УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПОВТОРНЫМИ УДАРАМИ
INSTALLATION FOR TESTING MATERIAL SAMPLES BY REPEATED IMPACTS

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний образцов материалов повторными ударами.
Известна установка для испытания образцов материалов повторными ударами (патент РФ №1772677, кл. G01N 3/34, 1992), содержащая корпус, установленный на нем маятник в виде двухплечего рычага с грузом на одном его плече, приспособление для качания маятника, пассивный захват образца, закрепленный на другом плече рычага, активный захват образца, упоры, установленные по разные стороны от оси качания маятника и предназначенные для периодического взаимодействия с активным захватом.
Недостаток установки состоит в возможности испытания только одного образца и только знакопеременными изгибающими нагрузками. Испытания при взаимодействии образцов с нагружениями до и после ударов на установке неосуществимы.
Известна установка для испытания образцов материалов повторными ударами (патент РФ №1608479, кл. G01N 3/34, 1990), содержащая корпус, установленный на нем маятник в виде двухплечего рычага с грузом на одном его плече, приспособление для качания маятника, пассивный захват образца, закрепленный на другом плече рычага, активный захват образца, каретку, механизм возвратно-поступательного перемещения каретки перпендикулярно оси качания маятника, упоры, размещенные на каретке по разные стороны от оси качания маятника и предназначенные для периодического взаимодействия с активным захватом.
Недостаток установки также состоит в невозможности испытаний при взаимодействии образцов с нагружениями до и после ударов.
Известна установка для испытания образцов материалов повторными ударами (патент РФ №1093945, кл. G01N 3/34, 1984), принимаемая за прототип. Установка содержит корпус, установленный на нем маятник в виде двухплечего рычага с грузом на одном его плече, приспособление для качания маятника, пассивный захват образца, закрепленный на другом плече рычага, активный захват образца, упоры, установленные по разные стороны от оси качания маятника и предназначенные для периодического взаимодействия с активным захватом.
Недостаток установки состоит в возможности испытания только одного образца и только знакопеременными изгибающими нагрузками. Испытания при взаимодействии группы образцов, а также с нагружениями до и после ударов на установке неосуществимы. Взаимодействующие образцы ведут себя под нагрузкой более сложным образом, чем нагружаемые независимо друг от друга. Силовые условия при взаимодействии формирует не только нагружающая установка, но и каждый из образцов, поскольку они реагируют на нагрузку неодинаково: более жесткие образцы воспринимают большую часть нагрузки, чем податливые образцы. Также неодинаково реагируют образцы на силовые воздействия, предшествующие и следующие за ударом. Предшествующие удару и следующие за ударом силовые воздействия распространены в конструкциях, в которых ударные импульсы передаются от элемента к элементу не непосредственно, а через амортизирующие приспособления, и такие условия силовой работы, как известно, широко распространены. Изучить закономерности поведения материалов в условиях указанного силового взаимодействия при использовании прототипа невозможно.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем испытаний группы взаимодействующих образцов при нагружении знакопеременными ударными изгибающими нагрузками, а также при действии осевых и изгибающих нагрузок, предшествующих ударам и действующих после ударов.
Технический результат достигается тем, что установка для испытания образцов материалов повторными ударами, содержащая корпус, установленный на нем маятник в виде двухплечего рычага с грузом на одном его плече, приспособление для качания маятника, пассивный захват образца, закрепленный на другом плече рычага, активный захват образца, регулируемые упоры, размещенные по разные стороны от оси качания маятника и предназначенные для периодического взаимодействия с активным захватом, согласно изобретению на корпусе установлены дополнительные маятники по числу дополнительных образцов с пассивными и активными захватами, упоры для взаимодействия с дополнительными активными захватами, при этом дополнительные маятники расположены параллельно основному маятнику и соединены с ним шарнирно.
Технический результат достигается также тем, что активный захват соединен с пружиной, закрепленной на корпусе.
