Установка для механических испытаний материалов

(59 4 С 01 1 ч 3 08 Е 21 С 39 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики имаркшейдерского дела(54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширитьфункциональные возможности установкипутем обеспечения испытаний материалов г, переменной скоростью нарастания нагрузки, Установка содержит установленные на колоннах подвижную 3и неподвижную 4 траверсы (Т), форми(ГЦ) 10, который через вентиль 12связан с источником 11 давления среды, При этом ГЦ 13 меньшего по отношению к ГЦ 10 диаметра являетсяпоршнем ГЦ 10, а поршнем ГЦ 13 является ГЦ 14, В надпоршцевых полостяхГЦ 10 и 13 между внутренними и наружными стенками поршней выполненыполости 15 и 16, Они заполнены частично жидкостью и сообщены с поршневыми полостями ГЦ следующих ступеней, Количество ступеней определяется количеством участков с различнойскоростью нагружения, Уровень частичного заполнения полостей ГЦ жидкостью1 Изобретение относится к испыта -тельной технике, в частности к установкам для испытания на прочностьпри одноосном нагружеции образцовгорных пород, других материалов ииэделий, работающих при переменныхскоростях нарастания нагрузки,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей установки путем обеспечения испытанк спеременной скоростью нарастания нагрузки и расширение пределов изменения скорости нарастания нагрузки,На чертеже показана схема установки для механических испытаний материалов.Установка содержит основание 1с установленными на нем колоннами 2,подвижную и неподвижную траверсы 3и 4, установленные на колоннах 2,захваты 5 и 6 для образца 7 испытуемого материала, из которых захват 5соединен с подвижной траверсой 3,формирователь нагрузки в виде расположенных соосно захватам 5, 6 втулки 8, связанной с неподвижной траверсой 4, и упругого элемента в виде силовой пружины 9, привод перемещения подвижной траверсы 3, выполненный в виде телескопического гидроцилиндра 10, и источник 11 давления определяется протяженностью участковс различной скоростью. Для расширения пределов изменеция скорости нарастания нагрузок их формировательвыполнен в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19, 20 иограничителей их взаимного смещения,Между днищами втулок установлены силовые пружины 9, 21, 22 с различнойжесткостью. При подаче с постояннойскоростью жидкости в ГЦ 10 перемещается под давлением ГЦ 13 и перемещает Т 3 вместе с ИО 7, Пружины 9, 21,22 сжимаются, и ИО 7 нагружается,Увеличение скорости Т 3 при движении ГЦ 14 приводит к ступенчатомуцагружению ИО 7, Разрушение ИО 7 про.исходит при достижении предела прочности е 1 3 е по ф лыу 1 иле среды, связанный через вентиль 12с телескопическим гидроцилиндром 10.В телескопическом гидроцилиндре 10цилиндр 13 ступени меньшего диамет ра (по сравнению с диаметром цилиндра 10) является поршнем ступенибольшего диаметра, цилиндр 14 является поршнем цилиндра 13, в надпоршневых полостях цилиндров 10 и 13 выполнены полости 15 и 16, частичнозаполненные жидкостью и сообщенныес подпоршневыми полостями следующихступеней. Количество ступеней в телескопическом гидроцилиндре 10 определяется количеством участков различных скоростей нагружения (в приведенной на чертеже схеме равнотрем). Уровень частичного заполнения полостей 15 и 16 жидкостью определяется протяженностью участковцагружения. Заполнение полостей 15и 16 осуществляется через отверстия17, Поршень 13 последней ступени 25гидроцилиндра 10 соединен с траверсой 3.В случае необходимости расширенияпределов изменения скорости нарастания нагрузки формирователь цагруэки выполняется в виде набора телескопически размещенных втулок 8, 19,20, между днищами которых установле 137ны силовые пружины 9, 21, 22 с различной жесткостью, и ограничителей 23 взаимного смещения втулок 8,19,20.1Установка работает следующим5 образом.Включают источник 11 давления и через открытый вентиль 12 подают жидкость с постоянной скоростью подачи в подпоршневую полость телескопичес- Ю кого гидроцилиндра 10, Давление жидкости в подпоршневой полости цилиндра 10 перемещает его поршень 13, приводящий к перемещению подвижной траверсы 3 с образцом 7 и захватами 15 5,6. Скорость перемещения поршня 13 и траверсы 3 определяется скоростью подачи жидкости в подпоршневую полость цилиндра 10 и диаметром его рабочего сечения. При перемещении 20 образца 7 с захватами 5,6 происходит сжатие силовых пружин 9,21,22, Если характеристики всех пружин 9,21,22 одинаковы, то нагружение образцана этой стадии идет с постоянной 25 скоростью нарастания нагрузки, определяемой скоростью перемещения образца 7 и характеристикой жесткости пружин, При перемещении поршня 13 в полости 16 между цилиндрами 10 30 и 13 вырабатывается воздушный зазор между уровнем жидкости в этой полости и верхней