УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГО ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области испытательной техники и может быть использована для проведения механических испытаний трубчатых и сплошных цилиндрических образцов в условиях сложного напряженного состояния при одновременном действии высокого гидростатического давления.
Известно устройство СН-ЭВМ имени А.А.Ильюшина, для испытания тонкостенной цилиндрической трубчатой оболочки под действием внутреннего давления в условиях сложного напряженного состояния, включающее нижнюю траверсу, двухкомпонентный силоизмеритель, нижний захват, дифференциальный экстензометр, верхний захват, верхнюю траверсу, электродвигатель привода кручения, неподвижную траверсу гидроцилиндра, гидроцилиндр, гидропривод осевого нагружения, гидропривод внутреннего давления, управляющий электронно-вычислительной машины (ЭВМ), автономный блок управления, электродвигатель механического привода осевого усилия. Для определения деформаций и напряжений используются тензометрические датчики, обработка показаний которых осуществляется в измерительной цепи с выводом на экран ЭВМ. (Зубчанинов В.Г. Механика процессов пластических сред [Текст]: монография. - М.: ФИЗМА-ТГИЗ., 2010. - с.317-320).
Недостатком данного устройства является невозможность исследования поведения материалов в условиях гидростатического давления.
Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемой полезной моделью по наибольшему количеству существенных признаков, является установка для испытания материалов при сложном нагружение, включающая основание, неподвижную траверсу, соединенные между собой двумя колоннами, подвижную траверсу, электродвигатели, вариатор скорости, винтовую пару, силовую плиту, закрепленную на колоннах, механизм кручения, источник высокого давления, рабочий стол, механизм для регулирования давления в цилиндре высокого давления, верхний плунжер высокого давления, фиксатор верхний части образца, нижний плунжер высокого давления, шток механизма кручения, тяги (Чурбаев Р.В. Влияние давления на хрупкопластический переход и пластичность металлов при различных скоростях и температурах деформации [Текст]: автореферат, канд. физ.-мат.наук / Чурбаев Р.В. - Екатеринбург, 1993. - с.9-10)
Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности проводить испытания материалов по управляемым ЭВМ траекториям нагружения крутящим моментом и осевой силой в условиях гидростатического давления, вывод и запись измерений на ЭВМ.
Цель полезной модели - проведение испытаний материалов по управляемым ЭВМ траекториям нагружения крутящим моментом и осевой силой в условиях гидростатического давления, вывод и запись измерений на ЭВМ.
Поставленная цель достигается тем, что в универсальной испытательной машине для проведения исследований материалов в условиях высокого гидростатического давления в качестве механизма осевого нагружения используется гидроцилиндр, управление которым осуществляется пропорциональный гидрораспределителем гидравлического привода низкого давления. Управление электродвигателем, привода механизма кручения, осуществляется с помощью промышленных средств автоматизации. В качестве необходимой обратной связи, в зависимости от требуемого режима нагружения, могут использоваться деформометры или динамометры.
Наличие промышленных средств автоматизации позволяет осуществлять нагружение по управляемым ЭВМ траекториям нагружения, а также изменять режим нагружения.
На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.
Универсальная испытательная машина для проведения исследований материалов в условиях высокого гидростатического давления содержит основание 1, на котором смонтирован силовой контур, состоящий из двух силовых плит 2 и 3, соединенных при помощи колонн 4, цилиндр высокого давления 5, механизм кручения 6, приводом которому служит электродвигатель 7, верхний плунжер высокого давления 8, нижней плунжер высокого давления 9. На верхней силовой плите 3 находится гидроцилиндр 10, входящий в состав гидравлического привода низкого давления 11. Управление штоком гидроцилиндра 12 осуществляется при помощи пропорционального гидрораспределителя 13. Гидростатическое давление в цилиндре высокого давления 5 создается при помощи мультипликатора 14 входящего в состав гидравлического привода высокого давления 15. Цилиндр высокого давления 2, закрепленный с помощью суппортов 16 на нижней силовой плите 3. Нагружение образца 17 осевой силой и крутящим моментом осуществляется при помощи управляющего ЭВМ 18. Для определения деформаций и напряжений используются тензометрические датчики (не показаны).
Устройство работает следующим образом. Образец 17, соединенный с верхним плунжером высокого давления 8 с помощью резьбы и штифта, помещают в цилиндр высокого давления 5, который, затем, по средствам суппортов 16 перемещают в крайнее верхнее положение для фиксации образца на нижнем захвате, которым является нижней плунжер высокого давления 9. Собирают кинематическая цепь, соединяющая верхний плунжер высокого давления 8 с гидроцилиндром 10. Включается насос гидравлического привода низкого давления 11, для фиксирования положения штока гидроцилиндра 12. Затем создают мультипликатором 14 заданное гидростатическое давление. Рабочая жидкость заполняет цилиндр высокого давления 5, в результате чего создается требуемое давление, которое воздействует на верхний плунжер высокого давления 8, жестко соединенный со штоком гидроцилиндра 12. В этом положение устройство готово для проведения испытаний образцов 17.
Нагружение образца 17 осевым усилием происходит перемещением верхнего плунжера высокого давления 8 жестко связанного со штоком гидроцилиндра 12 вверх, для этого, в управляющей ЭВМ 18 вводят требуемое значение напряжений или перемещений образца в зависимости от режима нагружения. Сигнал от управляющего ЭВМ поступает на пропорциональный гидрораспределитель 13. Нагружение крутящим моментом происходит аналогичным образом - в управляющей ЭВМ 18 вводится требуемое значение касательных напряжения или угловой деформации. Сигнал от управляющего ЭВМ 18 включает или выключает электродвигатель 7. Обратной связью, в зависимости от режима нагружения, могут выступать тензометрические датчики (не показаны) деформаций или напряжений.
Использование предлагаемой полезной модели позволит выполнять построение произвольных траекторий в пространстве деформаций или напряжений при гидростатическом давлении до 500 МПа, что даст возможность проводить более полные и корректные исследования процессов пластической деформации и разрушения, прогнозировать и управлять формированием качества изделий, получаемых обработкой металлов давлением, повышать эффективность технологических процессов.