МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к испытательной технике и применяется для механических испытаний строительных материалов, в частности бетонов, на сжатие и растяжение.
Известна испытательная машина для механических испытаний бетонов на трещиностойкость, содержащая загружающее устройство, нагружающий силоизмерительный шток, датчик перемещения, опорную плиту с шарнирной и роликовыми опорами (ГОСТ 29167-91).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому техническому решению является машина испытательная для механических испытаний строительных материалов на сжатие, включающая нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения, тензоэлектрического датчика силы, представляющего собой устройство, непосредственно соприкасающееся с опорной поверхностью испытываемого образца материала и состоящее из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы, соединенных с блоком измерения силы, выходы которого подключены к ЭВМ, датчик перемещения подвижной плиты, блок-систему управления нагруженном или перемещением подвижной плиты, подключенную к ЭВМ (RU №2249809, G01N 3/08, 10.04.2005).
Приведенные выше испытательные машины позволяют производить механические испытания строительных материалов только на сжатие.
Перед авторами стояла задача создания испытательной машины для механических испытаний строительных материалов с расширенными функциональными возможностями, которая позволяла бы производить испытания строительных материалов на сжатие с одновременным растяжением.
Технический результат достигается тем, что машина испытательная для механических испытаний строительных материалов, включающая нагружающее устройство, состоящее из станины, колонн, траверсы, подвижной и неподвижной плит сжатия, силового привода нагружения, датчика перемещения подвижной плиты, датчиков силы, соединенных с блоком измерения силы, выход которого соединен с первым входом ЭВМ, второй вход которой соединен с выходом блока регистрации перемещений, содержит силовую раму, установленную на опорах между подвижной и неподвижной плитами, охватывающую колонны, к силовой раме прикреплены захваты для образца и гидроцилиндр, на двух противоположных сторонах силовой рамы установлены шкивы, ось одного шкива жестко соединена с силовой рамой, а ось второго шкива соединена с силовой рамой с возможностью горизонтального перемещения с приводом от гидроцилиндра, через шкивы проходит трос, одним концом соединенный с захватом через дополнительный датчик силы, а другим концом соединенный с противоположным захватом, измерительную систему, состоящую из измерительных рамок на четырех подпружиненных ножках каждая, к которым жестко прикреплены индуктивные измерители, выходы которых соединены с соответствующими входами блока регистрации перемещений, две шаровые опоры для установки образца между подвижной и неподвижной плитами, а вход-выход ЭВМ соединен с блоком управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторыми выходами блока измерения силы и блока регистрации перемещений, второй вход блока управления соединен через блок управления гидроцилиндром с гидроцилиндром, третий выход блока управления соединен с силовым приводом нагружения.
Благодаря конструкции силовой рамы и захватов обеспечивается равномерность приложения усилия на торце образца. Равномерности удается достичь включением в систему гибкой связи (троса), влекущей за собой практически полное отсутствие изгибающих моментов, вызванных внецентренностью приложения нагрузки и неоднородностью образца.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид испытательной машины, на фиг.2 изображен вид сверху, на фиг.3 изображен образец с измерительной системой.
На фигурах 1, 2, 3 позициями обозначено:
1 - станина;
2 - колонны;
3 - траверса;
4 - нижняя подвижная плита;
5 - верхняя неподвижная плита;
6 - силовой привод нагружения;
7 - датчик перемещения;
8 - датчики силы;
9 - дополнительный датчик силы;
10 - силовая рама;
11 - захваты;
12 - измерительные рамки;
13 - индуктивные измерители;
14 - шаровые опоры;
15 - гидроцилиндр;
16 - блок управления гидроцилиндром;
17 - блок измерения силы;
18 - блок регистрации перемещений;
19 - блок управления;
20 - ЭВМ;
21 - образец;
22 - подпружиненные ножки;
23 - трос;
24 - опоры;
25 - первый шкив;
26 - второй шкив.
В состав заявляемой машины входят: (фиг.1) нагружающее устройство, состоящее из станины 1, колонн 2, траверсы 3, нижней подвижной плиты 4, верхней неподвижной плиты 5, силового привода нагружения 6 (электрогидравлического или электромеханического), датчика перемещения 7, датчиков силы 8, дополнительного датчика силы 9 (фиг.2), силовой рамы 10 (фиг.1), установленной на опорах 24 между нижней подвижной плитой 4 и верхней неподвижной плитой 5, охватывающей колонны 2, к силовой раме 10 прикреплены захваты 11 (фиг.2, 3) для образца и гидроцилиндр 15 (фиг.2), измерительная система, состоящая из измерительных рамок 12 (фиг.3) на четырех подпружиненных ножках 22 каждая, к которым жестко прикреплены индуктивные измерители 13, выходы которых соединены с входами блока регистрации перемещений 18, выход которого соединен с входом ЭВМ 20 (фиг.1), другой вход которой соединен с выходом блока измерения силы 17, входы которого соединены с датчиками силы 8 и с дополнительным датчиком силы 9 (фиг.2), а второй выход блока измерения силы 17 соединен с первым входом блока управления 19 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47), второй вход которого соединен с вторым выходом блока регистрации перемещений 18, другой вход которого соединен с датчиком перемещения 7, вход-выход блока управления 19 соединен с третьим входом ЭВМ 20, второй выход блока управления 19 соединен с входом блока управления гидроцилиндром 16 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47), выход которого соединен с гидроцилиндром 15 (фиг.2), третий выход блока управления 19 соединен с силовым приводом нагружения 6, две шаровые опоры 14 (фиг.3) для установки образца 21 между подвижной 4 и неподвижной 5 плитами, на силовой раме 10 (фиг.2) установлены шкивы 25, 26, ось шкива 25 жестко соединена силовой рамой 10, а ось второго шкива 26 соединена с силовой рамой 10 с возможностью горизонтального перемещения с приводом от гидроцилиндра 15, через шкивы 25, 26 проходит трос 23, одним концом соединенный с захватом 11 через дополнительный датчик силы 9, а другим концом соединенный с противоположным захватом 11.
Заявляемая испытательная машина работает следующим образом.
При испытаниях образцов в условиях плоского напряженного состояния на образце 21, представляющем собой плиту 400×400, закрепляются захваты 11, и динамометрическим ключом производится затяжка болтов. Затем устанавливаются измерительные рамки 12 на четырех подпружиненных ножках 22 каждая (на поверхности образца 21 заранее подготавливаются 16 отверстий на расстоянии 100 мм). В предусмотренные в ножках 22 отверстия устанавливаются восемь индуктивных измерителей 13. Предварительно собранный образец 21 устанавливается на шаровых опорах 14 в испытательной машине, к захватам 11 прикрепляется трос 23 силовой рамы 10. Нагружение образца 21 производится за счет сжатия в вертикальном направлении и растяжением в горизонтальном направлении гидроцилиндром 15 через шкивы 25, 26 с помощью троса 23. Паразитные изгибающие моменты за счет внецентренности приложения нагрузки нивелируются в вертикальном направлении шаровыми опорами 14, а в горизонтальном - низкой изгибной жесткостью троса 23. В обоих направлениях усилие контролируется датчиками силы 8 и 9. Удлинения образца 21 фиксируются индуктивными измерителями 13. Вся информация об измерениях через блок измерения силы 17, блок регистрации перемещений 18 поступает на ЭВМ 20 для управления процессом нагружения образца 21 через блок управления 19 и блок управления гидроцилиндром 16.
Таким образом, удается производить испытания строительных материалов на сжатие с одновременным растяжением.