МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ

Предполагаемая полезная модель относится к области испытательной техники, более конкретно, к исследованию прочностных свойств твёрдых материалов путём приложения к ним растягивающих или сжимающих статических нагрузок. Преимущественная область применения механические испытания материалов на растяжение.
Известны испытательные машины растяжения с гидравлическим приводом прежних лет выпуска с маятниковым либо торсионным силоизмерителями /1/, использующие для записи диаграммы растяжения испытываемого образца диаграммный аппарат барабанного типа. Количество эксплуатируемых до настоящего времени таких испытательных машин только в РФ составляет несколько тысяч единиц.
Принцип действия маятникового и торсионного силоизмерителей 121 заключается в том, что параллельно с нагружающим цилиндром испытательной машины рабочая жидкость по гидролинии поступает в силоизмерительный цилиндр (по принципу сообщающихся сосудов), плунжер которого так же, как и плунжер нагружающего цилиндра, nepeWeщается на величину, пропорциональную увеличению объёма рабочей жидкости в цилиндрах, а следовательно, на величину, пропорциональную развиваемой испытательной машиной нагрузке.
В случае маятникового силоизмерителя плунжер силоизмерительного цилиндра через передаточные рычаги или непосредственно вращает маятник, который в свою очередь поворачивает стрелку шкалы нафузок силоизмерителя, а в случае торсионного силоизмерителя вместо маятника в точке вращения последнего закреплён стержень, один конец которого неподвижен, а второй оснащён измерительным рычагом (торсионом), связанным с плунжером силоизмерительного цилиндра таким образом, что перемещающийся плунжер закручивает торсион. Угол закручивания торсиона преобразуется в пропорциональный ему угол поворота рабочей стрелки шкалы нагрузок, а следовательно, в воспринимаемое оператором значение нагрузки на образце.
Изменение диапазонов измеряемых нагрузок осуществляется посредством переключения силоизмерительных цилиндров, имеющих различную площадь.
Как маятниковый, так и торсионный силоизмерители имеют сложную, как правило, не унифицированную конструкцию, что затрудняет их ремонт и наладку.
Барабанные диаграммные аппараты /2, 3/, применяемые на испытательных машинах такого класса, чаще всего используют автокомпенсационный способ измерения. Основным недостатком самописцев отечественного производства является наличие целого ряда оригинальных конструкций, не унифицированных между собой, зачастую имеющих технические характеристики, не удовлетворяющие требованиям современных стандартов по метрологии. Самописцы, которыми комплектовались зарубежные испытательные машины, из-за отсутствия комплектующих изделий трудно восстановимы.
Аналогами предполагаемой полезной модели являются испытательные машины с гидравлическим приводом как однозонные, так и двухзонные, с маятниковым или торсионным силоизмерителями и диаграммным аппаратом барабанного типа как отечественного, так и зарубежного производства /1/, имеющие идентичное построение системы измерения и записи параметров нагружения.
ляется при помощи потенциометра, встроенного в узел шкалы силоизмерителя и запитанного постоянным током, а по координате деформации - при помощи навесного тензометра. Запись диаграммы «нафузкаперемещение не производится из-за отсутствия преобразователя перемещения активного захвата в пропорциональный перемещению электрический сигнал.
Недостатками аналога являются сложность конструкции силоизмерителя и значительная погрешность измерения и записи параметров нагружения.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение точности измерения и записи параметров нагружения при модернизации испытательных машин с маятниковым и торсионным силоизмерителями и диаграммным аппаратом барабанного типа.
Эта цель достигается за счёт того, что к выходу усилителя сигнала датчика давления, встроенного в полость нагружающего цилиндра либо в магистраль рабочего высокого давления таким образом, что на его измерительную мембрану воздействует давление рабочей жидкости, подключён один из входов графопостроителя, другой вход которого при записи диаграммы «нагрузка-деформация через коммутатор соединён с выходом усилителя сигнала датчика деформации образца либо при записи диаграммы «нагрузка-перемещение с выходом усилителя сигнала датчика перемещения активного захвата, корпус датчика перемещения жёстко закреплён на траверсе испытательной машины либо другой её неподвижной части, сердечник датчика перемещения соединён с соосным ему штоком с закреплённым на нём флажком, служащим для установки сердечника датчика перемещения в начальное, близкое к нулевому, положение при упоре флажка в ограничитель, закреплённый на траверсе испытательной машины или другой её неподвижной части, при этом шток с флажком установлен в цанговом зажиме, закреплённом на кронштейне, соединённом с нижней траверсой реверсора либо с активным захватом испытательной машины, а для измерения величины нагрузки, деформации образца и перемещения активного захвата испытательной машины параллельно входам графопостроителя через коммутатор подключён АЦП, своим выходом соединённый с цифровым индикатором.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором в качестве примера представлена двухзонная испытательная машина, оснащённая предлагаемыми средствами измерения и записи диаграммы растяжения.
