СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СЕТОК И СЕТОЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ НА РАСТЯЖЕНИЕ ВО ВСЕХ НАПРАВЛЕНИЯХ СЕТОЧНОГО ПЛЕТЕНИЯ
BENCH FOR TESTING GRIDS AND GRID PANELS FOR STRETCHING IN ALL DIRECTIONS OF A GRID WEAVING

Предлагаемое изобретение относится к области механических испытаний и предназначено для определения прочности сеток и сеточных панелей габионных конструкций и систем укрепления при растяжении изделий во всех направлениях сеточного плетения.
Известен широкий класс испытательных механических стендов на растяжение, разработанных отечественными и зарубежными фирмами: Instron, Zwick, ОАО «Точприбор», Компания «Метротекс» и др. Основу всех испытательных стендов составляют: нагружающие устройства и измерительные приборы. Нагрузка на исследуемый образец передается через зажимы, в которых образец закреплен. В большинстве машин один из зажимов закреплен неподвижно, а второй подвижный - за счет перемещения создает необходимую нагрузку. Машины нового поколения оснащены современными системами прецизионной гидравлики и электроники, компьютерной техникой и прикладными программами.
Недостатком перечисленных стендов является отсутствие в их составе устройств, позволяющих проводить испытания сеточных конструкций.
Для проведения испытаний указанных изделий ООО «ГАБИОНЫ МАККАФЕРРИ СНГ» предлагает использовать устройство, описанное в стандарте СТО 42873191-001-2009 (с.37-38). В качестве стенда для проведения испытаний сеточных панелей на растяжение рекомендуется универсальная разрывная машина FP 100/1 немецкой фирмы «VEB Thuringer Industriewerk», предназначенная для измерений силы и перемещения при механических испытаниях образцов, а в качестве зажимного устройства - специальная рама для жесткого закрепления сеточных панелей со всех четырех сторон.
Недостатком стенда являются его ограниченные возможности, позволяющие производить измерение прочности образца только вдоль и поперек плетения сетчатой панели. Кроме того из-за жесткого закрепления образца в зажимном устройстве испытания не позволяют полно и точно имитировать штатные условия нагружения изделия.
Известен стенд для испытания стропов на растяжение по пат. RU №2035379, кл. G 01М 17/00, опубл. 20.05.1995, который по технической сущности является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения. Стенд содержит горизонтальную станину с направляющими, силовой гидроцилиндр для нагружения испытуемых стропов, установленный на станине, зажимное устройство для закрепления стропов, свободный конец которых соединен с кареткой, установленной с возможностью передвижения по направляющим станины от силового гидроцилиндра. Стенд также оснащен пультом управления гидроцилиндром и измерительными приборами.
Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности стенда, позволяющие производить испытания образца на растяжение только в продольном направлении. Кроме того зажимное устройство стенда не предусмотрено для закрепления в нем сеточных панелей.
По сравнению с прототипом предлагаемая установка позволяет проводить испытания сеток и сеточных панелей на растяжение во всех направлениях сеточного плетения.
Для решения задачи используется следующая совокупность существенных признаков: стенд для испытания сеток и сеточных панелей на растяжение во всех направлениях сеточного плетения, (содержащий, так же как и прототип, горизонтальную станину с направляющими полозьями, устройство горизонтального нагружения в виде горизонтальной тяги, соединенной с силовым гидроцилиндром, установленным на станине в направлении ее продольной оси, первое зажимное устройство, установленное на направляющих полозьях станины, систему управления гидроцилиндром и контрольно-измерительную аппаратуру) в отличие от прототипа стенд дополнительно снабжен вторым зажимным устройством, выполненным в виде неразъемной рамы с равномерно размещенными по ее периметру зажимами, при этом неразъемная рама установлена в горизонтальном положении на вертикальных несущих стойках металлического каркаса, закрепленного в горизонтальной станине, и устройством вертикального нагружения, расположенным внутри каркаса в направлении его центральной продольной оси и состоящим из вертикальной тяги, нижним концом соединенной через тросо-блочную систему с силовым гидроцилиндром, и съемного диска, соединенного с верхним концом вертикальной тяги с возможностью его размещения на верхней поверхности испытуемого сеточного образца. При этом первое зажимное устройство выполнено в виде разъемной рамы, одна из поперечных балок которой, соединенная через горизонтальную тягу с гидроцилиндром, выполнена с возможностью резьбового крепления к продольным балкам рамы, а вторая поперечная балка - выполнена с