УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ НА РАЗРЫВНОЙ МАШИНЕ

МПК G01N3/08
Универсальный узел для испытаний плоских образцов на разрывной машине
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для механических испытаний материалов, а именно к устройствам для крепления плоских образцов при испытаниях на растяжение и срез.
Известны электромеханические и гидравлические испытательные машины первых поколений с маятниковыми или стрелочными силоизмерителями и самописцами для построения диаграмм растяжения образцов. К недостаткам данного оборудования относятся невысокая точность измерений параметров нагружения, низкая производительность испытаний, ручная обработка диаграмм испытаний с последующим расчетом механических характеристик. При адаптации подобных машин к современным требованиям наиболее часто модернизации подлежат измерительный модуль и модуль крепления образцов.
Известен подход к модернизации измерительных модулей устаревших разрывных машин для механических испытаний материалов на растяжение или сжатие [Патенты РФ на полезную модель №№ 33440 и 48066], заключающийся в встройке в силовую цепь нагружения образцов датчиков усилия или давления, а также удлинения или перемещения. Модули крепления образцов, состоящие из стандартных захватов, оставлены без изменений. Основным недостатком данных технических решений является невозможность автоматизации измерений и обработки измерительной информации о параметрах нагружения образцов при испытаниях с применением ЭВМ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели аналогом является узел, входящий в состав испытательной машины в соответствии с патентом на изобретение № 2422797. Данный узел состоит из датчика усилия, стандартных захватов для закрепления образцов и датчика деформации, установленного между захватами параллельно оси нагружения. Измерение усилия нагружения и деформации образцов осуществляется в системе задания режимов работы машины и управления. Входящий в силовую цепь нагружения модуль крепления образцов выполнен в виде стандартных захватов, которые либо не предназначены для закрепления плоских образцов, либо обеспечивают установку ограниченного набора типов плоских образцов для испытаний. Основной недостаток данного узла состоит в невозможности установки в испытательную машину разнородных плоских образцов, в частности, образцов неразъемных соединений для испытаний на растяжение и срез по ГОСТ 28830-90 и ГОСТ 14759-69, и образцов эластичных полимерных материалов по ГОСТ Р 54533-2011, работающих на растяжение.
Перед заявляемой полезной моделью поставлена задача обеспечения проведения испытаний разнородных плоских образцов посредством изменения стандартного модуля крепления образцов с автоматизированной регистрацией параметров нагружения образца на ЭВМ.
Поставленная задача решается тем, что в универсальном узле для испытаний плоских образцов на разрывной машине, включающем нижнюю тягу, сопрягаемую с датчиком усилия, уголок с двумя пазами и закрепляемый на нем датчик перемещения, упор для штока датчика перемещения, устройства сопряжения датчиков с ЭВМ, модуль крепления образцов выполнен в виде двух захватных деталей с установочным отверстием в каждой и плоскими контактными поверхностями, при этом упор для штока жестко зафиксирован на верхней захватной детали.
В нижней и верхней захватных деталях могут быть установлены одинаковые элементы зажимного приспособления для крепления образцов эластичных материалов для испытания на растяжение, состоящие из направляющей с установочным отверстием, планки и накладки, прижимающей головку образца эластичного материала к планке двумя болтами.
Таким образом, получен технический результат, а именно: обеспечена возможность проведения испытаний разнородных плоских образцов на разрывной машине с автоматизированной регистрацией параметров нагружения образца на ЭВМ.
На Фиг.1 изображен общий вид универсального узла для испытаний плоских образцов на разрывной машине с закрепленным плоским образцом неразъемного соединения.
На Фиг. 2 изображен чертеж зажимного приспособления, устанавливаемого в верхней и нижней захватных деталях узла для испытаний плоских образцов на разрывной машине, с образцом эластичного полимерного материала.
Универсальный узел для испытаний плоских образцов на разрывной машине состоит из нижней тяги 1, сопрягаемой с датчиком усилия 2 резьбовым соединением, уголка 3 с двумя пазами и закрепляемого на нем датчика перемещения 4 со штоком, нижней и верхней захватных деталей 5 и 6 с установочным отверстием в каждой и плоскими контактными поверхностями, и упора 7 для штока, жестко закрепляемого на верхней захватной детали 6. Плоский образец неразъемного соединения 8 закреплен в нижней и верхней захватной детали 5 и 6 болтовым соединением по опорным отверстиям. Датчики усилия и перемещения 2 и 4 посредством соединительных кабелей и модулей сопряжения 9 и 10, осуществляющих преобразование и усиление исходных аналоговых сигналов, соединены с ЭВМ 11.
Зажимное приспособление обеспечивает закрепление образца эластичного полимерного материала 12 и состоит из двух одинаковых элементов, каждый из которых включает жестко соединенные направляющую 13 с установочным отверстием и планку 14, а также накладку 15.
Универсальный узел для испытаний плоских образцов на разрывной машине работает следующим образом. Нижняя тяга 1 и верхняя захватная деталь 7 фиксируются в стыковочных элементах разрывной машины. Датчик усилия 2, уголок 3 и нижняя зажимная деталь 5 последовательно устанавливаются на нижнюю тягу 1 в порядке, соответствующем фиг. 1, на уголке 3 по пазам двумя винтами закрепляется датчик перемещения 4. Датчики усилия 2 и перемещения 4 посредством соединительных кабелей и устройств сопряжения 9 и 10, осуществляющих преобразование и усиление исходных аналоговых сигналов, соединяются с ЭВМ 11. Далее в модуле крепления фиксируются образцы неразъемного соединения или эластичного полимерного материала.
Плоский образец неразъемного соединения 8 закрепляется в верхней захватной детали 6 болтовым соединением по установочному отверстию. Посредством перемещения активного звена разрывной машины нижняя захватная деталь 5 поднимается до достижения соосности отверстий в нижней части образца неразъемного соединения 8 и нижней захватной детали 6, после чего положение образца неразъемного соединения фиксируется болтовым соединением.
Для установки в модуль крепления узла образца эластичного полимерного материала он предварительно закрепляется в зажимном приспособлении (фиг. 2). Головки образца эластичного полимерного материала 12 прижимаются к планкам 14 накладками 15, зажимное усилие создают два болтовых соединения. Далее зажимное приспособление с образцом фиксируется в верхней и нижней захватных деталях 5 и 6 аналогично образцу неразъемного соединения 8. При этом верхняя захватная деталь перед закреплением направляющей 13 поворачивается на 180⁰.
После этого положение датчика перемещения 4 корректируется путем его смещения по пазам уголка 3 таким образом, чтобы обеспечить контакт штока датчика перемещения и упора 7 и необходимый запас хода штока для измерения удлинения образца при испытаниях. Далее на узел с образцом неразъемного соединения 8 подается растягивающая нагрузка, при этом осуществляется регистрация усилия нагружения и удлинения в прикладном программном обеспечении ЭВМ.
Таким образом, получен технический результат, а именно: обеспечена возможность проведения испытаний разнородных плоских образцов на разрывной машине с автоматизированной регистрацией параметров нагружения образца на ЭВМ.