УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРИ СЖАТИИ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ И КРАТКОВРЕМЕННУЮ НАГРУЗКУ

Полезная модель относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств.
Известна установка для испытания образцов, содержащая закрепленные на штангах две неподвижные траверсы и установленную между ними дополнительную траверсу с опорным шаром, имеющую возможность перемещения, нагружающую систему, включающую источник давления среды, поршень для нагружения образцов, расположенный в цилиндрической полости нижней траверсы, герметичную эластичную камеру, установленную под поршнем и сообщенную с источником давления и ограничительное кольцо для поршня./ А.с. 1608490 СССР, МКИ5 G01N 3/10. Установка для испытаний образцов на длительную прочность при сжатии / Мурашкин Е.В., Сеськин И.Е. (СССР); Куйбыш. ин-т инженеров железнодор. транспорта - №4617515/25-28; заявл. 08.12.88; опубл. 23.11.90, Бюл. №43/. Принят за прототип.
Недостатком этой установки является быстрая изнашиваемость эластичной камеры и как следствие возникновение недопустимых погрешностей в результатах проводимых испытаний и проблем в оценке нагрузки и ползучести образцов. Другим недостатком установки является ее высокая стоимость и обслуживание, т.к. изготовление камер из эластичных материалов связано с использованием специального оборудования (пресс-форм, термопрессов) и специального качественного дорогостоящего материала (специальной резины), а камеры из эластичных материалов при частых сменах нагрузки быстро изнашиваются, теряют герметичность и требуют замены.
Сущностью полезной модели является повышение достоверности результатов испытаний, увеличение срока службы и надежности установки для испытаний.
При проведении испытаний эластичные камеры, выполненные из специальной качественной резины, позволяют осуществлять значительные перемещения поршня (до 20 мм.) без потери герметичности. Это значит, что при длине 2-х испытываемых образцов в 400×2=800 мм, относительные деформации, создаваемые установкой с эластичной камерой, составят 2,5%. Но для испытания таких материалов как бетон, камень естественных пород, кирпич, керамические материалы, стекло и т.д. достаточно обеспечить относительные деформации всего до 0,1%, при этом абсолютные перемещения не будут превышать 1 мм. Требуемые абсолютные деформации можно получить, применив для изготовления герметичной камеры упругий материал - металл, углепластик и т.п.
Технический результат полезной модели - повышение надежности эксплуатации установки при различных схемах нагружения образцов, снижение погрешности при испытаниях, а также снижение стоимости обслуживания самой установки для испытаний.
Технический результат полезной модели достигается тем, что известная установка для испытания образцов при сжатии, содержащая закрепленные на штангах верхнюю и нижнюю траверсы, а также установленную между ними промежуточную траверсу с опорным шаром, имеющую возможность перемещения, гайки, расположенные на штангах, нагружающую систему, включающую источник давления среды, поршень для нагружения образцов, расположенный в цилиндрической полости нижней траверсы, герметичную камеру, установленную под поршнем и сообщенную с источником давления, ограничительное кольцо для поршня, закрепленное на нижней траверсе, дополнительно снабжена упорными подшипниками, расположенными на штангах между верхней траверсой и гайками, а герметичная камера выполнена в виде металлического сильфона.
На чертежах представлено: на фигуре 1 изображен продольный разрез установки, где приняты следующие обозначения: штанга 1, нижняя траверса 2, верхняя траверса 3, промежуточная траверса 4, опорный шар 5, образец 6, цилиндрическая полость 7, металлическая камера 8, патрубок 9, поршень 10, ограничительное кольцо 11, гайка 12, упорный подшипник 13, металлические пластины 14; на фигуре 2 - поперечное сечение установки, где показаны: штанга 1, образец 6 и промежуточная траверса 4.
Установка содержит четыре силовые штанги 1, закрепленные на штангах нижнюю траверсу 2, верхнюю траверсу 3 и промежуточную траверсу 4 с опорным шаром 5, нагружающую систему, включающую поршень 10, предназначенный для нагружения испытываемых образцов 6 и расположенный в цилиндрической полости 7, выполненной в нижней траверсе 2, герметичную металлическую камеру 8 в виде сильфона с упруго деформируемой верхней стенкой, установленную под поршнем 10 и сообщенную при помощи патрубка 9 с источником давления среды (не показан), ограничительное кольцо 11, закрепленное на нижней траверсе 2 и предназначенное для предохранения металлической камеры 8 от чрезмерного растяжения при разрушении хотя бы одного из испытуемых образцов 6. Промежуточная траверса 4 установлена на штангах 1 между нижней траверсой 2 и верхней траверсой 3 с возможностью перемещения и предназначена для фиксации центрального положения опорного шара 5. Опорный шар 5 служит для передачи нагрузки от одного образца 6 к другому при одновременном испытании двух образцов 6. Для равномерной передачи нагрузки на испытуемые образцы 6 на их торцы устанавливаются металлические пластины 14. Упорные подшипники 13 позволяет улучшить условия центровки образцов 6, выбрать холостой ход и осуществить существенное предварительное нагружение образцов 6 посредством закручивания гаек 12.
Установка работает следующим образом. Подготовленные к испытаниям образцы 6 с металлическими пластинами 14 устанавливают для испытаний согласно схеме, приведенной на чертеже. С помощью гаек 12 образцы 6 закрепляют без зазора между нижней траверсой 2 и верхней траверсой 3. После закрепления испытываемых образцов 6 в металлическую камеру 8 по патрубку 9 подают рабочую жидкость под давлением, создавая необходимое усилие в образцах 6. Контроль над нагрузкой на испытываемые образцы 6 осуществляется по давлению жидкости, с использованием заранее установленной тарировочной зависимости и с применением динамометрических средств устанавливаемых между траверсами и образцами 6 или на штангах 1. Металлическая камера 8, упруго деформируясь под действием закачиваемой в нее жидкости, передает нагрузку посредством поршня 10 на испытываемые образцы 6 и верхнюю траверсу 3, закрепленную на штангах 1. Ограничительное кольцо 11 ограничивает максимальное перемещение поршня 10. Промежуточная траверса 4 ограничивает перемещение опорного шара 5 перпендикулярно действию усилия сжатия, исключая нарушение центровки усилия. При необходимости, упорные подшипники 13, снижая трение, позволяют закручиванием гаек 12 осуществить испытание образцов на сжатие без дополнительного нагнетания жидкости в металлическую камеру 8. Преимущества предложенного технического решения:
- применение герметичной металлической камеры с упруго деформируемой верхней стенкой вместо камеры из эластичного материала позволяет обеспечить большую надежность эксплуатации установки при различных схемах нагружения образцов, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть и получать более достоверные результаты испытаний;
- изготовление герметичной металлической камеры значительно проще и экономически выгоднее изготовления и применения камеры из эластичного материала;
- применение упорных подшипников позволяет улучшить условия центровки образцов, выбрать холостой ход и осуществить существенное предварительное нагружение образцов;
- наличие упорных подшипников дает возможность, в некоторых случаях, создать посредством закручивания гаек дополнительную нагрузку и проводить испытания образцов на сжатие без нагнетания жидкости в металлическую камеру.