Навантажувальний пристрій для вивчення механічних властивостей трубчатих зразків металів

Реферат: UA 115530 U UA 115530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до іспитової техніки для провадження механічних випробувань тонкостінних трубчастих зразків матеріалів в умовах квазістатичного складного навантаження при довільному тривісному плоскому напруженому стані. Відома корисна модель універсальної іспитової машини для проведення досліджень матеріалів в умовах високого гідростатичного тиску [1], що може бути використана для проведення механічних випробувань трубчастих і суцільних циліндричних зразків в умовах складного напруженого стану при одночасній дії високого гідростатичного тиску. Корисна модель містить станину - іспитова машина на крутіння КМ-50, на якому змонтований силовий контур, що складається із двох силових плит, з'єднаних за допомогою колон, циліндр високого тиску, закріплений за допомогою двох супортів, механізм крутіння, електродвигун, верхній плунжер високого тиску, нижній плунжер високого тиску, як механізм осьового навантаження використається гідроциліндр. Недоліком цієї корисної моделі є неможливість досліджувати механічні властивості тонкостінних трубчастих зразків матеріалів при складному навантаженні в умовах довільного тривісного плоского напруженого стану. Найбільш близьким аналогом, що збігається з корисною моделлю по найбільшій кількості істотних ознак, є універсальна іспитова машина для випробувань зразків матеріалів [2]. Цей пристрій є вертикальною двоколонною іспитовою машиною й складається з станини і силової рами. Станина складається з підстави, двох колон і з сполучної поперечки. У підставі містяться приводні вузли для перестановки нижньої швидкозатискної головки та нижня опорна траверса. До тильної сторони підстави прикріплений кронштейн з приводним електродвигуном, що за допомогою пружної муфти з'єднаний з черв'яком, що передає обертання на черв'ячне колесо, насаджене на маткову гайку. Обертанням останньої приводиться в рух супорт, що переміщає нижнє затискне пристосування. У торці верхнього кінця супорта передбачена квадратна виїмка для розміщення в ній верхньої швидкозатискної головки. Верхні кінці колон зв'язані сполучною поперечкою, що несе робочий циліндр, що є силовим приводом осьової сили. Силова рама складається з тяг, верхньої траверси, робочої поперечки й з механізму крутного моменту. Верхня траверса опирається на плунжер робочого циліндра. До нижньої сторони робочої поперечки приєднаний механізм крутного моменту. До нижнього кінця вала крутіння, під робочою поперечкою, можуть приєднуватися затискні пристосування для випробування в просторі на розтягання. Конструктивним недоліком й цього пристрою є також неможливість досліджувати механічні властивості матеріалів при складному навантаженні в умовах довільного тривісного плоского напруженого стану. Задача корисної моделі - забезпечення проведення випробувань тонкостінних трубчастих зразків матеріалів по керованих складних траєкторіях навантаження крутним моментом одного або іншого знаків, розтягання або стискання осьовою силою і зовнішнім або внутрішнім гідростатичним тиском. Поставлена задача вирішується за допомогою навантажувального пристрою для вивчення механічних властивостей тонкостінних трубчастих зразків матеріалів, який містить силовий привод осьової сили й механізм крутного моменту універсальної іспитової машини, магістралі високого тиску гідравлічного насоса й відрізняється тим, що включає верхній шток із центральним каналом, верхній торець якого сполучений з верхньою швидкозатискною головкою універсальної іспитової машини, нижній шток зі своїм центральним каналом, нижній торець якого сполучений з вилученням нижньої швидкозатискної сполучної