СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ
BENCH FOR SPECIMEN IMPACT TESTS

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известен стенд для ударных испытаний образцов (патент РФ №1173240, кл. G01N 3/30, 1984). Стенд содержит основание, установленную на нем горизонтальную направляющую трубу, размещенные в трубе два захвата для крепления испытуемого образца, разгонное устройство, включающее установленный на основании маховик с приводом его вращения, штангу, к концу которой прикреплен первый захват, и приспособление для поджатия штанги к маховику, и формирователь динамической нагрузки в виде набора грузов для взаимодействия со вторым захватом. На штанге и грузах установлены замки, что обеспечивает чередующиеся ступенчато возрастающие сжимающие и растягивающие нагрузки.
Недостаток стенда состоит в отсутствии возможности проводить как ступенчатое нагружение, так и ступенчатую разгрузку образца.
Известен стенд для ударных испытаний образцов (патент РФ №2047156, кл. G01N 3/30, 1994). Стенд содержит основание, установленную на нем горизонтальную направляющую трубу, размещенные в трубе два захвата для крепления испытуемого образца, разгонное устройство, включающее установленный на основании маховик с приводом его вращения, штангу, к концу которой прикреплен первый захват, и приспособление для поджатия штанги к маховику, и формирователь динамической нагрузки в виде набора грузов для взаимодействия со вторым захватом.
Недостаток стенда также состоит в отсутствии возможности проводить как ступенчатое нагружение, так и ступенчатую разгрузку образца. Испытания проводятся только при ступенчатом нагружении образца.
Известен стенд для ударных испытаний образцов (патент РФ №1642311, кл. G01N 3/34, 1991), принимаемый за прототип. Стенд содержит основание, установленную на нем горизонтальную направляющую трубу, размещенные в трубе два захвата для крепления испытуемого образца, разгонное устройство, включающее установленный на основании маховик с приводом его вращения, штангу, к концу которой прикреплен первый захват, и приспособление для поджатия штанги к маховику, и формирователь динамической нагрузки в виде набора грузов для взаимодействия со вторым захватом.
Недостаток стенда также состоит в отсутствии возможности проводить как ступенчатое нагружение, так и ступенчатую разгрузку образца. Испытания проводятся только при ступенчатом нагружении образца. Чередование ступенчатого нагружения со ступенчатой разгрузкой позволяет более подробно изучать процессы развития необратимых разрушающих деформаций и условно мгновенного «залечивания» очагов разрушения. Каждая ступень пригрузки проявляется в четком ступенчатом подрастании очагов разрушения материала образца, а каждая ступень снятия нагрузки приводит к определенному частичному восстановлению разрушенного объема. Чередование серии ступенчатых пригрузок с серией ступенчатых разгрузок позволяет наблюдать за этими «разрушениями-восстановлениями» почти на всем протяжении диаграммы «нагрузка-деформация», от нулевой нагрузки и почти до предела прочности. Эти процессы весьма важны для понимания физических основ деформирования и разрушения твердых тел.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем испытаний не только при ступенчатом нагружении, но и при ступенчатой разгрузке образцов.
Технический результат достигается тем, что стенд для ударных испытаний образцов, содержащий основание, установленную на нем горизонтальную направляющую трубу, размещенные в трубе два захвата для крепления испытуемого образца, разгонное устройство, включающее установленный на основании маховик с приводом его вращения, штангу, к концу которой прикреплен первый захват, и приспособление для поджатия штанги к маховику, и формирователь динамической нагрузки в виде набора грузов для взаимодействия со вторым захватом, согласно изобретению, грузы установлены в вертикальной направляющей, в трубе установлен упор для взаимодействия со вторым захватом, нижний груз соединен с упором гибкой тягой, проходящей через остальные грузы и огибающей блок, закрепленный на трубе, при этом грузы имеют ограничители вертикального перемещения под действием собственного веса.
В предлагаемом стенде грузы выполняют двойную роль: при движении под действием маховика в одном направлении они создают ступенчатые пригрузки, а под действием собственного веса создается новое движение в обратном направлении, отчего грузы ступенчато разгружают образец за счет поочередной остановки их ограничителями.
На чертеже представлена схема стенда.
Стенд для ударных испытаний образцов содержит основание 1, установленную на нем горизонтальную направляющую трубу 2, размещенные в трубе два захвата 3, 4 для крепления испытуемого образца 5, разгонное устройство, включающее установленный на основании маховик 6 с приводом 7 его вращения, штангу 8, к концу которой прикреплен первый захват 3, и приспособление 9 для поджатия штанги 8 к маховику 6, и формирователь динамической нагрузки в виде набора грузов 10, 11, 12 для взаимодействия со вторым захватом 4.
Грузы 10, 11, 12 установлены в вертикальной направляющей 13. В трубе 2 установлен упор 14 для взаимодействия со вторым захватом 4. Нижний груз 10 соединен с упором 14 гибкой тягой 15, проходящей через остальные грузы 11, 12 и огибающей блок 16, закрепленный на трубе 2. Грузы 10, 11, 12 имеют ограничители 17 вертикального перемещения под действием собственного веса.
Ограничителями 17 вертикального перемещения грузов могут служить выступы ступенчатой внутренней полости вертикальной направляющей 13. При необходимости применяют дополнительные направляющие 18 с набором грузов 19, 20, 21, тягой 22, блоком 23 и упором 24. Приспособление 9 для поджатия штанги 8 к маховику выполнено в виде ролика 9 с рычагом 25.
Стенд работает следующим образом.
Включают привод 7 и раскручивают маховик 6 до заданной скорости вращения. Рычагом 25 и роликом 9 вводят штангу 8 во фрикционное взаимодействие с маховиком 6. Штанга 8 перемещает захваты 3, 4 с образцом 5 вдоль трубы 2. Захват 4 взаимодействует с упором 14. Гибкая тяга 15 вовлекает в движение грузы 10, 11, 12, отчего на образце 5 создается нарастающая ступенчатая осевая нагрузка. Величина пригрузки на каждой ступени задается весом соответствующего груза, интервалы времени между пригружениями пропорциональны расстояниям между грузами. На определенном этапе нагружения в движение вовлекаются упор 24 и грузы 19, 20, 21 с таким же, как описано выше, силовыми и временными последствиями для образца 5, после реализации всех ступеней нагружения рычагом 25 поднимают ролик 9, выводят штангу 8 из взаимодействия с маховиком 6. Под действием собственного веса грузов штанга 8 с захватами 3, 4 и образцом 5 перемещается в обратном направлении и грузы поочередно опираются на соответствующие ограничители 17. При остановке каждого груза ступенчато уменьшается общий вес грузов и ступенчато уменьшается осевая нагрузка на образце 5. При необходимости циклы нагружения повторяют, как описано выше.
Предлагаемый стенд обеспечивает проведение испытаний не только при ступенчатом нагружении, но и при ступенчатой разгрузке образцов, что увеличивает объем информации при исследованиях физики деформирования и разрушения твердых тел.