Испытательная машина 1 оснащена датчиком 2 силы в виде тензорезисторного датчика давления, встроенного в рабочую полость нагружающего цилиндра 3 таким образом, что на его измерительную мембрану воздействует давление рабочей жидкости, а так же датчиком 4 перемещения активного захвата 5, корпус которого с размещёнными в нём обмотками возбуждения и измерительной жёстко закреплён на траверсе 6 испытательной машины 1, а сердечник 7 соединён с верхней 8 или нижней 9 траверсой реверсора (на рисунке показано - с нижней), и датчиком 10 деформации, навешенным на испытываемый образец 11. Аппаратура измерения и записи параметров нагружения включает в себя усилители 12, 13 и 14 сигналов датчиков 2, 4 и 10 силы, перемещения и деформации, соответственно, при этом выход усилителя 12 канала нагрузки подключён непосредственно ко входу «У графопостроителя 15, усилители 13 и 14 каналов перемещения и деформации соединены со входом «X графопостроителя 15 через коммутатор 16, а для измерения параметров нагружения выходы усилителей 12, 13 и 14 через коммутатор 17 подключены ко входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 18, своим выходом соединенного с цифровым индикатором 19,
сердечник 7 соединён со штоком 21, имеющем флажок 22, и закреплённом в цанговом зажиме 23, установленном на кронштейне 24, соединённом с нижнейтраверсой 9 реверсора. Установка сердечника 7 датчика 4 перемещения в положение, при котором его выходной сигнал близок к нулевому значению, осуществляется перемещением за счёт проскальзывания щтока 21 в цанговом зажиме 23 вниз до упора флажка 22 в ограничитель 25, закреплённый на траверсе 6 испытательной машины 1 или другой её неподвижной части. В случаях наличия остаточного сигнала на выходе датчика 4 перемещения окончательная балансировка канала измерения перемещения производится на входе усилителя 13 подачей напряжения смещения требуемой полярности.
В случае однозонных испытательных машин растяжения, у которых нагрузка создаётся нагружающим цилиндром, расположенном в основании машины по оси её симметрии соосно с захватными устройствами для испытываемых образцов, либо двумя запараллеленными цилиндрами, плунжеры которых являются продолжением колонн, и, таким образом, имеющих подвижную траверсу, отличие заключается только в месте закрепления сердечника датчика перемещения: в первом случае он крепится к плунжеру нагружающего цилиндра или к активному захвату, а во втором - к подвижной траверсе или активному захвату.
Испытательная машина 1 работает следующим образом.
После очередного испытания образца 11 на разрыв плунжер 20 нагружающего цилиндра 3 может находиться в различных положениях относительно своего начального «нулевого положения. Для записи диаграммы «нагрузка-перемещение необходимо либо вывести плунжер 20 нагружающего цилиндра 3 в начальное положение, либо обнулить канал измерения перемещения, чтобы диаграмма растяжения была  записана с нулевых значений нагрузки и перемещения, т.е. из начала координат. Поскольку для возвращения плунжера 20 нагружающего цилиндра 3 в исходное положение требуется значительное время, особенно в случае
большегрузных испытательных машин, более рациональным является второй вариант - обнуление канала измерения перемещения вышеизложенным способом.
После обнуления канала измерения перемещения испытываемый образец 11 нафужается силой, создаваемой рабочей жидкостью, поступающей в полость нагружающего цилиндра 3 от насосноаккумуляторной станции. При записи диаграммы «нагрузка-деформация на образец И устанавливается датчик 10 деформации и коммутатором 16 ко входу «X графопостроителя 15 подключается выход усилителя 14 канала измерения деформации, при этом коммутатором 17 на индикатор 19 может быть выведен любой из параметров: нагрузка, деформация или перемещение, а при записи диаграммы «нагрузка-перемещение коммутатором 16 ко входу «X графопостроителя 15 подключается выход усилителя 13 канала измерения перемещения.
Предлагаемую полезную модель отличает простота конструкции и высокая точность измерения параметров нагружения и записи диаграммы растяжения, с помощью которой определяются механические характеристики испытываемых материалов. Её реализация возможна полностью из стандартных высокоточных узлов, включая тензорезисторные датчики давления и деформации, трансформаторные и индуктивные датчики перемещения, графопостроители и электронные компоненты (усилители, АЦП, индикаторы и др.).
D Щ
ИСПОЛЬЗОВАНПЫЕ ИСТОЧНИКИ:
2.Испытательная техника, справочник под ред. В.В. Клюева, кн. 1, М., «Машиностроение, 1982, с. 336-350, 433-440.
3.Испытательные машины и стенды, сводный каталог, М., Онтиприбор, 1967.
4.Машины и приборы для измерения механических величин и испытательная техника, каталог, вып. 2, М., ЦНИИТЭИ, 1978, с. 31-33. Авторы: -  ,,. /L, Роженцев B.C. Мараховский В.И. Ткаченко А.Н. Семёнов В.Ф.