УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦА
DEVICE TO LOAD SPECIMENS

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям образцов материалов и изделий на прочность.
Известно устройство для нагружения образца (патент РФ №1415104, кл. G01М 7/00, 1988), содержащее основание, размещенные на нем механизм нагружения, выполненный в виде полого корпуса, расположенных в корпусе электромагнитных катушек, предназначенных для попеременного подключения к источнику тока, якоря, установленного между электромагнитными катушками, и подпружиненное нагружающее устройство, предназначенное для взаимодействия с образцом.
Недостаток устройства состоит в том, что на нем испытания проходят только при плавном изменении нагрузки без механической обработки образца путем бурения отверстий.
Известно устройство для нагружения образца (патент РФ №1597685, кл. G01N 3/32, 1988), содержащее основание из ферромагнитного материала и размещенные на нем упор с электромагнитным фиксатором, предназначенным для связи его с основанием, толкатель, один конец которого связан с упором резьбовым соединением с гайкой, механизм нагружения, выполненный в виде полого корпуса с электромагнитным фиксатором, предназначенным для связи его с основанием, расположенных в корпусе электромагнитных катушек, предназначенных для попеременного подключения к источнику тока, якоря, установленного между электромагнитными катушками, и подпружиненное нагружающее устройство, установленное на другом конце толкателя с возможностью осевого перемещения и предназначенное для взаимодействия с образцом.
Недостаток устройства состоит в том, что на нем испытания проходят только при ступенчатом изменении нагрузки без механической обработки образца путем бурения отверстий.
Известно устройство для нагружения образца (патент РФ №1707504, кл. G01N 3/32, 1992), принимаемое за прототип. Устройство содержит основание из ферромагнитного материала и размещенные на нем упор с электромагнитным фиксатором, предназначенным для связи его с основанием, толкатель, один конец которого связан с упором резьбовым соединением с гайкой, механизм нагружения, выполненный в виде полого корпуса с электромагнитным фиксатором, предназначенным для связи его с основанием, расположенных в корпусе электромагнитных катушек, предназначенных для попеременного подключения к источнику тока, якоря, установленного между электромагнитными катушками, электропривода вращения в виде расположенного в якоре ротора, закрепленного на толкателе, и подпружиненное нагружающее устройство, установленное на другом конце толкателя с возможностью осевого перемещения и предназначенное для взаимодействия с образцом. Устройство нагружает образец как ступенчатой, так и монотонно изменяющейся нагрузкой.
Недостаток устройства состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при механической обработке образца путем бурения отверстий с плавным и ступенчатым изменением усилия поджатия буровой коронки. Это не позволяет моделировать техногенное внедрение, например, в элементы горного массива и исследовать закономерности изменения энергозатрат на бурение в зависимости от величины и характера изменения прижимающего усилия, действующего на буровую коронку.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения испытаний при механической обработке образцов путем бурения отверстий с плавным и ступенчатым изменением усилия поджатия буровой коронки.
Технический результат достигается тем, что устройство для нагружения образца, содержащее основание из ферромагнитного материала и размещенные на нем упор с электромагнитным фиксатором для магнитного соединения с основанием, толкатель, один конец которого связан с упором резьбовым соединением с гайкой, механизм нагружения, выполненный в виде полого корпуса с электромагнитным фиксатором для магнитной фиксации его на основании, расположенных в корпусе электромагнитных катушек, предназначенных для попеременного подключения к источнику тока, якоря, установленного между электромагнитными катушками, электропривода вращения в виде расположенного в якоре ротора, закрепленного на толкателе, и подпружиненное нагружающее устройство, установленное на другом конце толкателя с возможностью осевого перемещения и предназначенное для взаимодействия с образцом, согласно изобретению, гайка резьбового соединения связана с упором и с толкателем фиксаторами, а нагружающее устройство выполнено в виде буровой коронки, установленной с возможностью вращения совместно с толкателем.
Применение буровой коронки на конце толкателя и фиксаторы на гайке позволяют использовать вращение толкателя для осуществления бурения с плавным или ступенчатым изменением усилия поджатия коронки, что в прототипе неосуществимо и составляет технический результат.
На чертеже представлена схема устройства.
Устройство для нагружения образца содержит основание 1 из ферромагнитного материала и размещенные на нем упор 2 с электромагнитным фиксатором 3 для магнитной фиксации его на основании 1, толкатель 4, один конец которого связан с упором резьбовым соединением с гайкой 5, механизм нагружения, выполненный в виде полого корпуса 6 с электромагнитным фиксатором 7 для магнитной фиксации его на основании 1, расположенных в корпусе электромагнитных катушек 8, 9, предназначенных для попеременного подключения к источнику тока, якоря 10, установленного между электромагнитными катушками 8, 9, электропривода вращения в виде расположенного в якоре ротора 11, закрепленного на толкателе 4, и подпружиненное нагружающее устройство 12, установленное на другом конце толкателя 14 с возможностью осевого перемещения и предназначенное для взаимодействия с образцом 13.
Гайка 5 резьбового соединения связана с упором 2 и с толкателем 4 фиксаторами 14, 15. Нагружающее устройство 12 выполнено в виде буровой коронки, установленной с возможностью вращения совместно с толкателем 4.
Возможность вращения колонки совместно с толкателем обеспечивается скользящей шпонкой 16. Отсутствие вращения якоря 10 обеспечивается скользящей шпонкой 17. Поджатие коронки 12 к образцу 13 поддерживается пружиной 18.
Устройство работает следующим образом.
При выключенном фиксаторе 14 и включенных фиксаторах 3, 7, 15 и включенной электромагнитной катушке 9 приводят во вращение ротор 11 электропривода и через шпонку 16 вращают буровую коронку 12 с усилием поджатия, поддерживаемым пружиной 18. Для плавного изменения прижимающей нагрузки выключают фиксаторы 7, 15 и включают фиксатор 15, в результате чего гайка 5 прекращает вращение, толкатель 4 перемещается в осевом направлении вместе с корпусом 6 и через пружину 18 изменяет усилие поджатия буровой коронки 12 к образцу 13. Для ступенчатого изменения поджимающей нагрузки включают фиксатор 7, выключают фиксатор 3, выключают катушку 9 и включают катушку 8, в результате чего якорь 10 вместе с упором 2 и толкателем 4 ступенчато перемещаются вдоль оси толкателя и через пружину 18 ступенчато изменяют усилие поджатия коронки 12 к образцу 13. Действуя таким образом, проводят механическую обработку образца и исследуют экономичные режимы бурения. При выключенном приводе вращения устройство проводит силовые испытания с плавным или ступенчатым нагружением образца с передачей нагрузки через буровую коронку.
Наряду с испытанием образцов, устройство эффективно при бурении отверстий в труднодоступных местах и во вредных средах, когда недопустимо присутствие человека.
Устройство обеспечивает испытания в новых условиях - при механической обработке образцов путем бурения отверстий с плавным и ступенчатым изменением усилия поджатия буровой коронки.