головки універсальної іспитової машини, розділовий вкладиш із центральним каналом, з'єднаний з верхнім торцем нижнього штока так, що їх центральні канали збігаються, тонкостінний трубчастий зразок, головки якого оснащені шліцьовими пазами й зовнішнім різьбленням, за допомогою півкілець, установлених у радіальному пазу, й шпонок у шліцьових канавках нижнього штока, за допомогою накидної гайки прикріплена головка тонкостінного трубчастого зразка, нижній торець верхнього штока за допомогою накидної гайки й установлених півкілець і шпонок з'єднаний з головкою тонкостінного трубчастого зразка, сполучними гайками з'єднані фланці з циліндричним корпусом із зовнішнім різьбленням, а штуцери верхнього й нижнього штоків з'єднані з магістралями високого тиску гідравлічного насоса. На Фіг. 1 представлений пристрій, що навантажує, для вивчення механічних властивостей матеріалів. На Фіг. 2 зображений тонкостінний трубчастий зразок, механічні властивості якого досліджуються. На Фіг. 3 зображений переріз А-А, що пояснює передачу крутного моменту на трубчастий зразок. 1 UA 115530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Навантажувальний пристрій містить верхній шток 1 із центральним каналом 2, який починається штуцером 3 і закінчується устям 4, нижній шток 5 із центральним каналом 6, який починається штуцером 7 і закінчується устям 8, розділовий вкладиш 9 із центральним каналом 10, трубчастий зразок 11, головки якого 12 й 13 оснащені шліцьовими пазами 14 і зовнішнім різьбленням (див. Фіг. 2), накидні гайки 15 й 16, циліндричний корпус 17 із зовнішнім різьбленням і фланцями 18, 19 і сполучні гайками 20 й 21, дві пари упорних півкілець 22 й 23, два комплекти шпонок 24 й 25, а також ущільнювального кільця 26, 27 й 28. Перед дослідженням механічних характеристик матеріалу тонкостінного трубчастого зразка збирання навантажувальний пристрою здійснюється в такий спосіб. Нижній торець нижнього штока 5, котрий орієнтуємо так, як показано на Фіг. 1, сполучається з виїмкою нижньої траверси й з'єднується нижньою затискною головкою універсальної іспитової машини, наприклад ZDTe-30 (на малюнку не показано). На циліндричну поверхню нижнього штока 5 установлюються ущільнювальне кільце 27, яке контактує із циліндричною поверхнею отвору фланця 18, що впирається на виступ нижнього штока 5. На верхній торець нижнього штока 5 нагвинчується циліндричний вкладиш 9 з ущільненнями 26. При цьому сполучаються центральний канал 10 нижнього штока 5 і центральний канал 10 розділового вкладиша 9, на який установлюється ущільнювальні кільця 26. Через верхній торець нижнього штока 5 уводимо накидну гайку 15. Установлюємо упорні півкільця 22 у відповідний циліндричний паз верхнього торця нижнього штока 5. Установлюємо шпонки 24 у поздовжні шліцьові пази верхнього торця нижнього штока 5. Установлюємо тонкостінний трубчастий зразок 11, сполучаючи шліци його нижньою торця зі шпонками 24. При цьому розділовий вкладиш 9 розміщається усередині трубчастого зразка 11, а накидну гайку 15 з'єднуємо за допомогою різьблення нижнього торця трубчастого зразка 11 з упорними півкільцями 22. Нижній торець верхнього штока 1 разом із фланцем 19 і накидною гайкою 16 з'єднуємо усередину каналу трубчастого зразка з боку верхньої головки 12 (див. Фіг. 2). Установлюємо упорні півкільця 23, шпонки 25 і нагвинчуємо накидну гайку 16 на різьблення головки 12 трубчастого зразка 11. За допомогою сполучної гайки 21 з'єднуємо фланець 19 з верхнім торцем циліндричного корпуса 17. За допомогою сполучної гайки 20 з'єднуємо фланець 18 з нижнім торцем циліндричного корпуса 17. Ущільнювальні кільця 28 забезпечують герметичність стиків торців циліндричного корпуса 17 і фланців 18 й 19. Верхній торець верхнього штока 1 (див. Фіг. 