УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ МАТЕРИАЛА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА ПРИ ЕГО КРУЧЕНИИ
DEVICE FOR MEASURING ANGULAR DEFORMATIONS OF CYLINDRICAL SAMPLE MATERIAL AT ITS TORSION

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при исследованиях механических свойств материалов.
Известны устройства для записи деформаций образцов и деталей, содержащие корпус, опорные и пишущий керны и сменный носитель записи, расположенный со стороны пишущего керна (Финк К. Измерение напряжений и деформаций / К. Финк, X. Рорбах. - М.: Машгиз, 1961. - 169-170 с.).
Недостаток этих устройств в том, что они не могут быть применены для измерения угловых деформаций материалов цилиндрических образцов при их кручении в условиях экстремально низких, высоких температур и (или) агрессивных сред, так как содержат электроприводы перемещения сменных носителей записи, которые не способны выполнять свои функции при наличии вышеуказанных условий испытаний.
Известно устройство для записи деформации материалов образцов, содержащее корпус, сменный носитель записи, планку, связанную с корпусом с укрепленными на ней опорным и пишущим кернами, причем опорный керн имеет возможность фиксации относительно исследуемой поверхности образца, а пишущий - касаться рабочей поверхности сменного носителя записи (Финк К. Измерение напряжений и деформаций / К. Финк, X. Рорбах. - М.: Машгиз, 1961. - 152-154 с.).
Недостаток и этого устройства в невозможности его использования в условиях экстремально низких, высоких температур и (или) агрессивных сред, поскольку оно содержит электропривод, не обладающий надежностью в указанных условиях.
Целью изобретения является обеспечение возможности измерения угловых деформаций материалов цилиндрических образцов при их кручении в широком диапазоне низких, высоких температур и (или) при наличии агрессивных сред.
Указанная цель достигается тем, что в составе корпуса имеется призма с возможностью ее опирания на цилиндрическую поверхность исследуемого образца, при этом планка консольно укреплена на корпусе и направлена параллельно оси образца и имеет вблизи крепления к корпусу опорный керн, а у своего свободного конца - пишущий керн, а сменный носитель записи имеет форму пластины, закрепленной на опорной призме, устанавливаемой на исследуемом образце без возможности ее смещения относительно образца в процессе деформации. Это обеспечивает угловое перемещение сменного носителя записи относительно опорного керна, пропорциональное угловой деформации образца на участке от опорного до пишущего кернов. То, что пишущий керн подается пружиной в сторону исследуемого образца, обеспечивает ему надежный контакт с рабочей поверхностью сменного носителя записи и, следовательно, возможность получения на ней царапины с длиной, пропорциональной угловой деформации образца при его кручении. Поскольку сменный носитель записи имеет форму пластины, имеется возможность измерения длины на нем царапины с требуемой точностью известными средствами измерений, например с помощью измерительных микроскопов.
Отсутствие в составе устройства электропривода, а также то, что все конструктивные элементы изготовлены из материалов, стойких к воздействию низких, высоких температур, а также агрессивных сред, обеспечивает возможность применения предлагаемого устройства в экстремальных температурных условиях и (или) при кислотных, щелочных или подобных воздействиях.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, закрепленное на исследуемом образце. На фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1. На фиг. 3 - вид А на фиг. 1.
Устройство для измерения угловых деформаций состоит из корпуса 1 и консольно закрепленной планки 2 с укрепленными на ней опорным керном 3, пишущим керном 4, плоской пружины 5 и сменного носителя записи 6, закрепленного на опорной призме 7. Корпус 1 имеет возможность опирания на цилиндрическую поверхность исследуемого образца и фиксации на ней с помощью винта 9. Пишущий керн 4 установлен в отверстии планки 2 с минимальным зазором и подается плоской пружиной 5 в сторону исследуемого образца, что обеспечивает пишущему керну надежный контакт с рабочей поверхностью сменного носителя записи 6. Сменный носитель записи 6 имеет форму пластины, закрепленной, например, с помощью винтов на опорной призме 7. Опорная призма 7 имеет хомут с винтом 8.
Предлагаемое устройство для измерения угловых деформаций работает следующим образом.
K
Корпус 1 фиксируется винтом 9 на исследуемом образце таким образом, что острие опорного керна 3 располагается в углублении на поверхности образца, предварительно выполненном слесарным способом. Опорная призма 7 со сменным носителем записи 6 устанавливается на исследуемый образец под пишущим керном 4 и закрепляется винтом 8. Затем к исследуемому образцу прикладывается нагрузка в виде крутящего момента Μ. Под действием нагрузки исследуемый образец испытывает кручение, в результате чего поворачивается опорная призма 7 со сменным носителем записи 6 относительно корпуса и опорного керна, при этом пишущий керн 4 оставляет на сменном носителе записи 6 царапину. После испытания опорную призму 7 снимают с исследуемого образца, а сменный носитель записи 6 - с опорной призмы. Далее измеряют длину царапины С на поверхности сменного носителя записи 6, например, с помощью большого инструментального микроскопа БМИ-1.
Искомое значение угловой деформации материала исследуемого цилиндрического образца, например, угол закручивания φ определяют по формуле:
,
где С - длина царапины, оставленная пишущим керном;
D - расстояние от оси исследуемого цилиндрического образца до рабочей поверхности сменного носителя записи.