Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для испытания образца материала на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие и сложное сопротивление при постоянной и переменной нагрузке

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образца материала на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие, а также на сложное сопротивление при постоянной и переменной нагрузке и может быть применено в учебной лаборатории.

Известна установка для испытания образцов материалов при сложном напряженном состоянии (свидетельство на полезную модель, №1538, МКл. 6G01N 3/08, 1996 г., бюл. №1), содержащая основание, закрепленный на нем пассивный захват с испытуемым образцом, вал с активным захватом образца, закрепленный на валу с помощью шпонки шкив с грузом и тягой и рычаг с прикрепленными двумя тягами.

Наиболее близкой по технической сущности является устройство для испытания образцов материалов на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие и сложное сопротивление (патент №2566433, МПК G01N 3/08, 27.10.2015 г.), содержащее основание, закрепленный на нем пассивный захват с испытуемым образцом, вал с активным захватом образца, закрепленный на валу с помощью шпонки шкив с грузом и тягой и рычаг с прикрепленными двумя тягами, установленные на валу радиальный шариковый однорядный подшипник, обхватываемый кольцом, грузы, прикрепленные к кольцу, второй груз, прикрепленный к шкиву, прикрепленный к валу круг с вырезом вдоль диаметра как единое целое с валом и прикрепленный к кругу груз, а рычаг имеет две продольные прорези и обе тяги, прикрепленные к его одному концу с разных сторон, стержень с двумя гайками, соединяющий круг с рычагом, болт, соединяющий стержень с гайкой, и винты, соединяющие гайку с рычагом.

Недостатком этой установки и этого устройства является то, что они не обеспечивают испытание образца материала при переменной нагрузке.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем испытания образца материала не только при постоянной нагрузке, но и при переменной.

Для решения этой задачи в устройстве для испытания образца материала на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие и сложное сопротивление при постоянной и переменной нагрузке содержащем основание, закрепленный на нем пассивный захват с испытуемым образцом, вал с активным захватом образца, закрепленный на валу с помощью шпонки шкив с грузом и тягой и рычаг с прикрепленными двумя тягами, установленные на валу радиальный шариковый однорядный подшипник, обхватываемый кольцом, грузы, прикрепленные к кольцу, второй груз, прикрепленный к шкиву, прикрепленный к валу круг с вырезом вдоль диаметра как единое целое с валом и прикрепленный к кругу груз, а рычаг имеет две продольные прорези и обе тяги, прикрепленные к его одному концу с разных сторон, стержень с двумя гайками, соединяющий круг с рычагом, болт, соединяющий стержень с гайкой, и винты, соединяющие гайку с рычагом, дополнительно введен привод, кулачковый вал с четырьмя кулачками и с четырьмя толкателями. Технический результат: более широкий диапазон исследования прочности образца материала, а именно испытания образца материала не только при постоянной нагрузке, но при переменной.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:

на фиг. 1 - схема устройства;

на фиг. 2 - вид А - нагружение образца на растяжение, сжатие и сложное сопротивление;

на фиг. 3 - разрез ВВ - нагружение образца на кручение.

Устройство для испытания образца материала на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие и сложное сопротивление при постоянной и переменной нагрузке содержит: основание 1, на котором закреплен пассивный захват 2 образца 3. Активный захват 4 закреплен на одном конце вала 5. На этом валу установлен радиальный шариковый однорядный подшипник 6, обхватываемый кольцом 7. К этому кольцу прикреплен сменный груз 8 и второй сменный груз 9, который соединен через блок 10 гибкой тягой 11 с кольцом 7. На валу 5 также соединен с помощью шпонки 12 шкив 13 с канавками на ободе. Гибкие тяги 14 и 15 соединены одними концами со шкивом 13, а другими со сменными грузами 16 и 17, расположенными на одинаковом расстоянии от вертикальной оси (фиг. 3), при этом тяга 15 охватывает блок 18 и скользит по нижнему блоку. На другом конце вала 5 имеется круг 19 (фиг. 1) с вырезом 20 вдоль диаметра как единое целое с валом. К кругу 19 через блок 21 гибкой тягой 22 присоединены сменные грузы 23. В вырезе 20 располагается сегментная головка 24 стержня 25. На этом стержне имеется резьба для поступательного перемещения гаек 26 и 27. Кроме этого через отверстие в стержне проходит болт 28, который ввинчивается в гайку 29. Эта гайка крепится к рычагу 30 четырьмя винтами 31. В рычаге 30 имеются прорези 32, по которым может перемещаться стержень 25. К рычагу 30 присоединены через тяги 33 и 34 и блоки 35 и 36 соответственно сменные грузы 37 и 38.

