УСТАНОВКА НА ПЕРЕМЕННОЕ РАЗДЕЛЬНОЕ НАГРУЖЕНИЕ ОБРАЗЦА НА КРУЧЕНИЕ, КОНСОЛЬНЫЙ ИЗГИБ, СЖАТИЕ И КОНСОЛЬНЫЙ ИЗГИБ ЗА ОДИН ОДНОВРЕМЕННЫЙ ОБОРОТ ТРЁХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС
UNIT FOR ALTERNATING SEPARATE LOADING SAMPLE FOR TORSION, CANTILEVER BEND, COMPRESSION AND CANTILEVER BENDING IN ONE SIMULTANEOUS TURN OF THREE TOOTHED WHEELS

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность, и может быть применено в заводской и исследовательской лабораториях.
6
Известна установка для испытания образцов материалов при сложном напряженном состоянии (свидетельство на полезную модель №1538, МКИ G01N 3/08, 1996. Бюл. №1), содержащая основание, пассивный и активный захваты образца, шкив и тягу с грузом.
6
Наиболее близкой по технической сущности является установка для испытания образцов материалов на растяжение, сжатие и кручение при постоянной и переменной нагрузках (заявка на изобретение №2013109336/28, МКИ G01N 3/08, дата подачи 01.03.2013 и публикации 10.09.2014 заявки), содержащая основание, пассивный и активный захваты образца, шкив с двумя тягами и с грузами каждая и мотор-редуктор.
Недостатком этих установок является то, что они не обеспечивают переменное раздельное нагружение образца на кручение, консольный изгиб, сжатие и консольный изгиб за один одновременный оборот трех зубчатых колес.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем испытания образца материалов не только на сжатие и кручение при постоянной и переменной нагрузках, но и на переменное раздельное нагружение образца на кручение, консольный изгиб, сжатие и консольный изгиб за один одновременный оборот трех зубчатых колес.
Для решения этой задачи в установке на переменное раздельное нагружение образца на кручение, консольный изгиб, сжатие и консольный изгиб за один одновременный оборот трех зубчатых колес, содержащей основание, пассивный и активный захваты образца, шкив с двумя тягами и с грузами каждая и мотор-редуктор дополнительно установлена прямоугольная рама, соединенная с основанием, установлены на ней три вала, один из которых вращает зубчатое колесо, а на двух других вращаются по одному зубчатому колесу, при этом зубчатые колеса соединены между собой, нижнее (по чертежу) и среднее зубчатые колеса через кривошипно-шатунные механизмы перемещают тележки по балкам, изготовлены прорези в тележках, с размещенными в них стержнями и соединенными с основанием, цилиндры, соединенные с пальцами, трубчатый стержень с двумя прорезями, соединенный с основанием, расположенный в трубчатом стержне поршень, соединенный с шатуном, и пружина, расположенная между образцом и поршнем. Технический результат: более сложное испытание образца, а именно испытание образца не только на сжатие и кручение при постоянной и переменной нагрузках, но и на переменное раздельное нагружение образца на кручение, консольный изгиб, сжатие и консольный изгиб за один одновременный оборот трех зубчатых колес.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - схема установки;
на фиг. 2 - вид А-А;
на фиг. 3 - вид Б-Б;
на фиг. 4 - сечение В-В;
на фиг. 5 - сечение Г-Г;
на фиг. 6 - вид Д-Д;
на фиг. 7 - вид Е-Е (соединение зубчатых колес друг с другом, с рамой и шатунами).
Установка содержит основание 1 (фиг. 1), к которому прикреплен пассивный захват 2 образца 3, к активному захвату 4 прикреплен шкив 5 с помощью шпонки. Далее к основанию 1 прикреплен в плоскости шкива 5 меньший шкив 6 с помощью оси. К шкиву 5 прикреплены гибкие тяги 7 и 8, при этом тяга 8 (фиг. 6) обхватывает шкив 6. Также к основанию 1 прикреплен трубчатый стержень 9, в котором расположены пружина 10, упирающаяся в торец активного захвата 4, и поршень 11. С помощью болта 12, гайки 13 и втулки 14 (фиг. 4) шатун 15 одним концом соединен с поршнем 11. Для перемещения болта 12 вместе с поршнем 11 под действием шатуна 15 в трубчатом стержне 9 имеются продолговатые отверстия вдоль его длины с обеих сторон. Другим концом шатун 15 соединен с зубчатым колесом 16. Это соединение выполнено (фиг. 7) в виде болта 17, гайки 18 со шплинтом 19 и втулки 20. Само зубчатое колесо 16 соединено с прямоугольной рамой 21, болтом 22, гайкой 23 со шплинтом 24 и втулкой 25. Рама 21 соединена с основанием 1 вверху и внизу установки.
Зубчатое колесо 16 находится в зацеплении с зубчатым колесом 26, которое соединено с рамой 21 болтом 27, гайкой 28 со шплинтом 29 и втулкой 30. Само зубчатое колесо 26 соединено с шатуном 31 болтом 32, гайкой 33 со шплинтом 34 и втулкой 35.
Шатун 31 (фиг. 2) соединен с помощью болта 36 и гайки 37 со шплинтом 38 с тележкой 39 на четырех колесах 40. Эти колеса опираются на две двутавровые балки 41, которые соединены с основанием 1 установки. В тележке изготовлено продолговатое сквозное отверстие 42, через которое проходит стержень 43 (фиг. 1). Этот стержень нижним концом жестко соединен с основанием 1 установки, а на другой конец стержня надевается цилиндр 44. В нижней части этого цилиндра имеется выступ для размещения сменных грузов 45, в верхней части через отверстия в нем проходит палец 46, к которому крепится гибкая тяга 47 и дальше эта тяга крепится к активному захвату 4 образца 3. Кроме этого в тележке 39 имеется углубление 48.
