УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
INSTALLATION FOR TESTING OF SAMPLES FOR THERMOMECHANICAL LOADS

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, и термический нагружатель.
Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.
Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1525543, кл. G01N 3/32, 1989). Установка содержит основание, установленные на нем захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, и термический нагружатель.
Недостаток установки также состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.
Известна установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2012134400/28, кл. G01N 3/32, от 01.10.2013 г), принимаемая за прототип. Установка содержит основание, установленные на нем соосные захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал, установленный параллельно захватам, привод вращения вала, шкив, установленный на валу, бесконечный элемент, охватывающий шкив без возможности скольжения, теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, охватываемое бесконечным элементом с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента. Установка позволяет проводить испытания образцов при нагружении участков образца при осевом и термическом нагружении.
Недостаток установки также состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом. Это ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.
Техническим результатом изобретения является повышение объема информации путем испытаний образцов как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.
Технический результат достигается тем, что установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки, содержащая основание, установленные на нем соосные захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал, установленный параллельно захватам, привод вращения вала, шкив, установленный на валу, бесконечный элемент, охватывающий шкив без возможности скольжения, теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, охватываемое бесконечным элементом с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента, согласно изобретению, она снабжена дополнительным валом, установленным параллельно первому валу с противоположной стороны от оси захватов, приводом вращения дополнительного вала, дополнительным шкивом, установленным на дополнительном валу оппозитно первому шкиву, дополнительным бесконечным элементом, охватывающим дополнительный шкив без возможности скольжения, и дополнительным приспособлением для регулируемого усилия натяжения дополнительного бесконечного элемента, при этом дополнительный бесконечный элемент установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом.
На рис. 1 представлена схема установки: вид сверху (а) и сбоку (б).
Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки содержит основание 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, механический нагружатель 5, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал 6, установленный параллельно захватам, привод 7 вращения вала, шкив 8, установленный на валу, бесконечный элемент 9, охватывающий шкив 8 без возможности скольжения, теплопроводное кольцо 10 для закрепления на поверхности образца 4, охватываемое бесконечным элементом 9 с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление 11 для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента.
Установка снабжена дополнительным валом 12, установленным параллельно первому валу 6 с противоположной стороны от оси 0-0 захватов 2,3, приводом 13 вращения дополнительного вала 12, дополнительным шкивом 14, установленным на дополнительном валу оппозитно первому шкиву 8, дополнительным бесконечным элементом 15, охватывающим дополнительный шкив 14 без возможности скольжения, и дополнительным приспособлением 16 для регулируемого усилия натяжения дополнительного бесконечного элемента 14. Дополнительный бесконечный элемент 15 установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом 10.
Приспособления для регулируемого усилия натяжения выполнены, например, в виде винтовых тяг 11, 16 с пружинами 17 и роликами 18. При необходимости в соответствии с задачами исследований применяют дополнительные теплопроводные кольца 19 с соответствующими дополнительными шкивами, бесконечными элементами и приспособлениями для регулируемого усилия их натяжения. Механический нагружатель 5 может быть выполнен в виде гидропресса, винтового пресса и т.п.
Установка работает следующим образом.
Механическим нагружателем 5 через захваты 2, 3 создают на образце 4 заданную сжимающую или растягивающую осевую нагрузку. Включают приводы 7,13 и через валы 6, 12 вращают шкивы 8, 14. Шкивы приводят во вращение соответствующие гибкие элементы, которые за счет фрикционного взаимодействия с кольцом 14 повышают его температуру. Это создает термическую нагрузку на заданном участке образца 4. Величина термической нагрузки регулируется скоростью вращения валов приводами 7, 13 и усилиями натяжения бесконечных элементов 9, 15 приспособлениями 11, 16. При этом, если усилия натяжения одинаковые и валы вращаются в разных направлениях с одинаковыми скоростями, то образец нагружается осевой механической и термической нагрузками. Если усилия натяжения одинаковые, но валы вращаются в одном направлении, то образец испытывает дополнительно крутящую нагрузку за счет сложения фрикционных сил кручения от обоих валов. Если усилия натяжения бесконечных элементов разные, то образец нагружается дополнительно изгибающим усилием, направленным в сторону большей силы натяжения. При использовании дополнительных колец 19 с соответствующей оснасткой осуществляют независимое нагружение участков образца. Действуя таким образом, проводят испытания при регулируемом нагружении участков образца как механической и термической нагрузками, так и дополнительно крутящими и изгибающими усилиями.
Предлагаемая установка позволяет проводить испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом, что повышает объем информации при исследованиях свойств материалов.