СТЕНД ДЛЯ СОЗДАНИЯ В ТРУБНОМ ОБРАЗЦЕ СЛОЖНОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний трубных образцов при растягивающих, изгибающих и крутящих нагрузках и может быть использована для исследований напряженно-деформированного состояния трубопроводов.
Известна установка (№2533340. МПК G01N 3/08. УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ, СЖАТИЕ И КРУЧЕНИЕ ПРИ ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКАХ. Опубл. Бюл. №32. 2014 г.) для испытания образцов материалов на растяжение, сжатие и кручение при постоянной и переменной нагрузках, содержащая основание, шесть опор, образец, пассивный и активный захваты образца, вал, два шкива, две сборных рамы, одна из которых жестко соединена с рычагом, две шаровые опоры, три гибких тяги с грузами, две гибких тяги и электропечь, отличающаяся тем, что дополнительно введена гибкая тяга с грузом, прикрепленная к шкиву, установлены мотор-редуктор, кривошипно-ползунный механизм, рама, соединяющая два коромысла, которые в средине их длины соединены цилиндрическими шарнирами с основанием, ползун кривошипно-ползунного механизма жестко соединен с рамой.
Недостатком данной установки является то, что невозможно создать нагружение трубных образцов и обеспечить изгибающую нагрузку.
Известна установка (патент РФ №2379649. МПК G01N 3/22. УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ НА КРУЧЕНИЕ. Опубл. Бюл. №2. 2019 г.) для испытаний цилиндрических образцов на кручение, содержащая регулируемый привод вращения, кинематически связанный с активным захватом, пассивный захват, закрепленный соосно с активным на торсионе измерителя крутящего момента, устройство электроконтактного нагрева образцов, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит второй активный захват и второй пассивный захват, закрепленный соосно со вторым активным захватом на втором торсионе, оба активных захвата связаны с приводом вращения посредством противонаправленных червячных передач, оба пассивных захвата снабжены рычагами, опертыми с противоположных сторон на упругий элемент балочного силоизмерителя, выполняющего функцию упомянутого измерителя крутящего момента, а устройство электроконтактного нагрева выполнено с возможностью как последовательного, так и параллельного подключения образцов к источнику питания.
Недостатком данной установки является то, что невозможно создать растягивающую и изгибающую нагрузку.
Известен также стенд для испытаний труб внутренним давлением и на изгиб (патент РФ №2222800. МПК G01N 3/10. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРУБ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ И НА ИЗГИБ И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СТЕНДА. Опубл. Бюл. №3, 2004), состоящий из устройства нагружения испытуемой трубы изгибом и гидравлической системы для нагружения испытуемой трубы изгибом и внутренним давлением, причем устройство нагружения испытуемой трубы изгибом содержит плиту с опорами, гидроцилиндры, тяги, опорные и нагрузочные траверсы с профилированными ложементами, контактирующими с испытуемой трубой, отличающийся тем, что гидроцилиндры шарнирно закреплены на плите и при помощи тяг шарнирно соединены с нагрузочными траверсами, а опоры соединены с опорными траверсами посредством упругих тяг для обеспечения беспрепятственного изгиба испытываемой трубы в процессе ее нагружения внутренним давлением и изгибающим моментом.
Недостатком данного стенда является то, что невозможно создать крутящие и растягивающие нагрузки.
Известено также устройство для испытаний образцов труб натурных размеров морских трубопроводов (патент РФ №136 890. МПК G01N 3/08. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ТРУБ НАТУРНЫХ РАЗМЕРОВ МОРСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ИЗГИБА И ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ. Опубл. Бюл. №2. 2014), выбранное в качестве прототипа, содержащее образец трубы с герметично заглушенными торцами, в объеме которого возможно создание внутреннего давления заданного уровня, силовую раму с системами приложения к образцу сжимающих или растягивающих усилий, два моментных плеча, монтируемых на концах образца и служащих для ступенчатой передачи на образец изгибающего момента путем приложения усилий к их дальним концам, отличающееся тем, что в состав силовой рамы устройства входит универсальная силонагружающая система в виде двух поворотных в вертикальной плоскости установочных плит, верхняя из которых имеет возможность вертикального перемещения, между которыми устанавливается образец трубы с приваренными фланцами, и двух пар гидроцилиндров, приложение усилий к которым позволяет плавно нагружать образец осевыми знакопеременными усилиями и изгибающими моментами в различных сочетаниях по величинам за счет указанных сжимающих и растягивающих усилий, без установки на силовую раму и образец дополнительных нагружающих устройств.