Далее, зубчатое колесо 26 находится в зацеплении с зубчатым колесом 49, которое соединено с осью 50 (фиг. 7) шпонкой 51. Затем колесо 49 соединено с рамой 21 осью 50, гайкой 52 со шплинтом 53 и втулкой 54. Ось 50 соединена с муфтой 55, которая соединена с редуктором 56, который через вторую муфту 57 соединен с электродвигателем 58. Редуктор понижает число оборотов электродвигателя.
Зубчатое колесо 49 соединено с шатуном 59 болтом 60, гайкой 61 со шплинтом 62 и втулкой 63.
Шатун 59 (фиг. 3) соединен с помощью болта 64 и гайки 65 со шплинтом 66 с тележкой 67 на четырех колесах 68. Эти колеса опираются на две двутавровые балки 69, которые соединены с основанием 1 установки. В тележке изготовлено два одинаковых продолговатых сквозных отверстия 70, через которые проходят соответственно два одинаковых стержня 71 (фиг. 1). Эти стержни нижними концами жестко соединены с основанием 1 установки, а на другие концы стержней надеваются цилиндры 72. В нижних частях этих цилиндров имеются выступы для размещения сменных грузов 73, а в верхних частях через отверстия в них проходят соответственно два пальца 74, к которым крепятся гибкие тяги 7 и 8 (фиг. 1 и фиг. 6).
Установка на переменное раздельное нагружение образца работает следующим образом. Устанавливают образец 3 со шкивом 5 в пассивный захват 2. Зубчатые колеса 49, 26 и 16 устанавливают в положение, которое указано на схеме (фиг. 1). Включают электродвигатель 58, который приводит во вращение зубчатое колесо 49. Это колесо через шатун 59 приводит в движение тележку 67 и одновременно вращает зубчатое колесо, которое через шатун 31 двигает тележку 39 и одновременно вращает колесо 16, которое через шатун 15 перемещает поршень 11. Зубчатое колесо 49 вращается по ходу часовой стрелки.
При повороте колеса 49 из положения 1 на угол 60 градусов в положение 2, а затем в положение 3 еще на 60 градусов тележка 67 при этом перемещается на расстояние КЛ, а затем возвращается обратно. При таком перемещении тележки цилиндры 72 не касаются этой тележки, а грузы 73 через цилиндры 72, пальцы 74, через тяги 7 и 8 и шкив 5 подвергают образец 3 кручению.
В момент нагружения образца 3 кручением зубчатое колесо 26, перемещаясь из положения 1 в положение 2, а затем в 3 двигает тележку 39 на величину МН и возвращает в прежнее положение. При этом грузы 45 не действуют на тягу 47, и образец 3 не нагружается при движении тележки 39.
а
И также в момент нагружения образца 3 кручением, зубчатое колесо 16, вращаясь, переходит из положения 1 в положения 2 и 3. При этом пружина 10 находится от поршня 11 на расстоянии  и образец 3 не испытывает сжатие.
При дальнейшем вращении колеса 49 из положения 3 в положение 4 тележка 67 шатуном 59 перемещается влево (по чертежу) и поднимает цилиндры 72 с грузами 73. При этом тяги 7 и 8 перестают действовать на шкив 5, а он в свою очередь не нагружает образец 3 кручением.
Зубчатое колесо 26, вращаясь, переходит из положения 3 в положение 4 и через шатун 31 перемещает тележку 39. При этом цилиндр 44 с грузами 45 опускается в углубление 48, не касаясь тележки, и через палец 46 и тягу 47 нагружает образец 3 консольным изгибом.
Колесо 16, вращаясь, переходит из положения 3 в положение 4. При этом шатун 15 возвращает поршень 11 до касания с пружиной 10, но не сжимая ее.
Дальнейшее нагружение образца 3 происходит следующим образом. Колесо 49 из положения 4 переходит в положение 5-6. Тележка 67 тоже перемещается влево и несколько вправо. При этом она продолжает поднимать цилиндры 72 с грузами 73 и образец 3 не нагружается кручением.
Зубчатое колесо 26, переходя из положения 4 в положение 5-6, подводит тележку 39 к цилиндру 44, но при этом тяга 47 не действует на образец 3 и он остается ненагруженным.
Зубчатое колесо 16 при переходе из положения 4 в положение 5-6 через шатун 15 и поршень 9 сжимает и разжимает пружину 10, которая нагружает образец 3 сжатием. В положении 6 зубчатого колеса 16 пружина 10 касается поршня 9 и остается не сжатой.
На последнем пути 6-1 вращения колеса 49 тележка 67 освобождает с себя цилиндры 72 с грузами 73 и образец испытывает кручение, а зубчатое колесо 49 начинает совершать второй оборот вращения.
Зубчатое колесо 26, завершая вращение на пути 6-1, через шатун перемещает тележку и цилиндр 44 с грузами 45 оказывается в углублении 48, тем самым нагружая образец изгибом. В положении 1 зубчатое колесо 26 начинает второй оборот вращения.
а
Зубчатое колесо 16 на последнем пути вращения 6-1 сдвигает поршень 9 на расстояние  от пружины 10. На всем пути вращения 6-1 зубчатого колеса 16 образец 3 остается ненагруженным, и в положении 1 колесо 16 начинает второй оборот вращения.
Таким образом, образец 3 при одновременном вращении трех зубчатых колес за один оборот испытывает переменное раздельное нагружение на кручение, консольный изгиб, сжатие и консольный изгиб.