УСТАНОВКА ДЛЯ УДАРНЫХ НАГРУЖЕНИЙ ОБРАЗЦА МАТЕРИАЛА
INSTALLATION FOR MATERIAL SAMPLE SHOCK LOADING

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известна установка для ударных нагружений образца материала (патент РФ №1587405, кл. G01N 3/32, 1990), содержащая основание со стойкой, кронштейн, установленный на стойке, зубчатое колесо и дугу, установленные на кронштейне, две зубчатые рейки, установленные на дуге с возможностью перемещения по ней и связанные с зубчатым колесом, два ударника, закрепленные на соответствующих рейках, привод возвратно-поступательного перемещения реек и стол для размещения образца.
Недостаток установки состоит в отсутствии возможности исследований при регулировании жесткости повторных осевых ударов.
Известна установка для ударных нагружений образца материала (патент РФ №1718029, кл. G01N 3/32, 1992), содержащая основание со стойкой, кронштейн, установленный на стойке, зубчатое колесо и дугу, установленные на кронштейне, две зубчатые рейки, установленные на дуге с возможностью перемещения по ней и связанные с зубчатым колесом, два ударника, закрепленные на соответствующих рейках, привод возвратно-поступательного перемещения реек и стол для размещения образца.
Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности исследований при регулировании жесткости повторных осевых ударов.
Известна установка для ударных нагружений образца материала (патент РФ №2017123, кл. G01N 3/32, 1992), принимаемая за прототип. Установка содержит основание со стойкой, кронштейн, установленный на стойке, зубчатое колесо и дугу, установленные на кронштейне, две зубчатые рейки, установленные на дуге с возможностью перемещения по ней и связанные с зубчатым колесом, два ударника, закрепленные на соответствующих рейках, привод возвратно-поступательного перемещения реек и стол для размещения образца.
Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности исследований при регулировании жесткости повторных осевых ударов. Повторные удары происходят при неизменной максимальной жесткости, определяемой суммарной жесткостью всех силопередающих элементов установки. Это существенно ограничивает объем информации при испытаниях, поскольку энергопоглощение при ударном разрушении существенно зависит от характеристики энергоподвода, т.е. от жесткости ударов. Закономерности изменения затрат на разрушение от характеристик жесткости ударов используются при разработке конструкций разрушающих машин, при выборе рациональных режимов взаимодействия разрушаемых элементов, особенно горных пород, с разрушающими машинами.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения испытаний при регулировании жесткости повторных осевых ударов.
Технический результат достигается тем, что установка для ударных нагружений образца материала, содержащая основание со стойкой, кронштейн, установленный на стойке, зубчатое колесо и дугу, установленные на кронштейне, две зубчатые рейки, установленные на дуге с возможностью перемещения по ней и связанные с зубчатым колесом, два ударника, закрепленные на соответствующих рейках, привод возвратно-поступательного перемещения реек и стол для размещения образца, согласно изобретению стол установлен на регуляторе жесткости, выполненном в виде набора последовательно и соосно расположенных пружин разной жесткости, между которыми размещены платформы с фиксаторами положения относительно основания и стола, при этом стол установлен подвижно вдоль оси пружин и имеет фиксатор положения относительно основания.
Регулятор жесткости предлагаемой конструкции позволяет столу с образцом «уходить» из-под нагрузки в соответствии с выбранной жесткостью регулятора, что неосуществимо в прототипе. Фиксатор положения стола создает условия испытаний прототипа - при максимальной жесткости ударов. Это приводит к достижению технического результата.
На чертеже представлена схема установки.
Установка для ударных нагружений образца материала содержит основание 1 со стойкой 2, кронштейн 3, установленный на стойке, зубчатое колесо 4 и дугу 5, установленные на кронштейне, две зубчатые рейки 6, 7, установленные на дуге 5 с возможностью перемещения по ней и связанные с зубчатым колесом 4, два ударника 8, 9, закрепленные на соответствующих рейках 6, 7, привод 10 возвратно-поступательного перемещения реек и стол 11 для размещения образца 12.
Стол 11 установлен на регуляторе жесткости, выполненном в виде набора последовательно и соосно расположенных пружин 13, 14, 15 разной жесткости, между которыми размещены платформы 16, 17, 18 с фиксаторами 19, 20 положения относительно соответственно основания 1 и стола 11. Стол 11 установлен подвижно вдоль оси пружин 13, 14, 15 и имеет фиксатор 21 положения относительно основания 1.
Привод возвратно-поступательного перемещения реек выполнен в виде якоря 10 и двух электромагнитных катушек 22, 23. Положение реек 6, 7 задается фиксаторами 24. Положение кронштейна 3 задается фиксатором 24. Фиксаторы 19, 20 установлены на каждой платформе 16, 17, 18, но позициями на схеме обозначены только на платформе 16.
Установка работает следующим образом.
Включают привод возвратно-поступательного перемещения реек, для чего поочередно подают ток в катушки 22, 23. Катушки перемещают якорь 10 и рейку 7 возвратно-поступательно. Рейка 7 через колесо 4 перемещает рейку 6 возвратно-поступательно в противоположных направлениях. Ударники 8, 9 наносят поочередно удары по образцу 12. Если включен фиксатор 21 и стол 11 соединен с основанием 1, то жесткость ударов максимальна. В этом положении платформы 16, 17, 18 соединены соответствующими фиксаторами 20 со столом 11. Для испытаний при регулируемых величинах жесткости, отличных от максимальной и равной, например, жесткости пружины 13, включают фиксатор 19 платформы 16 и соединяют ее с основанием, выключают фиксатор 20 платформы 16, а фиксатор 21 выключают. Платформа 16 жестко соединяется с основанием 1 и при нанесении ударов по образцу 12 стол 11 перемещается и обеспечивает нарастание и спад ударной нагрузки в соответствии с характеристикой жесткости пружины 13. Платформы 17, 18 перемещаются вместе со столом 11, и пружины 14, 15 в нагружении не участвуют. Для испытаний с жесткостью пружины 14 включают фиксатор 19 платформы 17 и соединяют платформу 17 с основанием 1, выключают фиксатор 19 платформы 16 и включают фиксатор 20 платформы 16. В этом положении при выключенном фиксаторе 21 стол 11 с образцом 12 перемещаются путем деформирования пружины 14, а пружины 13 и 15 в нагружении не участвуют. Аналогично, для использования только пружины 15 включают фиксатор 19 платформы 18 и фиксаторы 20 платформ 16, 17, а фиксатор 20 платформы 18 и фиксатор 21 выключают. Для испытаний при использовании одновременно пружин 13 и 14 выключают фиксаторы 19 и 20 платформы 16, включают фиксатор 19 платформы 17 и фиксатор 20 платформы 18, а фиксатор 19 платформы 18 выключают. Для испытаний при использовании одновременно всех пружин 13, 14, 15 включают фиксатор 19 и выключают фиксатор 20 платформы 18, а все фиксаторы платформ 16 и 17 и фиксатор 21 выключают.
Для достижения заданной максимальной силы ударов при разной жесткости нагружения необходимо смещать ударники 8, 9 в направлении образца 12. Для этого перемещают кронштейн в соответствующем направлении при выключенном фиксаторе 24.
Предлагаемая установка обеспечивает испытания при регулировании жесткости повторных осевых ударов.