УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

Полезная модель относится к обработке пластиков и оборудованию изделий из пластиков для определения физико-механических свойств пластичных полимерных материалов и может применяться в машиностроении, авиастроении и других отраслях промышленности для изучения сопротивления материалов пластическому деформированию.
Известна конструкция устройства [1] для испытаний материалов на сжатие. Устройство содержит цилиндрический корпус, соосно установленный в нем пуансон и опорную плиту, между которыми размещается образец из испытуемого материала. К пуансону прикладывается усилие и тем самым производится сжатие образца.
К недостаткам данного устройства относится невозможность сжатия образца с его одновременным однородным сдвигом, что не позволяет исследовать физико-механические свойства материалов при сложном нагружении.
Задача полезной модели - усовершенствование конструкции устройства для испытаний на сжатие образцов, расширение технических возможностей использования его при изучении физико-механических свойств материалов.
Это достигается тем, что устройство включает в себя две стойки с выполненными в каждом из них двумя параллельными друг другу прямыми пазами под углом а к оси стойки, установленные между ними по скользящей посадке верхний и нижний упоры прямоугольного сечения по меньшей мере с одним отверстием, перпендикулярным оси упора, для размещения в последнем по меньшей мере одного пальца, свободные концы которого входят в соответствующие пазы стоек для образования с ними кинематических пар поступательного движения, причем на торцах упоров, контактирующих с образцом, выполнены параллельно их отверстиям насечки для нагружения образца сдвигающей силой Т, а другие - гладкими, чтобы образовывать кинематические пары поступательного движения с пуансоном и опорной плитой.
Устройство содержит следующие основные элементы. Цилиндрический корпус, установленные соосно в его цилиндрическое отверстие по скользящей посадке пуансон и по прессовой посадке - опорная плита. Две стойки, в каждой из которых выполнены параллельно друг другу два прямых паза под углом α к оси стойки (соответственно и к оси корпуса). Между стойками установлены по скользящей посадке верхний и нижний упоры прямоугольного поперечного сечения. В каждом из них перпендикулярно оси упора выполнено, по меньшей мере одно отверстие для размещения в нем по меньшей мере одного пальца, свободные концы которого входят в соответствующие пазы стоек для образования с ними кинематических пар поступательного движения. Упоры одним торцом контактируют соответственно с пуансоном и плитой, а другим - с образцом. На торцах упоров, контактирующих с торцами образца, выполнены параллельно их отверстию насечки для предотвращения относительного движения, и тем самым обеспечения возможности нагружать образец сдвигающей силой Т. Другие же торцы указанных упоров выполнены гладкими, с достаточно высокой степенью чистоты поверхности, чтобы образовывать кинематическую пару поступательного движения с пуансоном и опорной плитой. При этом с целью уменьшения сил трения между соприкасающимися торцами пуансона, плиты и упоров рекомендуется размещать антифрикционной силой, например, фторопластовую пленку толщиной ~50 мкм.
При приложении силы Р к пуансону последний перемещается вниз. При этом усилие Р будет передаваться через упор образцу, а через него - нижнему упору с плитой. Благодаря наличию кинематической взаимосвязи упоров со стойкой через пальцы, а также с пуансоном и плитой, верхний упор будет перемещаться вниз и вправо (в соответствии с положением пазов в стойках, а нижний упор - только влево, т.к. стойки под действием пальца упора будут стремиться переместиться только вниз, что, в свою очередь, в связи с взаимодействием стоек на палец упора последний в силу неподвижности опорной плиты будет стремиться переместиться в направлении, перпендикулярном оси образца. Таким образом, благодаря насечкам на торцах упоров и стремлению сдвинуться в противоположных горизонтальных направлениям к торцам образца будут приложены силы Т, которые совместно с силой Р будут подвергать образец соответственно деформации сдвига и сжатия.
При угле α=0 сила Р будет передаваться только через упор образцу и он будет осаживаться без сдвиговой деформации.
Величину сдвигающей силы приближенно определяют по формуле
Таким образом, предлагаемое устройство является более универсальным по сравнению с прототипом. Оно является достаточно простым и надежным в эксплуатации. Применение устройства в качестве испытательной техники позволит расширить возможности исследования физико-механических свойств полимерных пластичных материалов при их пластическом деформировании.
Источники информации:
1. Хван Д.В., Железняков Ю.А. Устройство для испытаний материалов на сжатие. Заводская лаборатория. 1984, N 7, с. 78-79.