грузов 7 устанавливают стержни 13, на концах которых заворачивают крепежные элементы ( гайки ) 14 и 15. В отверстие подвижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор 1 гайку ) 10, а подвижный упор 8 закрепляют к силовой балке 5. После подключения привода (обмотки электродвигателя ) 3 к регулируемому источнику постоянного тока плавным увеличением напряжения приводят во вращение сило-, вую балку 5, при этом на подвиж" ные грузы 7 начнут действовать центробежные силы, под действием которых они перемещаются по балке и через стержци 13 передают усилие на диск 17, который сжимает оболочку 18 за счет того, что противоположный диск 16 упирается в фиксатор 9 стержня 11. Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на сжатие достигается центробежными силами за счет набора перемещающихся по балке, грузов и оборотами электродвигателя. Контроль эа состоянием оболочки в момент потери устойчивости ведут при помощи тензометрических датчиков (не показаны ) через коллектор со щетками 4 При потере устойчивости оболочки фиксируют величину электрического напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель. Величину критической силы вычисляют как центробежную силу грузов 7,.которую опре- деляют числом оборотов силовой бал-. киКритическую силу определяют по .Формулекр2 2кр, о огде и - число оборотов двигателяу36.- расстояние от центра грузов до центра вращения,по- масса грузов;Р,Ю;- расстояние и масса элементов, создающих центро бежные силы.При испытании оболочек на растяжение (фиг. 4 ) на силовую балку 50 устанавливают грузы 7 и через их центральное отверстие пропускают стержень 11,с фиксатором 9 до соприкосновения с гнездом 12 ограничителя 6. Оболочку 18 с прикрепленным к ней диском 16 крепление не 5 показано 1 устанавливают на стержень.11. В отверстие диска 16 и грузов 7 устанавливают стержни 13 с крепежными элементами 15, на правых концах которых заворачивают крепежные элементы гайки ) 14 до упора крепежных элементов 15 во внутреннйю поверхность диска 16. К левой стороне оболочки прикрепляют диск 17, через который проходят централь ный стержень 11 и стержни 13. Внутренней стороной диск 17 должен упереться в фиксатор 9. В отверстие подвижного упора 8 устанавливают стержень 11, на который заворачивают фиксатор 10 а подвижный упор 8 закрепляют к силовой балке 5.Подключив привод 3 к регулируе- мому источнику постоянного тока, плавным увеличением напряжения при водят во вращение силовую балку 5, при этом на грузы 7 начнут действовать пентробежные силы, под действием которых они перемещаются и через стержни 13 передадут усилие на диск 16, оболочку 18 и диск 17, которыйсвоей внутренней поверхностью упирается в фиксатор 9 стержня 11. Оболочка 18 будет работать на растяжение,Контроль за состоянием оболочки и момент. потери ее устойчивости осуществляют при помощи датчиков через коллектор со щетками 4 Необходимое рабочее усилие при испытании оболочек на расстяжение достигается центробежными силами за счет набора грузов и оборотами электродвигателя. При потере устойчивости оболочки фиксируют величину напряжения и прекращают его подачу на электродвигатель 3. Прочность оболочки при осевом растяжении определяют по формуле2 2(рск,тРаст . Р 2 гЬгде.,Ъ - число оборотов двигателя,Ро- расстояние до центра массгрузов от центра вращенияг - радиус,.оболочки;Ъ - толщина оболочки,е - масса грузов 16 е в расстояние и масса соответ4ствующих элементов, создаю" щих центробежные .силы.Применение предлагаемого устройся" ва для испытания оболочек центробежными силами увеличиВает область усилий в осевом направлении на обо", лочку, расположенную соосно с сило.вой балкой.11 ОЗ 2 ЗЗа Сжаечи М фа а Ф И к и Растлжем юги 7 т я Составитель М.Слинькоактор С.Пекарь Техред ИМетелева корректорС,щкмар 873твенногобретений35, Рауш Эа Филиал ППП "Патент",. г. Ужгород,. Ул. Проектная, 4 392/47 ТираВНИИПИ Госудапо делам и 113035, Москва,Подписноекомитета СССРи открытиикая наб., д. 4/5