возможностью резьбового крепления к траверсе горизонтальной станины. Для обеспечения равномерного распределения действующей на образец горизонтальной нагрузки за счет исключения сжатия боковой кромки испытуемого образца во время его продольного натяжения, зажимы продольных балок первого зажимного устройства выполнены с возможностью продольного перемещения по направляющим полозьям. Для обеспечения возможности проведения испытаний сеточных панелей на воздействие внешних механических факторов (например, воздействие корчехода), которые могут возникнуть в процессе эксплуатации габионных конструкций, стенд дополнительно снабжен съемным анкером, выполненным с возможностью закрепления на горизонтальной станине в центре первого зажимного устройства (разъемной рамы). Для расширения ассортимента испытуемых сеточных конструкций за счет возможности закрепления образцов с различными размерами ячеек, зажимы в зажимных устройствах выполнены с возможностью регулируемо-фиксированной установки. Для обеспечения возможности измерения усилий, создаваемых при нагружении образца, контрольно-измерительная аппаратура стенда оснащена тензодатчиками, а для измерения линейных перемещений - датчиками линейных перемещений (акселерометрами), установленными в горизонтальной и вертикальной тягах. Для визуализации и сохранения результатов проведенных испытаний контрольно-измерительная аппаратура оснащена вычислительным устройством с монитором и цифровым контроллером. Для обеспечения возможности закрепления сеточного образца во втором зажимном устройстве (неразъемной раме) стенд оборудован наклонной лестницей, соединенной с огороженной с внешней стороны площадкой, смонтированной по периметру второго зажимного устройства..
Сущность предлагаемого изобретения заключается в создании установки, позволяющей проводить испытания сеток и сеточных панелей габионных конструкций и систем укрепления на растяжение во всех направлениях сеточного плетения. Стенд предназначен для проведения контрольных, приемочных и специальных испытаний указанных изделий на действие статических нагрузок в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Целью подобных испытаний является выяснение реакции объекта на условия эксплуатации, сопоставимые или превышающие реальные режимы, в том числе на условия, которые могут привести к разрушению сеток (продавливанию, разрыву и срезу).
Структурно предлагаемый стенд состоит из следующих основных технологически связанных между собой узлов: неподвижного опорного основания для закрепления испытуемых сеточных образцов; устройств, имитирующих нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях сеточного плетения, и контрольно-измерительной аппаратуры, предназначенной для снятия показателей реакции испытуемых образцов на нагрузку. Неподвижное основание стенда представляет собой конструкцию -образной формы, образованную горизонтальной металлической станиной и закрепленным на одном из ее концов вертикальным металлическим каркасом, ребрами которого являются четыре вертикальные несущие стойки. На опорном основании установлены зажимные устройства для закрепления испытуемых образцов: на направляющих полозьях горизонтальной станины - нижнее (первое) подвижное зажимное устройство, на вертикальных стойках - верхнее (второе) неподвижное зажимное устройство. В качестве нагружающих устройств используется силовой гидроцилиндр (или тяговая лебедка), расположенный на продольной оси горизонтальной станины и соединенный через горизонтальную тягу с нижним зажимным устройством и через тросо-блочную систему и вертикальную тягу с верхним. Комплектация стенда также дополнена анкером.
Принцип действия стенда заключается в измерении силы, приложенной к испытуемому образцу при его закреплении в первом (нижнем) или втором (верхнем) зажимном устройстве, и его относительного удлинения от приложенной силы в горизонтальной или вертикальной плоскости. Результаты проведенных испытаний выводятся на экран вычислительного устройства контрольно-измерительной аппаратуры и сохраняются в его памяти. Полученные результаты позволяют дать оценку реакции образца на предельные величины нагрузок и выявить прочностной ресурс изделия в целом.
Сопоставление предлагаемого изобретения и прототипа показало, что поставленная задача - возможность испытаний сеток и сеточных панелей габионных конструкций и систем укрепления на растяжение в продольном, поперечном и перпендикулярном направлениях сеточного плетения - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области механических испытаний не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии стенда критерию «изобретательский уровень».
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен общий вид стенда.
на фиг. 2 - вид стенда сверху и сбоку.