по чертежу стенкой полости, В момент сокращения объема полости 16 до объема заполняющей 35 ее жидкости в полости 16 возникает давление, приводящее к перемещению поршня 14, При неизменной скорости перемещения поршня 13 перемещение поршня 14 увеличивает скорость дви жения траверсы 3 на величину, равную скорости движения поршня 14, Ступенчатое повышение скорости траверсы 3 во время движения поршня 14 относительно поршня 13 приводит к сту пенчатому повышению скорости нагружения образца 7, поскольку за единицу времени перемещения образца 7 осуществляется большее по величине сжатие силовых пружин 9,21,22. При 50 перемещении поршня 14 происходит ликвидация воздушного зазора в полости 15, после исчезновения которого в движение приходит поршень 18 относительно поршня 14, Скорость 55 траверсы 3 вновь ступенчато повышается и следующий за этим этап нагружения образца 7 характеризуется 312 4увеличенной скоростью его нагружения.При достижении предела прочностиобразец 7 разрушается,Следующие опыты проводят при иныхуровнях заполнения полостей 15 и 16,что регулируется через уплотнительные отверстия 17. Скорость подачижидкости от источника 11 через вентиль 12 остается прежней, приращение скоростей также не изменяется,но изменяется длительность участковнагружения,Следующие опыты проводят при иныхскоростях подачи жидкости через вентиль 12 от источника 11Опыты проводят при тех же комбинациях уровнейзаполнения полостей 15 и 16, что ив предыдущих опытах. В результатеизменяются скорости нагружения научастках, но соотношения скоростейостаются такими же, как и в предыдущих опытах,Для расширения диапазона изменения скоростей нагружения используют силовые пружины 9, 21, 22 с различными характеристиками жесткости и с ограничителями 23 взаимного смещения втулок 8,19,20. В этих опытах наряду с изменением скорости нагружения за счет изменения скорости деформации пружин 9, 21, 22 происходит изменение жесткости пружин 9, 21 за счет поочередного исключения их из процесса деформации при поочередном упоре ограничителей 23 в днища соответствующих втулок 8,19,20, Каждый из ограничителей 23 имеет переменную длину, что позволяет регулировать момент смены общей жесткости пружин 9,21,22 в соответствии. со скоростями перемещения поршней 13,14,18. При синхронном изменении скоростей движения поршней 1.3,14,18 и изменения жесткостей пружин 9,21, 22 число участков нагружения с различной скоростью равно числу поршней гидроцилиндра 10, при асинхронном изменении скоростей и жесткостей число указанных участков увеличивается.Таким образом, изменяя скорость подачи жидкости от источника 11 давления, уровня заполнения полостей 15 и 16 цилиндров, жесткости пружин 9,21,22 и длины ограничителей 23, получают требуемое число участков1.31 731 2 нагружения с различными скоростямии требуемое соотношение скоростейна участках,Составитель А,ТальвойшТехред Л,Олийнык Корректор М.Шароши Редактор В.Ковтун Заказ 2414/37 Тираж 776 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производсвтенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения 51. Установка для механических испытаний материалов, содержащая основание с установленными на нем колон" нами; подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах, 10 захваты для образца испытуемого материала, один из которых соединен с подвижной траверсой, формирователь нагрузки, включающий расположенные соосно захватам втулку, установлен ную на подвижной траверсе, и упругий элемент, связанный с вторым захватом, и привод перемещения подвижной траверсы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что с целью расширения функцио нальных воэможностей установки путем обеспечения испытаний с переменной скоростью нарастания нагрузки, она снабжена источником давления среды, упругий элемент формирователя нагруз ки выполнен в виде силовой пружины, а привод перемещения подвижной траверсы выполнен в виде телескопического гидроцилиндра, а котором цилиндрступени наибольшего диаметра соединенс источником давления, в надпоршневых полостях цилиндров между внутренними стенками цилиндров и наружнымистенками поршней выполнены полости,частично заполненные жидкостью исообщенные с подпоршневыми полостямицилиндров меньших по диаметру ступеней, при этом количество ступенейопределяется количеством участковс различной скоростью нагружения, ауровень частичного заполнения полостей жидкостью определяется протяженностью участков с различной скоростьюнагружения.2, Установка по п, 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения пределов изменения скорости нарастания нагрузки, формирователь нагрузки выполнен в виде наборателескопически размещенных втулок,силовых пружин различной жесткости,установленных между днищами втулок,и ограничителей взаимного смещениявтулок,