УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ
DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR STRENGTH

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность.
Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1610382, кл. G01N 3/32, 1990), содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводный элемент для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью теплопроводного элемента, приспособление для поджатия фрикционного элемента к теплопроводному элементу и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно теплопроводного элемента.
Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов цилиндрической формы при заданном количестве и расположении зон термического нагружения по длине образца и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.
Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1525543, кл. G01N 3/32, 1989), принимаемая за прототип. Установка содержит основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособление для поджатия фрикционного элемента к кольцу с упругим элементом и регулятором деформации упругого элемента, и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно кольца с платформой и приводом вращения с валом.
Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.
Техническим результатом является повышение объема информации путем обеспечения испытаний как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний.
Технический результат достигается тем, что установка для испытания материалов на прочность, содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, включающее теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, фрикционный элемент, предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособление для поджатия фрикционного элемента к кольцу с упругим элементом и регулятором деформации упругого элемента, и приспособление для перемещения фрикционного элемента относительно кольца с платформой и приводом вращения с валом, согласно изобретению, она снабжена дополнительными приспособлениями для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца, при этом каждое приспособление для нагрева снабжено шкивом, установленным на валу соответствующего привода вращения, фрикционные элементы выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием, приводы установлены на платформах, упругие элементы и регуляторы деформации упругих элементов соединяют платформы с основанием, а нагружатель выполнен в виде пресса для механического нагружения образца.
На рис.1 представлена схема установки, вид сверху (а) и сбоку (б). На рис.1в показано расположение кольца на образце.
Установка для испытания материалов на прочность содержит основание 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, нагружатель 5, связанный с захватами, приспособление для нагрева в виде теплопроводного кольца 6 для закрепления на поверхности образца 4, фрикционного элемента 7 для взаимодействия с наружной поверхностью кольца, приспособления для поджатия фрикционного элемента 7 к кольцу 6 с упругим элементом 8 и регулятором 9 деформации упругого элемента, и приспособления для перемещения фрикционного элемента 7 относительно кольца 6 с платформой 10 и приводом 11 вращения с валом 12.
Установка снабжена дополнительными приспособлениями 13 для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца 4. Каждое приспособление для нагрева снабжено шкивом 14, установленным на валу 12 соответствующего привода вращения. Фрикционные элементы 7 выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы 14 с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца 6, 13 с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием. Приводы 11 установлены на платформах 10. Упругие элементы 8 и регуляторы 9 деформации упругого элемента соединяют платформы 10 с основанием 1. Нагружатель 5 выполнен в виде пресса для механического нагружения образца.
Фрикционные элементы 7 могут быть выполнены в виде ленты или проволоки. В последнем случае проволока может охватывать кольцо несколько раз. Для обеспечения взаимодействия шкива 14 с элементом 7 без проскальзывания на поверхности шкива могут делаться насечки или конический паз, в котором происходит защемление элемента 7. Для обеспечения взаимодействия колец 6, 13 с элементом 7 с проскальзыванием поверхность кольца шлифуют. Кольцо может быть выполнено разрезным, как показано на рис.1в, и стянуто пружиной (не показана) или приклеено к поверхности образца. Количество приспособлений для нагрева и их расположение по длине образца определяется задачами испытаний.
Установка работает следующим образом.
Включают нагружатель 5 и захватами 2, 3 создают на образце 4 заданную механическую нагрузку. Включают приводы 11 и через валы 12, шкивы 14 перемещают фрикционные элементы 7 относительно неподвижных колец 6, 13 В результате трения элементов 7 о поверхность колец 6, 13 кольца нагреваются и создают термическую нагрузку на участках образца в зонах расположения колец. Уровень термической нагрузки в каждой зоне регулируется скоростью взаимного перемещения элемента 7 относительно соответствующего кольца и усилием поджатия элемента 7 к поверхности соответствующего кольца. Скорость взаимного перемещения регулируется скоростью вращения шкива 14 приводом 11, а усилие поджатия регулируется соответствующим упругим элементом 8 с регулятором 9. Количество зон термического нагружения и их взаимное расположение по длине образца задается количеством и взаимным расположением приспособлений для термического нагружения. Эпюра распределения термической нагрузки по длине образца изменяется в ходе испытаний независимо от изменения уровня механической нагрузки в соответствии с программой испытаний. Путем регулирования параметров термического и механического нагружения испытания могут проходить при пропорциональном изменении видов нагрузки, как на известных установках.
Предлагаемая установка обеспечивает испытания как при пропорциональном, так и при независимом нагружении образца термической и механической нагрузками при заданном количестве и расположении зон термического нагружения и независимом регулировании уровней термической и механической нагрузок в ходе испытаний, что повышает объем информации при исследованиях свойств материалов.