Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы

(19) (13) 26 4(5) С 01 г ЕТ НИ оваани ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Всесоюзный ордена ТрудовоКрасного Знамени научно-исследтельский институт горной геомеи маркшейдерского дела(54) (57) УСТРОЙСТВО Для ДЛИТЕЛЬНЫХИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ПРИ СОВМЕСТНОМДЕЙСТВИИ КРУЧЕНИЯ И ОСЕВОЙ СИЛЫ, содержащее приспособление для передачинагрузки от привода на образец,включакщее активный и пассивныйзахваты образца и преобразовательусилия привода, связанный с активным захватом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что с целью повышения производительности путем одновременногоиспытания нескольких последовательносоединенных образцов крутящим моментом и осевым усилием при различныхих соотношениях, оно имеет несколько аналогичных указанные приспособлений для передачи нагрузки, которыесоединены в цепочку, преобразовательв каядом иэ приспособлений выполненв виде направляющей втулки с боковымотверстием в ее стенке, размещенногов ней шнекового винта, установленного соосно активному захвату и жесткосоединенного с ним, и установленногов отверстии втулки с возможностьюперемещения в направлении перпендикулярном оси винта, и взаимодействия с последним упорного штыря,а устройство снабжено демпфирующимимеханизмами по числу приспособлений для передачи нагрузки, каждый изкоторых выполнен в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкойсоответствующего нриспособления, ивзаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следукщего приспособления гидроцилиндрй с перегородкой,в которой имеется отверстие с запорньк клапаном , и с установленнымипо разные стороны от перегородкидвумя поршнями, пространство междукоторыми заполнено жидкостью и штоки которых жестко соединены с рамой.Изобретение относится к испытательной технике и предназначено длядлительных испытаний образцов различных материалов нагружением их крутящим моментом и осевой силой приразличных их соотношениях,Известно устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы,содержащее одно приспособление для 10передачи нагрузки от привода на образец, включающее активный и пассивныйзахваты образца и преобразовательусилия привода, выполненный в видепары винт-гайка, связанный с активным захватом и обеспечивающийпри испытаниях постоянное соотношение между крутящим моментом и осевойсилой Я,Недостатком этого устройства. является то, что испытанию подвергаетсявсего лишь один образец и только припостоянном соотношении межцу крутящим моментом и осевой силой,Цель изобретения - повышение 25производительности путем одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов крутящиммоментом и осевым усилием при различных их соотношениях. ЗОУказанная цель достигается тем,что устройство для длительных испытаний образцов при совместном действиикручения и осевой силы, содержащееприспособление для передачи нагруз- З 5ки от привода на образец, включающееактивный и пассивный захваты образца и преобразователь усилия привода,связанный с активным захватом, имеет несколько аналогичных указаннымприспособлений для передачи нагрузки, которые соединены в цепочку,преобразователь в каждом иэ приспособлений выполнен в виде направляющей втулки с боковым отверстием в ее "5стенке, размещенного в ней шнековоговинта, установленного соосно активному захвату и жестко соединенного сним, и установленного в отверстиивтулки с воэможностью перемещенияв направлении, перпендикулярном осивинта, и взаимодействия с последнимупорного штыря, а устройство снабжено демпфирующими механизмами почислу приспособлений для передачи 55нагрузки, каждый из которых выполненв виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой соответствующего тприспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом этого приспособления и направляющей втулкой следующего приспособления гидроцилиндра с перегородкой, в которой имеется отверстие с запорным клапаном,и с установленными по разные стороныот перегородки двумя поршнями, прост,ранство между которыми заполненожидкостью и штоки которых жесткосоединены с рамой,На чертеже изображено Йредлагаемое устройство,Устройство для длительных испытаний образцов при совместном действии кручения и осевой силы содержит не- несколько последовательно соединенных приспособлений для передачи нагрузки от силового привода на образцыСиловой привод устройства может быть выполнен в виде силовозбудителя 2 с управляющим механизмом 3, рычага 4 с грузом 5 и сигнального контакта 6 с рычагом 4, соединенного электри-. ческой цепью с управляющим механизмом 3.Каждое приспособление для передачи нагрузки выполнено в виде направляющей втулки 7 с боковым отверстием в ее стенке, размещенного в ней шнекового винта 8, установленного соосно активному захвату 9 и жестко соединенного с ним, и установленного в отверстии втулки 7 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси винта 8, упорного штыря 10, который взаимодействует с винтом 8 через закрепленный на его конце подшипник 11,Устройство содержит также демпфирующие механизмы, число которых соответствует числу приспособлений для передачи нагрузки.