1), сполучається з виїмкою верхньої траверси й з'єднується верхньою затискною головкою універсальної іспитової машини, наприклад ZDTe-30 (на малюнку не показано). З опису процесу зборки навантажувального пристрою та наведених ілюстративних матеріалів (див. Фіг. 1, Фіг. 2 і Фіг. 3) виходить, що в конструкції створюються дві гідроізольовані порожнини - А і В. Порожнина А, що обмежена зовнішньою поверхнею обмежувального вкладиша 9, внутрішньою поверхнею тонкостінного трубчастого зразка 11 й ущільнювальними кільцями 26, з'єднана через штуцер 7 з магістраллю гідростатичного тиску q. Порожнина В, що обмежена внутрішньою поверхнею циліндричного корпуса 17, зовнішньою поверхнею тонкостінного трубчастого зразка 11, фланцями 18 й 19 й ущільнювальними кільцями 27 й 28, з'єднана через штуцер 3 з магістраллю гідростатичного тиску Q. Навантажувальний пристрій працює в такий спосіб. У випадку випробувань тонкостінних трубчастих зразків досліджуваного матеріалу під дією + стискаючої (Р ) або розтягуючої (Р ) осьової сили й (або) крутного моменту Μ користуємося інструкцією з обслуговування універсальної іспитової машини типу ЦДТе-30 для випробувань на розтягання, стиск і крутіння [2]. При необхідності проводити дослідження додатково при зовнішньому або внутрішньому тиску використовуємо магістралі високого тиску q й Q, управляючи плунжерним насосом, наприклад, УНГР-2000. І в цьому разі навантажувальний пристрій дозволяє проводити випробування як простому, так і складному шляхах навантаження. Використання навантажувального пристрою для вивчення механічних властивостей тонкостінних трубчастих зразків матеріалів розширює область застосування універсальних іспитових машин, наприклад типу Zdte-30, дозволяючи проводити випробування також зразків як при зовнішньому, так і при внутрішньому гідростатичному тиску. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель, RU, № 115481, 2012, G01N 3/10. Універсальна іспитова машина для досліджування матеріалів в умовах високого гідростатичного тиску. 2. Інструкція з обслуговування універсальної іспитової машини типу ЦДТе-30 для випробувань на розтягання, стиск і крутіння. Завод іспитових машин "Veb Werstoffprufmaschinen Leipsig" у м. Лейпциг комбінату ім. Фріц Хеккерт. - 1981. Прототип. 60 2 UA 115530 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Навантажувальний пристрій для вивчення механічних властивостей тонкостінних трубчастих зразків матеріалів, який містить силовий привод осьової сили й механізм крутного моменту універсальної іспитової машини, магістралі високого тиску гідравлічного насоса, який відрізняється тим, що включає верхній шток із центральним каналом, верхній торець якого сполучений з верхньою швидкозатискною головкою універсальної іспитової машини, нижній шток зі своїм центральним каналом, нижній торець якого сполучений з вилученням нижньої швидкозатискної сполучної головки універсальної іспитової машини, розділовий вкладиш із центральним каналом, з'єднаний з верхнім торцем нижнього штока так, що їх центральні канали збігаються, тонкостінний трубчастий зразок, головки якого оснащені шліцьовими пазами й зовнішнім різьбленням, за допомогою півкілець, установлених у радіальному пазу, й шпонок у шліцьових канавках нижнього штока, за допомогою накидної гайки прикріплена головка тонкостінного трубчастого зразка, нижній торець верхнього штока за допомогою накидної гайки й установлених півкілець і шпонок з'єднаний з головкою тонкостінного трубчастого зразка, сполучними гайками з'єднані фланці з циліндричним корпусом із зовнішнім різьбленням, а штуцери верхнього й нижнього штоків з'єднані з магістралями високого тиску гідравлічного насоса. 3 UA 115530 U 4 UA 115530 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5