Устройство также содержит привод 39, кулачковый вал 40 с четырьмя кулачками 41, 42, 43 и 44 и соответственно с четырьмя толкателями 45, 46, 47 и 48.

Устройство работает следующим образом

Вал 5 устанавливают в горизонтальное положение. Для этого на валу 5 оставляют только подшипник 6 с кольцом 7 без груза 8 и шкив 13 без грузов 16 и 17. Подбором грузов 9 и 23 устанавливают вал 5 в горизонтальное положение. Затем снимают грузы 37 и 38.

Для испытания образца 3 устанавливают его в пассивный захват 2 и активный 4. Прилаживая грузы 8 и включая привод 39, создают консольное нагружение образца 3 на изгиб при переменной нагрузке.

При смене грузов привод 39 переключают.

Снимая грузы 8 и прилаживая грузы 16 и 17, через тяги 14 и 15 и шкив 13 подвергают образец 3 кручению.

Для испытания образца 3 на растяжение и сжатие снимают грузы 16 и 17. В свободном состоянии на стержень 25 навинчивают гайки 26 и 27. Затем через этот стержень пропускают болт 28 и на него навинчивают гайку 29. После чего стержень 25 пропускают по прорезям 32 и 20 в положение, показанное на чертеже, и стопорят гайку 29 винтами 31 с верхней частью рычага 30. Гайками 26 и 27 жестко соединяют стержень 25 с рычагом 30.

Затем устанавливают грузы 37, которые через тягу 33, рычаг 30, головку 24 стержня 25, вал 5 и активный захват 4, вызывают растяжение образца 3.

После чего снимают грузы 37 и прилаживают грузы 38, которые через тягу 34, рычаг 30, головку 24 стержня 25, вал 5 и активный захват 4 вызывают сжатие образца 3. После опыта снимают грузы 38.

Для внецентренного нагружения образца 3 расслабляют гайки 26 и 27 и, вращая болт 28 в том или ином направлении, поднимают или опускают стержень 25 вверх или вниз (по чертежу) на определенную величину. Затем закрепляют положение стержня 25 гайками 26 и 27 по отношению к рычагу 30.

После этого устанавливают грузы 37, которые последовательно, как и при растяжении образца 3, вызывают внецентренное растяжение образца 3.

Снимают грузы 37 и прилаживают грузы 38, которые последовательно, как и при сжатии образца 3, вызывают внецентренное сжатие образца 3. Затем снимают грузы 38.

При неработающем приводе 39 испытание образца 3 проводят при постоянной нагрузке.

Все рассмотренные виды нагружения образца 3 осуществлялись при отнулевом цикле напряжений.

Прилаживая одновременно грузы 37 и 38, равные по величине, образец 3 нагружается при симметричном цикле напряжений, а при разных по величине нагрузках образец 3 нагружается при асимметричном цикле напряжений.

Прилаживая грузы 8, 16 и 17, 37, 38 в различных комбинациях и размещая стержень 25, как показано на чертеже, а также смещая этот стержень 25 вверх или вниз (по чертежу) перпендикулярно продольной оси рычага 30, получают следующие виды сложного сопротивления образца 3: изгиб с кручением; изгиб с растяжением; изгиб с сжатием; изгиб с внецентренным растяжением; изгиб с внецентренным сжатием; изгиб с кручением и растяжением; изгиб с кручением и сжатием; изгиб с кручением и внецентренным растяжением; изгиб с кручением и внецентренным сжатием; кручение с растяжением; кручение с сжатием; кручение с внецентренным растяжением; кручение с внецентренным сжатием. Перечисленные виды нагружения образца 3 осуществляются как при переменной, так и постоянной нагрузке.