Каждый из демпфирующих механизмов выполнен в виде рамы, взаимодействующей с направляющей втулкой 7 соответствующего приспособления, и взаимодействующего с пассивным захватом 13 этого приспособления и направляющей втулкой 14 следующего приспособления гидроцилнндра 15 с перегородкой 16, в которой имеется отвер-.г стие с запорным клапаном 17 и с установленными по разные стороны от: перегородки 16 двумя поршнями 18 и 19, пространство между которыми заполненожидкостью 20, и штоки 2 и 22 которыхжестко соединены с рамой 12.Устройство работает следующим образом.При включении управляюп,его механизма 3 силовозбудитель 2 с помощью рычага 4 и груза 5 создает на последовательно соединенных приспособлениях для передачи нагрузки возрастаю-, щую осевую силу. При достижении заданной величины осевой силы контакт б размыкает электрическую цепь управ-, 1 О ляющегр механизма 3, отключается силовозбудитель 2, а величина осевой силы поддерживается весом груза 5. Заданная величина осевой силы устанавливается весом груза 5 и его 15 положением на рычаге 4.При этом в каждом приспособлении осевая нагрузка на образец 1 прикладывается с одной стороны через нанравляющую втулку 7, упорный штырь О, закрепленный на его конце подшипник 11, шнековый винт 8, размещенный во втулке 7, и активный захват 9, жестко соединенный со шнековым винтом 8, а с другой стороны - 25 через гидроцилиндр 15 и пассивный захват 13. Осевая сила на всех образцах одинаковая и равна силе, развиваемой силовозбудителем 2, а шнековые винты 8, по поверхносТи которых перемещаются подшипники 11 упорных штырей 10, жестко связанных с направляющими втулками 7, создают кру. тящие моменты, пропорциональные удалению точек контакта подшипников 11З 5 упорных штырей 10 от оси шнековых винтов 8. Чем дальше от оси шнекового винта 8 отстоит точка контакта подшипника 11 с поверхностью винта, тем больший крутящий момент создается40 на образце в этом приспособлении. Величина крутящих моментов при заданной осевой нагрузке зависит также от шага шнекового винта 8: чем больше шаг шнекового винта, 8, тем больший крутящий момент создается наобразце .1Необходимое соотношение между осевой силой и крутящим моментом в каждом приспособлении достигается с 50 помощью перемещений упорного штыря О и замены шнековых винтов 8 и во всех случаях не зависит от величины осевых и угловых деформаций образцов, возникающих при длительных, 55 испытаниях.В процессе испытания небольшая скорость деформации образца 1 в при способлении приводит к сближению с этой же скоростью активного 9 и пассивного 13 захватов образца 1, что через раму 12 преобразуется в относительное перемещение с той же скоростью поршней 18 и 19 и гидроцилиндра 15 демпфирующего механизма, При этом жидкость 20 из верхней части полости гидроцилиндра 15 свободно перетекает в ее нижнюю часть через отверстие в перегородке 16.Если скорость развития деформаций образца 1 становится выше критической, например, в момент разрушения образца 1, то скорость течения жидкости 20 через отверстие в перегородке 6 становится такой, что она увлекает за собой конус запорного клапана 17, который, преодолевая сопротивление пружины клапана, запирает отверстие. С этого момента разрушенный образец выключается иэ силовой цепи устройства. Передача нагрузки от разрушенного.образца 1 к демпфирующему механизму и следующим приспособлениям устройства осуществляется со статическими скоростями, что исключает резкие перепады нагрузок и позволяет продолжить длительные испытания неразрушенных образцов при прежнем практически постоянном уровне нагрузки.Развитие деформаций полэучести образцов и их разрушение приводит кповороту рычага 4 и связанному сэтим снижению усилий на образцах. Примаксимально допустимом повороте рычага 4 замыкается электрическая цепьуправляющего механизма 3, включается силовозбудитель 2, и восстанавливается необходимый уровень нагрузки.Предлагаемое устройство обеспечивает также испытания отдельных или всех образцов цепочки приспособлений только на сжатие или только на кручение, В первом случае упорный штырь 10 устройства приводят в контакт с торцом шнекового винта 8, а во втором случае между активным 9 и пассивным 13 захватами образца устанавливаютупорный подшипник 23, который снимаетс образца осевую нагрузку.Регистрация усилий на образцахи их деформаций производится типовыми устройствами, Процесс испытания продолжаетсядо тех пор, когда разрушится последний образец,1Изобретение позволяет обеспечить высокув производительность длительных испытаний эа счет одновременного испытания нескольких последовательно соединенных образцов при раздельном 153264или совместном действии кручения иосевой силы при различных их соотношениях беэ нарушения заданного режима испытаний при разрушении одного 5 или нескольких образцов.