ТЕРМОНАГРУЖАТЕЛЬ К СТЕНДУ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ
THERMAL LOADING DEVICE FOR BENCH FOR TESTING SAMPLES OF MATERIALS

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел.
Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №2367926, кл. G01N 3/18, 2008), содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки. Данный термонагружатель позволяет термически нагружать участки поверхности образца.
Недостаток термонагружателя состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только поверхности образца. Подводить термическую нагрузку через отверстия в образце на данном устройстве невозможно. Это ограничивает объем информации при исследованиях, поскольку не позволяет термически нагружать разные части объема образца, что особенно важно при моделировании процессов энергообмена при проведении горных выработок в массиве горных пород.
Известен термонагружатель (патент РФ №2510005, кл. G01N 3/08, 2014), принимаемый за прототип. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод с валом для вращения фрикционного элемента, опорную площадку в форме кольца из теплопроводного материала, контактирующую с фрикционным элементом и предназначенную для размещения в отверстии образца, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы. Термонагружатель позволяет проводить термическое нагружение разных частей стенки отверстия образца.
Недостаток термонагружателя состоит в том, что термическое нагружение стенки отверстия образца осуществимо только в одном сечении. Одновременное равномерное или неравномерное термическое нагружение стенки отверстия в разных сечениях по длине отверстия неосуществимо. Это ограничивает объем информации при испытаниях.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения как равномерного, так и неравномерного термического нагружения стенок отверстия в разных сечениях образца.
Технический результат достигается тем, что термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод с валом для вращения фрикционного элемента, опорную площадку в форме кольца из теплопроводного материала, контактирующую с фрикционным элементом и предназначенную для размещения в отверстии образца, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы, согласно изобретению он снабжен дополнительными опорными площадками, установленными на приспособлении для предотвращения вращения опорной площадки с возможностью изменения положения опорных площадок вдоль оси вала, и дополнительными фрикционными элементами, при этом фрикционные элементы выполнены в виде упругих пластин, одним концом закрепленных на валу привода вращения, а другим концом поджатых за счет изгиба пластин к соответствующим опорным площадкам.
Технический результат достигается также тем, что пластины фрикционных элементов имеют разную толщину.
Технический результат достигается также тем, что на валу привода установлено несколько упругих пластин для фрикционного взаимодействия с одной опорной площадкой.
На фиг. 1, 2 представлена схема термонагружателя, общий вид (фиг. 1) и сечение а-а общего вида (фиг.2).
Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу 1, установленные на ней фрикционный элемент 2, привод 3 с валом 4 для вращения фрикционного элемента, опорную площадку 5 в форме кольца из теплопроводного материала, контактирующую с фрикционным элементом и предназначенную для размещения в отверстии образца 6, приспособление 7 для предотвращения вращения опорной площадки 5 относительно платформы 1.
Термонагружатель снабжен дополнительными опорными площадками 8, 9, установленными на приспособлении 7 для предотвращения вращения опорной площадки с возможностью изменения положения опорных площадок вдоль оси вала 4, и дополнительными фрикционными элементами 10, 11. Фрикционные элементы 2, 10, 11 выполнены в виде упругих пластин, одним концом закрепленных на валу 4 привода вращения, а другим концом поджатых за счет изгиба пластин к соответствующим опорным площадкам 5, 8, 9.
Пластины 2, 10, 11 фрикционных элементов имеют разную толщину.
На валу 4 привода может быть установлено несколько упругих пластин для фрикционного взаимодействия с одной опорной площадкой.
Положения опорных площадок 5, 8, 9 на приспособлении 7 фиксируются зажимами 12. Приспособления 7 могут быть выполнены в виде винтов, и тогда зажимами 12 могут служить гайки.
Термонагружатель работает следующим образом.
Устанавливают опорные площадки 5, 8, 9 на заданных расстояниях друг от друга и фиксируют зажимами 12 на приспособлении 7. Размещают опорные площадки в отверстии образца 6. Включают привод 3 и валом 4 вращают пластины 2, 10, 11 фрикционных элементов. За счет трения пластин 2, 10, 11 о соответствующие опорные площадки 5, 8, 9 происходит нагрев опорных площадок и термическое нагружение соответствующих участков стенок отверстия образца 6. Нагрев участков образца будет тем выше, чем большее количество пластин взаимодействует с данной опорной площадкой и чем больше толщина пластин, т.е. больше их поджатие к опорной площадке. Повторные термические нагружения образца осуществляют при новых положениях опорных площадок. Для равномерного термического нагружения стенок отверстия образца опорные площадки располагают в контакте друг с другом и для всех опорных площадок устанавливают равное количество упругих пластин одинаковой толщины. Общий уровень термических нагрузок регулируют скоростью вращения вала 4.
Предлагаемый термонагружатель существенно увеличивает объем информации при испытаниях, поскольку обеспечивает как равномерное, так и неравномерное термическое нагружение стенок отверстия образца.