ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Полезная модель относится к области учебно-научного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе при проведении лабораторных работ и практических занятий, а также курсового проектирования по общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях.
Наиболее близким решением к заявляемой полезной модели является экспериментальная установка, которая состоит из станины с размещенными на ней узлами модельного соединения и нагружения. В станине имеется ряд крепежных отверстий и пазов, что позволяет поочередно монтировать детали и узлы для проведения исследований. Станина в нижней части имеет уголки с отверстиями для закрепления на лабораторном столе. Сбор и обработка результатов измерений осуществляется автоматизировано путем съема информации с первичных преобразователей через АЦП с выводом результатов на персональный компьютер (см. Патент РФ на полезную модель №91304 опубликовано 10.02.2010).
Недостатком данной установки является тот факт, что станина не имеет дополнительных средств регулировки положения и защиты от механических помех при подготовке и во время проведения эксперимента. Кроме того, данное техническое решение предполагает использование в системе нагружения червячного редуктора и применение системы сбора информации, основанной на использовании первичных преобразователей без встроенного АЦП, что приводит к более сложной схеме коммутации и введении дополнительных блоков в схему.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении эффективности проведения лабораторных и практических работ по общеинженерным дисциплинам путем применения в учебном процессе универсальной лабораторной экспериментальной установки.
Поставленная задача достигается тем, что экспериментальная установка посредством универсальной сварной призматической плиты на которой смонтированы два кронштейна с соосно расположенными втулками и система нагружения может быть быстро переоборудована на требуемый для исследования вид механического соединения. За счет регулируемых ножек с упругими накладками устраняются дополнительные механические помехи, а результаты проведенных исследований фиксируются измерительно-информационной системой при помощи датчиков со встроенным цифровым выходом.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1, 2 изображен общий вид сварной призматической плиты экспериментальной установки, на фиг.3, 4, 5, 6 - общий вид экспериментальной установки в сборке для исследования шпоночного и клеммового соединения, на фиг.7, 8, 9 - общий вид экспериментальной установки в сборке для исследования резьбового соединения, на фиг.10, 11 - общий вид экспериментальной установки в сборке для исследования заклепочного соединения.
Экспериментальная установка состоит из плиты (фиг.1), которая устанавливается на лабораторный стол при помощи регулируемых по высоте ножек с упругими накладками 4. На плите посредством болтового соединения 5 установлены два кронштейна 2 и 3, имеющих соосные цилиндрические отверстия. Исследуемое шпоночное соединение (фиг.3) моделируется с помощью модельного вала 3 и ступицы 4 испытуемая шпонка из заданного материала устанавливается в соответствующие пазы. Клеммовое соединение моделируется между двумя полу клеммами 13, 14 и втулкой 4, при этом устанавливается стальная шпонка. Нагружение соединения производится с помощью рычага 2 установленного на модельном валу посредством шлицевого соединения. Поворот рычага осуществляется с помощью талрепа состоящего из резьбовой втулки 8 и двух болтов 18 и 19. Принцип измерения основан на регистрации предельного момента среза шпонки. Первичным преобразователем является S-образный датчик со встроенным АЦП, регистрирующий усилие передаваемо через клемму на основание. В случае исследования клеммового соединения фиксируется предельный момент проворота клеммы относительно модельного вала. Датчиком 28 фиксируется сила сжатия полуклемм 13 и 14.
Модельное резьбовое соединение (фиг.7) образуется болтом 1 и гайкой 13. Соединяемые детали моделируются пластиной 6 и двумя датчиками сил 17, что позволяет непосредственно измерять осевую силу в болтовом соединении. Пластина 6 через тяги 9 связана с ответной тяговой пластиной 7, через которую на исследуемое болтовое соединение передается внешняя осевая сила. Для создания внешней осевой нагрузки используется вал с резьбой 2, который имеет возможность осевого перемещения создаваемого поворотом гайки 15. Принцип измерения основан на одновременном измерении осевой нагрузки в болтовом соединении и деформации болта датчиком перемещений 18, установленным в стойке 8.
Исследуемое заклепочное соединение (фиг.10) представляет собой соединение трех пластин 7 и 8.. Осевое нагружение заклепочного соединения осуществляется посредством болта 9. Принцип измерения основан на измерении осевой растягивающей силы датчиком силы 11.
Конструкция экспериментальной установки позволяет исследовать следующие механические соединения:
1. Шпоночное.
2. Клеммовое.
3. Резьбовое.
4. Заклепочное.
Экспериментальная установка работает следующим образом.
После монтажа требуемого механического соединения на основании, производится его силовое нагружение с одновременным измерением предельной нагрузки, при которой происходит потеря работоспособности исследуемого соединения. Экспериментальные показатели снятые посредством датчиков поступают на ЭВМ, где происходит их хранение и последующая обработка.