Недостатком данного устройства является то, что невозможно создать крутящие нагрузки.
Технической задачей полезной модели является повышение функциональных возможностей стенда за счет обеспечения заданных уровней нагружения трубного образца приложением на него либо раздельно либо в заданном сочетании совместных растягивающих, изгибающих и крутящих нагрузок.
Техническая задача решается за счет того, что в стенде для создания в трубном образце сложнонапряженного состояния, состоящего из рамы, устройства для создания в трубном образце изгибающих нагрузок и устройства для создания в трубном образце растягивающих нагрузок, в отличие от прототипа, стенд дополнительно снабжен устройством для создания в трубном образце нагрузки от крутящего момента, а рама выполнена в виде станины с тремя стойками, причем устройство для создания в трубном образце растягивающих нагрузок выполнено в виде левой стойки с прорезью, внутри которой жестко закреплена направляющая втулка с эллиптическим отверстием, выполненная с возможностью перемещения испытуемого трубного образца в процессе изгиба, расположенного в правой стороне стенда фиксатора, выполненного в виде жестко закрепленной к правой стойке втулки и имеющего отверстие со стопором для фиксации трубного образца, причем продольная ось втулки совпадает с продольной осью трубного образца и нагружающей гайки, выполненной с возможностью накручивания на резьбу на левом крае трубного образца и создания растягивающего усилия в трубном образце за счет создания давления на левую стойку, а устройство для создания в трубном образце изгибающих нагрузок выполнено в виде, закрепленной к станине между правой и левой стойками тяги с муфтой для соединения с трубным образцом и нагрузочным устройством винт-гайка, а устройство для создания в трубном образце нагрузки от крутящего момента выполнено в виде фиксатора поворота трубного образца, закрепленного на левой стойке стенда и закрепленного с правой стороны станины загружающего устройства винт-гайка, снабженного рычагом, соединенным с трубным образцом через отверстие под рычаг, и выполненным с возможностью передачи крутящего момента на трубный образец рычаг, причем стенд снабжен измерительными приборами для контроля за параметрами растягивающих, изгибающих и крутящих нагрузок. Кроме того, устройства для создания растягивающих, изгибающих и нагрузок от крутящего момента выполнены с возможностью воздействия на трубный образец как индивидуально, так и комплексно в заданном соотношении.
Стенд обеспечен тремя независимыми узлами нагружения, функционирующие как самостоятельно, так и в комплексе с заданным уровнем соотношения нагрузок, при этом каждый вид нагружения контролируется индивидуальным измерительным устройством.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид стенда для создания растягивающих, изгибающих и крутящих нагрузок в трубном образце. Фиг. содержит: 1 - станина, 2 - левая стойка, 3 - правая стойка, 4 - центральная стойка, 5 - исследуемая труба, 6 - направляющая втулка, 7 - шайба, 8 - растягивающая гайка, 9 - фиксатор для растяжения, 10 - втулка, 11 - тяга, 12 - узел изгиба, 13 - натяжная гайка, 14 - узел кручения, 15-рычаг, 16 - фиксатор кручения, 17 - полукольцо.
Стенд содержит следующие основные элементы.
Станина 1 к которой крепятся левая 2, правая 3 и центральная 4 стойки. К левой стойке 2 приваривается направляющая втулка 6, а в правой стойке 3 приварена втулка 10. В станине 1 монтируется узел изгиба 12, в который так же входит тяга 11 и натяжная гайка 13, через левую 2, правую 3 и центральную стойки 4, а также через тягу 11, устанавливается исследуемая труба 5, которая закрепляется в направляющей втулке 6 и втулке 10 с помощью фиксатора растяжения 9 и фиксатора кручения 16 соответственно. На исследуемую трубу 5 затягивается растягивающая гайка 8 и шайба 7. На станину монтируется узел кручения, в который входит полукольцо 17 и рычаг 15.
Стенд работает следующим образом
Исследуемая труба 5 вставляется в отверстия стоек 2, 3, 4 и закрепляется во втулках 6 и 10 с помощью фиксаторов 9 и 16. При создании изгибающих нагрузок в узле изгиба 12 необходимо затянуть натяжную гайку 13, которая с помощью тяги 11 создает изгиб образца. Растяжение исследуемого образца 5 обеспечивается с помощью растягивающей гайки 8. Крутящая нагрузка создается путем затягивания гайки в узле кручения 14, посредством которой передается усилие на рычаг 15, закрепленный в исследуемом образце 5.