Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НА ПЕРЕМЕННОЕ РАЗДЕЛЬНОЕ НАГРУЖЕНИЕ ОБРАЗЦА НА КРУЧЕНИЕ, КОНСОЛЬНЫЙ ИЗГИБ, СЖАТИЕ И КОНСОЛЬНЫЙ ИЗГИБ ЗА ОДИН ОДНОВРЕМЕННЫЙ ОБОРОТ ТРЁХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность, и может быть применено в заводской и исследовательской лабораториях.

Известна установка для испытания образцов материалов при сложном напряженном состоянии (свидетельство на полезную модель №1538, МКИ⁶ G01N 3/08, 1996. Бюл. №1), содержащая основание, пассивный и активный захваты образца, шкив и тягу с грузом.

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, МКИ⁶ 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.

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 а 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.

Зубчатое колесо 16 на последнем пути вращения 6-1 сдвигает поршень 9 на расстояние а 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.