Предлагаемый испытательный стенд состоит (фиг. 2) из горизонтальной станины 1 с направляющими полозьями 2. На одном конце станины 1 установлено первое (нижнее) зажимное устройстве 3, выполненное в виде разъемной рамы, одна поперечная балка 4 которой соединена через горизонтальную тягу с силовым гидроцилиндром 5, а вторая 6 - с траверсой 7 станины 1. На противоположном конце станины 1 закреплен металлический каркас 8, ребра которого образованы вертикальными несущими стойками 9. На стойках 9 установлено в горизонтальном положении второе (верхнее) зажимное устройство 10, выполненное в виде неразъемной рамы. Внутри каркаса 8 вдоль его центральной продольной оси установлено устройство вертикального нагружения, выполненное в виде вертикальной тяги 11 и съемного диска 12. Диск 12 размещается на верхней поверхности испытуемого сеточного образца и присоединяется к верхнему концу тяги 11 при помощи резьбового крепления. Тяга 11 своим нижним концом через тросо-блочную систему 13 подсоединена к силовому гидроцилиндру 5, осуществляющему нагружение образца. В системе управления гидроцилиндром 5 (на рис. не показано) предусмотрены: средства плавного бесступенчатого регулирования создаваемого усилия в заданном диапазоне и скорости перемещения, средства задания максимального усилия перед началом испытаний, а также средства для создания режима выдержки испытуемого образца под действием заданного усилия в течение заданного периода времени. Для измерения создаваемых усилий используются тензодатчики 14, а для измерения линейных перемещений - датчики линейных перемещений 15 или акселерометры.
Работа заявленного устройства происходит следующим образом.
Для испытания изделий на растяжение в продольном и поперечном направлениях сеточного плетения, испытуемый образец закрепляется по периметру разъемной рамы 3 с помощью зажимов 16 и 17. Неподвижная поперечная балка 6 рамы 3 предназначена для фиксации испытуемого образца, подвижная балка 4 - для передачи нагрузки. Боковые зажимы 17 выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль балок 18, зажимы 16 - с возможностью регулируемо-фиксированной установки на поперечных балках 4, 6. Под действием силового гидроцилиндра 5 поперечная балка 4 передвигается по направляющим полозьям 2, нагружая испытуемый образец до требуемого усилия. Растяжение образца производится до разрыва полотна сетки. Испытания проводятся поочередно для направлений продольного и поперечного сеточного плетения.
Для создания необходимого усилия при испытании образцов на растяжение в перпендикулярном направлении сеточного плетения используется верхнее зажимное устройство 10, силовой гидроцилиндр 5, тросо-блочная система 13, вертикальная тяга 11 и съемный диск 12. Перед началом испытаний образец изделия закрепляется в неразъемной раме зажимного устройства 10 с помощью зажимов 19, расположенных равномерно по периметру рамы. Приложение усилия к образцу осуществляют через диск 12, расположенный в центре образца на его верхней поверхности. Геометрия и размеры диска подбираются таким образом, чтобы максимально близко имитировать реальную нагрузку, действующую на изделие во время эксплуатации. Растяжение образца производится также до разрыва (продавливания) полотна сетки.
Для испытания образца на определение прочности на срез сетки используется разъемная рама нижнего зажимного устройства 3 в соединенном состоянии. Для этого поперечная балка 4 прикрепляется к продольным балкам 20, в то же время балка 6 отсоединяется от траверсы 7 станины 1. Образец изделия с помощью зажимов 16 и 17 закрепляется в раме устройства 3, которая после указанных преобразований становится подвижной. На станине 1 в середине испытуемого образца устанавливается анкер 21. Геометрия и размеры анкера подбираются таким образом, чтобы максимально близко имитировать реальную нагрузку, действующую на изделие во время эксплуатации. Под действием силового гидроцилиндра 5 рама зажимного устройства 3 начинает перемещаться, преодолевая сопротивление анкера 21. Нагружение образца производится также до разрыва (среза) полотна сетки.
Все результаты проведенных испытаний (максимальное усилие и величина перемещения, а также график относительного удлинения образца от приложенного усилия) выводятся на экран монитора контрольно-измерительной аппаратуры и сохраняются в памяти цифрового контроллера (или на съемном носителе).
Изобретение было создано специалистами ООО «ТР Инжиниринг» в процессе проведения испытаний сеточных панелей габионных конструкций. Стенд был смонтирован и испытан на образцах сеточных изделий.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЧАСТИ СТЕНДА:
1. Основные параметры и размеры:
1.1. Используемая величина нагрузки от 0,1 до 300 кН
1.2. Габаритные размеры, мм:
- длина образца сетки 1900-2010
- ширина образца сетки 1900-2010
- ход диска при проведении испытаний 0-3000
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ СТЕНДА:
1. Основные параметры и размеры:
1.1. Используемая величина нагрузки от 0,1 до 300 кН
1.2. Габаритные размеры, мм:
- длина образца сетки 100-3000
- ширина образца сетки 900-1000
- ход балки/рамы при проведении испытаний 0-2000