МАЯТНИКОВЫЙ КОПЕР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ УДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ
IMPACT PENDULUM-TYPE TESTING MACHINE FOR TESTING SAMPLES UNDER SHOCK LOADING

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (патент РФ №1518716, кл. G01N 3/30, 1988), содержащий станину, установленные на ней колесо, радиально закрепленный на колесе маятник, состоящий из жесткой штанги и упругой консольной пластины с грузом на конце, ударник, размещенный на штанге, захват для образца, установленный на станине.
Недостатком копра является отсутствие возможности испытаний при действии сжимающих и сдвигающих усилий. Испытания проводятся при действии только сжимающей нагрузки.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (патент РФ №1594377, кл. G01N 3/34, 1990), содержащий станину, установленные на ней колесо, радиально закрепленный на колесе маятник, состоящий из жесткой штанги и упругой консольной пластины с грузом на конце, ударник, размещенный на штанге, вторую штангу, соединенную с колесом, захват для образца, установленный на второй штанге.
Недостаток копра также состоит в невозможности испытаний сжимающими и сдвигающими нагрузками. Действуют только сжимающие нагрузки.
Известен маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении (патент РФ №2051365, кл. G01N 3/34, 1993), принимаемый за прототип. Копер содержит станину, установленные на ней колесо, радиально закрепленный на колесе маятник, состоящий из жесткой штанги и упругой консольной пластины с грузом на конце, ударник, размещенный на штанге, вторую штангу, соединенную с колесом, захват для образца, установленный на второй штанге с возможностью перемещения, направляющую для осевого перемещения и поворота второй штанги, фиксатор перемещения и фиксатор поворота второй штанги. Копер создает не только сжимающие, но и совместно сжимающие и сдвигающие нагрузки.
Недостаток копра состоит в невозможности изменять направление действия сдвигающей нагрузки. Все нагружения проводятся при действии сдвигающей нагрузки только в одном направлении по длине образца. Осевая и сдвигающая нагрузки проводят определенную обработку поверхности и объема образца. В месте первого контакта воздействие максимальное, по мере перемещения ударника осевая и сдвигающая нагрузки уменьшаются и, соответственно, уменьшается эффект воздействия на образец. Это - частичная направленная обработка материала образца. Более полное воздействие создается, если от нагружения к нагружению направление действия сдвигающей нагрузки меняется. Обработка материала ударами становится симметричной по отношению к геометрии образца, анализ результатов с точки зрения зарождения и развития разрушения и энергонасыщения образца становится более достоверным. Но объем информации, получаемый при использовании данного копра, недостаточен для этих исследований.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем нагружении образца при изменении направления сдвигающей нагрузки.
Технический результат достигается тем, что маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении, содержащий станину, установленные на ней колесо, радиально закрепленный на колесе маятник, состоящий из первой жесткой штанги и упругой консольной пластины с грузом на конце, ударник, размещенный на первой штанге, вторую штангу, соединенную с колесом, захват для образца, установленный на второй штанге, направляющую для осевого перемещения и поворота второй штанги, фиксатор перемещения и фиксатор поворота второй штанги, согласно изобретению на конце второй штанги закреплена вилка, колесо расположено с зазором между зубьями вилки с возможностью кинематического взаимодействия с ними.
Вилка обеспечивает перемещение штанги в противоположных направлениях в зависимости от того, с каким из зубьев вилки взаимодействует колесо в момент сброса маятника. Это позволяет менять направление движения образца и тем самым менять напавление сдвигающей нагрузки, чем достигается технический результат.
На чертеже представлена схема копра.
Маятниковый копер для испытания образцов материалов при ударном нагружении содержит станину 1, установленные на ней колесо 2, радиально закрепленный на колесе маятник, состоящий из первой жесткой штанги 3 и упругой консольной пластины 4 с грузом 5 на конце, ударник 6, размещенный на первой штанге 3, вторую штангу 7 для взаимодействия с колесом 2, захват 8 для образца 9, установленный на второй штанге 7, направляющую 10 для осевого перемещения и поворота второй штанги 7, фиксатор перемещения 11 и фиксатор поворота 12 второй штанги 7.
На конце второй штанги 7 закреплена вилка 13, колесо 2 расположено с зазором между зубьями 14, 15 вилки 13 с возможностью кинематического взаимодействия с ними.
Колесо 2 может быть выполнено зубчатым, и тогда зубья 14, 15 выполняются в виде зубчатых реек. Направляющая 10 выполняется, например, в виде поворотной платформы. Фиксаторы 11, 12 выполняются электромагнитными.
Копер работает следующим образом.
Выключают фиксатор 12 и поворачивают направляющую 10 и штангу 7 в положение, при котором один из зубьев 14 или 15 входит в кинематическое взаимодействие с колесом 2. Включают фиксатор 12 и выключают фиксатор 11. Штанга 7 освобождается для осевого перемещения, колесо 2 поворачивается вместе с маятником 3, 4. Если колесо 2 находится в контакте с зубом 14, то штанга 7 перемещается вниз (по чертежу), если с зубом 15, то вверх (по чертежу). Ударник 6 наносит удар по образцу 9 и в момент удара на образце создается сжимающая и сдвигающая нагрузки в зоне удара. После удара упругая пластина 4 деформируется и создает повторные ударные нагружения с пропорциональным изменением скоростей приложения сжимающей и сдвигающей нагрузок до полного затухания амплитуды нагрузок. Направление сдвигающей нагрузки задается соединением колеса 2 с зубом 14 или с зубом 15. Для испытаний при приложении только сжимающей нагрузки вилку 13 устанавливают в положение, в котором колесо 2 не контактирует с зубьями 14, 15. В дальнейшем работа копра аналогична описанной выше. Для обеспечения контакта ударника 6 с образцом 9 в разных вариантах нагружения образец 9 перемещают вместе с захватом 8 вдоль штанги 7.
Копер позволяет проводить испытания в новых условиях - при создании сжимающей и сдвигающей нагрузок при изменении направления сдвигающей нагрузки.