СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ
STAND FOR IMPACT TESTING OF SPECIMENS

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов, преимущественно горных пород, на прочность.
Известен стенд для испытания образцов материалов на ступенчатое воздействие ударной нагрузки (патент SU № 1633333, опубл. 07.03.1991), содержащий основание, установленную на нем направляющую, разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, размещенную в направляющей, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, захват для образца, взаимодействующий со штангой.
Недостатком стенда является то, что захват жестко закреплен на штанге. Это не позволяет нагружать отдельные участки поверхности образца. Образец нагружается по всей поверхности одновременно.
Известен стенд для динамических испытаний образцов материалов на прочность (патент SU № 1597672, опубл. 07.10.90), содержащий основание, установленную на нем направляющую, разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, размещенную в направляющей, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, захват для образца, взаимодействующий со штангой.
Конструктивными недостатками является жесткое закрепление захвата на штанге, поэтому при испытаниях образец нагружается только по всей поверхности без возможности нагружать отдельные участки его поверхности и только в условиях одноосного напряженного состояния.
Известен стенд для динамических испытаний образцов (патент SU № 1173240, опубл. 15.08.1985), содержащий основание, установленную на нем направляющую, разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, размещенную в направляющей, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, захват для образца, взаимодействующий со штангой.
Недостатком является жесткое закрепление захвата на штанге, что приводит к ограничению технологических возможностей стенда - не позволяют нагружать отдельные участки поверхности образца и не обеспечивают испытания образца, находящегося при плоском напряженном состоянии.
Известен стенд для динамических испытаний образцов (патент SU № 1629816, опубл. 23.02.1991), содержащий основание, установленную на нем направляющую, разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, размещенную в направляющей, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, захват для образца, взаимодействующий со штангой.
Недостатком является то, что захват закреплен на штанге жестко, поэтому испытания образца, находящегося в обжатом состоянии при нагружении отдельных участков поверхности неосуществимы.
Известен стенд для динамических испытаний образцов (патент SU № 1696959, опубл. 07.12.1991) принятый за прототип, который содержит основание, установленную на нем направляющую, разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, размещенную в направляющей, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, захват для образца, взаимодействующий со штангой.
Недостатком является жесткое соединение захвата со штангой, но на пути его движения установлены упоры с грузами.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей стенда при нагружении как фиксированных и произвольно задаваемых участков поверхности как необжатого, так и обжатого образца.
Технический результат достигается тем, что дополнительно установлена платформа, которая закреплена на основании перпендикулярно оси штанги, на ней установлен захват с возможностью перемещения по платформе, на захвате закреплены устройства для бокового обжатия образца по количеству направлений обжатия, на платформе установлен фиксатор положения захвата, а на штанге установлен ударник.
Стенд поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - общий вид устройства, где:
1 - основание;
2 - направляющая;
3 - маховик;
4 - привод вращения;
5 - штанга;
6 - ролик фрикционного приспособления;
7 - рычаг фрикционного приспособления;
8 - захват;
9 - образец;
10 - платформа;
11 - фиксатор захвата на платформе;
12 - ударник;
13 - винт;
14 - привод винта;
15 - обжимающая площадка;
16 - опора.
Стенд для ударных испытаний образцов (фиг. 1) включает основание 1, на котором установлена направляющая 2, при помощи опор 16. Разгонное закреплено на опоре 16 и состоит из маховика 3 с приводом вращения 4. Штанга 5 установлена с возможностью перемещения в направляющей 2. Фрикционное приспособление закреплено на опоре 16 и состоит из ролика 6, который закреплен с возможностью перемещения в направлении штанги 5 на рычаге 7. На штанге 5 установлен с возможностью перемещения ударник 12.
На основании 1 перпендикулярно оси штанги 5 закреплена платформа 10. Платформа 10 выполнена из металла, на поверхности которой по периметру намотан электрический провод с возможностью подключения к электропитанию, являющиеся фиксатор захвата на платформе11. Захват 8 выполнен из металла, установлен на платформе 10 с возможностью перемещения. Образец 9 закреплен в захвате 8 при помощи устройств для бокового обжатия образца, которые состоят из обжимающих площадок 15, связанных с ними винтов 13 и приводов винтов 14.
Стенд работает следующим образом. Устанавливают образец 9 на захвате 8 и создают заданное обжатие образца, для чего приводами винтов 14 вращают винты 13 и обжимающими площадками 15 прикладывают заданные нагрузки к поверхности образца по заданным направлениям. Устанавливают захват 8 с образцом 9 в заданное положение на поверхности платформы 10 и фиксируют его фиксатором захвата на платформе 11 путем включения обмотки фиксатора в электрическую сеть. Включают привод 7 фрикционного приспособления 7 и роликом фрикционного приспособления 6 поджимают штангу 5 к маховику 3 до их фрикционного взаимодействия. Штанга 5 перемещается вдоль направляющей 2 и ударником 12 наносит удар по поверхности образца 9 в заданном участке его поверхности. Повторный удар по новому заданному участку на поверхности образца наносят после изменения положения захвата 8 на платформе 10, для чего выключают фиксатор захвата на платформе 11, смещают захват 8 в новое положение и вновь включают фиксатор захвата на платформе 11. При необходимости меняют обжатие образца, как описано выше. Для испытаний необжатого образца устройство для бокового обжатия образца не используют. Величину ударного импульса регулируют скоростью разгона маховика 3 и массой ударника 12. Пятно контакта ударника с поверхностью образца задают конструкцией ударника 12.
Предлагаемый стенд обеспечивает проведение испытаний при нагружении как фиксированных, так и произвольно задаваемых участков поверхности как необжатого, так и обжатого образца, что расширяет технологические возможности стенда. Расположение мест приложения ударных импульсов, их величина, интервалы между ними, уровень обжимающих нагрузок и другие параметры существенно влияют на энергозатраты при отбойке, что возможно исследовать на предлагаемом стенде, имеющем соответствующие технологические возможности.