ТЕРМОНАГРУЖАТЕЛЬ К СТЕНДУ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ
THERMAL LOADER TO THE STAND FOR TESTING SAMPLES OF MATERIALS

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патентРФ, №1603224, опубл. 30.10.1990), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск, привод вращения с валом, соединенным с фрикционным диском, опорную площадку из теплопроводного материала для размещения на образце и приспособление для взаимного поджатия фрикционного диска и площадки.
Недостатком является то, что термонагружатель находится в фиксированном положении. Это не позволяет проводить испытания при изменении зоны термического нагружения испытуемого образца в ходе испытаний, что ограничивает его технологические возможности.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1610382, опубл. 30.11.1990), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск, привод вращения с валом, соединенным с фрикционным диском, опорную площадку из теплопроводного материала для размещения на образце и приспособление для взаимного поджатия фрикционного диска и площадки.
Недостатком является то, что термонагружатель находится в фиксированном положении. Это не позволяет проводить испытания при изменении зоны термического нагружения испытуемого образца в ходе испытаний, что ограничивает его технологические возможности.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ № 2367926, опубл. 20.09.2009), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск, привод вращения с валом, соединенным с фрикционным диском, опорную площадку из теплопроводного материала для размещения на образце и приспособление для взаимного поджатия фрикционного диска и площадки.
Недостатком является то, что термонагружатель находится в фиксированном положении. Это не позволяет проводить испытания при изменении зоны термического нагружения испытуемого образца в ходе испытаний, что ограничивает его технологические возможности.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ №2593520, опубл.10.08.2016), содержащий основание, размещенные на нем фрикционный диск, привод вращения с валом, соединенным с фрикционным диском, опорную площадку из теплопроводного материала для размещения на образце и приспособление для взаимного поджатия фрикционного диска и площадки.
Недостатком является то, что термонагружатель находится в фиксированном положении. Это не позволяет проводить испытания при изменении зоны термического нагружения испытуемого образца в ходе испытаний, что ограничивает его технологические возможности.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ № 2714516, опубл.18.02.2020), принимаемый за прототип. Термонагружатель содержит основание, размещенные на нем фрикционный диск, привод вращения с валом, соединенным с фрикционным диском, опорную площадку из теплопроводного материала для размещения на образце и приспособление для взаимного поджатия фрикционного диска и площадки.
Недостатком является то, что термонагружатель находится в фиксированном положении. Это не позволяет проводить испытания при изменении зоны термического нагружения испытуемого образца в ходе испытаний, что ограничивает его технологические возможности.
Техническим результатом является расширение технологических возможности испытаний.
Технический результат достигается тем, что он снабжен двумя взаимно перпендикулярными направляющими с продольными прорезями, в которых установлен вал привода вращения фрикционного диска, платформой, которая выполнена в форме цилиндра, на которой установлен привод вращения фрикционного диска, и гибкая тяга, одни конец которой закреплен на основании, а другой конец намотан на платформу и закреплен на ней, причем на основании установлены реверсивные приводы, которые через винты соединены с возможностью перемещения направляющих во взаимно перпендикулярных направлениях, причем параллельно соответствующим винтам закреплены дополнительные направляющие.
Устройство поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - вид сбоку;
фиг. 2 - вид сверху, где:
1 - основание;
2 - фрикционный диск;
3 - привод вращения;
4 - вал;
5 - опорная площадка;
6 - образец;
7 - приспособление для поджатия;
8 - нижняя направляющая;
9 - верхняя направляющая;
10 - продольная прорезь;
11- привод для перемещения направляющей;
13 - платформа;
14 - гибкая тяга;
15 - винт;
16 - дополнительная направляющая;
17 - опоры;
18 - многогранник.
Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит основание 1, на котором установлены фрикционный диск 2, многогранник 18, вал 4 соединенный с приводом вращения 3. Опорная площадка 5 выполненная из теплопроводного материала для установки на образце 6. На платформе 13 выполненной в форме цилиндра, установлены опоры 17, на которых сверху закреплено приспособление для поджатия 7.
Термонагружатель снабжен двумя взаимно перпендикулярными нижней направляющей 8 и верхней направляющей 9, в каждой из которых выполнены продольные прорези 10. В прорези 10 установлен вал 4 привода вращения 3 фрикционного диска 2. На основании 1 установлены реверсивные приводы 11, которые через вины 15 соединены с возможностью перемещения соответствующей нижней направляющей 8 и верхней направляющей 9 во взаимно перпендикулярных направлениях. На платформе 13 установлен привод вращения 3 фрикционного диска 2. Гибкая тяга 14, одним концом закреплена на основании 1, а другим концом намотана на платформу 13 и закреплена на ней. На основании 1 параллельно соответствующим винтам 15 закреплены дополнительные направляющие 16.
Термонагружатель работает следующим образом. Включают привод вращения 3 и приводят во вращение фрикционный диск 2, в результате чего участок опорной площадки 5, расположенный в зоне контакта с диском 2, нагревается и передает температуру объему образца 6, расположенному в контакте с этим участком. Уровень температуры регулируется скоростью вращения диска 2 приводом вращения 3 и приспособлением 7 для поджатия диска. При передаче крутящего момента от привода вращения 3 на диск 2 тяга 14 удерживает платформу 13 от вращения как в фиксированной зоне термического нагружения, так и в процессе перемещения на новые зоны. В зоне повышенной температуры в образце развиваются соответствующие физико-механические процессы, например, трещинообразование с соответствующим ослаблением прочности этого объема образца. Для изменения зоны термического воздействия на образец включают приводы 11 и перемещают направляющие 8,9 в заданных направлениях, в результате чего вал 4 перемещается по прорезям 10 в заданном направлении вместе с платформой 13 и расположенными на нем приводом вращения 3, приспособлением 7 и фрикционным диском 2. Зона термической нагрузки перемещается на новый участок образца 6. Уровень термической нагрузки в каждой новой зоне регулируют скоростью вращения фрикционного диска и весом груза 7. Действуя таким образом, исследуют, например, закономерности изменения физико-механических свойств в зависимости от параметров неравномерной термической обработки материалов, что особенно важно при поиске новых энергоэкономичных способов разрушения, в частности, горных пород при добыче.
Предлагаемое устройство существенно расширяет технологические возможности испытаний путем обеспечения термического нагружения как при неизменной, так и при изменяемой в ходе испытаний зоне термического нагружения испытуемого образца.