Технический результат достигается также тем, что на активном захвате закреплена упругая пластина, конец которой предназначен для взаимодействия с упорами.
Размещение на корпусе дополнительных маятников с размещенными на них элементами и связанных между собой шарнирно позволяет испытывать группу образцов при их деформационно-силовом взаимодействии, поскольку общий ударный импульс распределяется на все образцы. Пружина на активном захвате, соединенная с корпусом, создает при качаниях маятника осевые и изгибающие нагрузки, а пластина - изгибающие нагрузки перед ударом и после удара. Это новые режимы, увеличивающие объем информации при испытаниях.
На чертеже представлена схема установки.
Установка для испытания образцов материалов повторными ударами содержит корпус 1, установленный на нем маятник 2 в виде двухплечего рычага с грузом 3 на одном его плече, приспособление 4 для качания маятника 2, пассивный захват 5 образца 6, закрепленный на другом плече рычага, активный захват 7 образца, упоры 8, 9, размещенные по разные стороны от оси качания маятника и предназначенные для периодического взаимодействия с активным захватом 7.
На корпусе 1 установлены дополнительные маятники 10 по числу дополнительных образцов 11 (на чертеже показан один дополнительный маятник), с пассивными 12 и активными 13 захватами, упоры 14, 15 для взаимодействия с дополнительными активными захватами 13. Дополнительные маятники 10 расположены параллельно основному маятнику 2 и соединены с ним шарнирно.
Активный захват 7 соединен с пружиной 16, закрепленной на корпусе 1.
На активном захвате 13 закреплена упругая пластина 17, конец которой предназначен для взаимодействия с упорами 14, 15.
Приспособление для качания маятников 2 и 10 выполнено в виде рамки 4 с толкателем 18 и эксцентриковым приводом 19. Маятники 2 и 10 шарнирно соединены планкой 20.
Установка работает следующим образом.
Включают эксцентриковый привод 19 и толкателем 18 перемещают рамку 4 возвратно-поступательно. Рамка 4 поворачивает маятник 2 и синхронно с ним дополнительный маятник 10. После прохождения маятниками вертикального положения их поворот осуществляется грузом 3. Захваты 7, 13 наносят удары по упорам 8, 15 и создают на образцах 6, 11 ударные изгибающие нагрузки. При обратном движении рамки 4 маятники поворачиваются в обратном направлении и создают на образцах ударные изгибающие нагрузки противоположного знака. Если активный захват, например, 7, соединен с пружиной 16, то образец 6 нагружается ударным изгибом на фоне осевой нагрузки. Осевая нагрузка изменяется циклически от чистой осевой нагрузки при вертикальном положении маятника до осевой нагрузки с изгибом во всех других положениях маятника, причем доля изгибающей нагрузки увеличивается с ростом угла отклонения маятника от вертикального положения. Если активный захват, например, 13 соединен с упругой пластиной 17, то при качаниях маятника 10 ударный знакопеременный изгиб на образце 11 проходит при предшествующих нарастающих и последующих уменьшающихся изгибающих нагрузках. Предшествующий изгиб соответствующего направления начинается в момент касания свободным концом пластины одного из упоров 14 или 15 и достигает максимального значения в момент удара захвата 13 об упор. Последующий за ударом уменьшающийся изгиб имеет максимальную величину в момент начала обратного движения захвата 13 и уменьшается до нуля в момент выхода пластины 17 из контакта с соответствующим упором 14 или 15. Во всех случаях испытания проводятся при взаимодействии образцов, поскольку изменение несущей способности и развитие деформаций на одном образце компенсируются остальными образцами.
Предлагаемая установка повышает объем информации при исследовании физико-механических свойств материалов благодаря реализации новых режимов испытаний - при взаимодействии группы образцов с нагружением их знакопеременными ударными изгибающими нагрузками, а также при действии осевых и изгибающих нагрузок, предшествующих ударам и действующих после ударов.