CZ27530U1 - Čelist pro upínání miniaturních plochých vzorků ve zkušebních strojích - Google Patents

Description

Oblast techniky

Navrhované technické řešení spadá do sekce fyzika, konkrétně do oblasti zjišťování pevnosti pevných materiálů použitím mechanického namáhání.

Dosavadní stav techniky

Odhad zbytkové životnosti a včasné odhalení potenciálního nebezpečí selhání strojních zařízení a konstrukcí je klíčová otázka pro bezpečný a spolehlivý provoz v průmyslových podnicích. V dnešní době je tato otázka aktuální zejména v elektrárnách a v petrochemických podnicích, které se přiblížily své projektované životnosti. Po desetiletí, od doby, kdy byla tato zařízení postavena, mohly různé potenciální degradační procesy způsobit zhoršení mechanických vlastností a integritu provozovaných komponent. V době navrhování těchto konstrukcí byla životnost projektována na základě relativně jednoduchých přístupů vycházejících z praktických zkušeností a nakonec korigovaných příslušným bezpečnostním koeficientem. Nákladné investice na modernizaci a zefektivnění provozu těchto zařízení mají ale smysl jen tehdy, pokud tato zařízení mají dostatečnou zbytkovou životnost. Proto je snižování nejistoty v hodnocení a monitorování zbytkové životnosti strojních zařízení, zejména komponent energetických zařízení, elementární zájem průmyslu. Zbytková životnost provozovaného zařízení může být vyhodnocena pomocí standardních mechanických testů. Jedním z nich je standardní zkouška tahem. Nicméně reálně obvykle není možno z provozovaných komponent odebrat dostatečné množství materiálu pro tyto standardní zkoušky. Proto byla navržena tahová zkouška na miniaturních vzorcích, které již lze z provozovaných komponent odebrat.

Geometrie těchto vzorků vychází z geometrie vzorku používané pro zkoušku „smáli punch test“ (SPT), která používá vzorek ve tvaru disku o průměru 8 mm a tloušťce 0,5 mm. Tyto vzorky jsou také používány jako svědečné vzorky v elektrárnách a tak zkoušky na těchto vzorcích jsou potenciálně velmi perspektivní. Nicméně pomocí SPT nelze přímo získat stejné hodnoty jako ze standardní zkoušky tahem a proto byl navržen mikro-tahový vzorek, který svými vnějšími rozměry nepřesahuje SPT vzorek. Pro tento mikro-tahový vzorek bylo nutné navrhnout vhodné čelisti, které umožní vhodně upnout takto miniaturní tělísko do zkušebního stroje bez nebezpečí zplastizování průřezu vzorku. Po upnutí do zkušebního stroje je nutné také zajistit co největší tuhost soustavy při měření mechanickým extenzometrem a možnost měřit optickými metodami přímo na aktivní části vzorku.

Daný úkol řeší čelist podle navrhovaného technického řešení.

Podstata technického řešení

Podstatou navrhovaného technického řešení je konstrukční vytvoření čelisti pro upínání miniaturních plochých vzorků ve zkušebních strojích. Čelist je vyrobená z kovových vysoce pevných materiálů a je využitelná pro testování miniaturních plochých tahových zkušebních vzorků upnutých v upínacích kamenech.

Čelist zahrnuje pevný držák s výstupkem ve tvaru písmene T. Na tomto výstupku je připevněn plochý upínací kámen opatřený vroubkováním o hloubce max. 0,2 mm. Pevný držák je uzpůsoben pro upnutí do zkušebního stroje.

Na pevný držák je situován pohyblivý držák ve tvaru pravoúhlého čtyřhrami s vnitřním otvorem. Na jedné straně vnitřního otvoru je připevněn plochý upínací kámen s vroubkováním o hloubce max. 0,2 mm.

Výstupek ve tvaru písmene T prochází vnitřním otvorem v pohyblivém držáku, který je suvně uložen na pevném držáku pod volnými konci výstupku ve tvaru písmene T.

-1 CZ 27530 Ul

Tloušťka části pohyblivého držáku, která je situovaná pod volnými konci výstupku ve tvaru písmene T, odpovídá délce svislé části výstupku ve tvaru písmene T snížené o nutnou provozní toleranci. Držáky jsou spojeny přítlačným prvkem. Je výhodné, pokud je přítlačný prvek ve formě šroubu.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je:

obr. 1 - axonometrický pohled na dvě zrcadlově situované čelisti, kde každá čelist obsahuje pevný držák vzorku a pohyblivý držák vzorku; obr. 2 - axonometrický pohled na pevný držák vzorku;

obr. 3 - axonometrický pohled na sestavenou čelist s umístěným zkušebním vzorkem, s otvorem pro umístění nezakresleného přítlačného prvku.

Příklad provedení technického řešení

V příkladném provedení je čelist pro upínání miniaturních plochých vzorků I ve zkušebních strojích vyrobená z kovových vysoce pevných materiálů. Je využitelná pro testování miniaturních plochých tahových zkušebních vzorků 1 upnutých v upínacích kamenech 4.

Čelist zahrnuje pevný držák 2 s výstupkem 6 ve tvaru písmene T. Na tomto výstupku 6 je připevněn plochý upínací kámen 4 opatřený vroubkováním o hloubce 0,1 mm. Pevný držák 2 je uzpůsoben pro upnutí do zkušebního stroje. To znamená, že pevný držák 2 vzorku I je na své spodní části v tomto případě opatřen závitem.

Na pevný držák 2 je situován pohyblivý držák 3 ve tvaru pravoúhlého čtyřhranu s vnitřním otvorem. Na jedné straně vnitřního otvoru je připevněn plochý upínací kámen 4 s vroubkováním o hloubce 0,1 mm.

Výstupek 6 ve tvaru písmene T prochází vnitřním otvorem v pohyblivém držáku 3. Pohyblivý držák 3 je suvně uložen na pevném držáku 2 pod volnými konci výstupku 6 ve tvaru písmene T.

Tloušťka části pohyblivého držáku 3, která je situovaná pod volnými konci výstupku 6 ve tvaru písmene T, odpovídá délce svislé části výstupku 6 ve tvaru písmene T snížené o nutnou provozní toleranci. Držáky 2, 3 jsou spojeny přítlačným prvkem 5 ve formě šroubu.

Díky navrhované kombinaci prvků je možné upnout miniaturní tahové vzorky las dostatečnou citlivostí je přítlačným prvkem 5 utáhnout tak, aby kvůli miniaturním rozměrům zatížení při upínání nepřekročilo povolené napětí. Miniaturním rozměrem vzorku 1 je v tomto případě míněn rozměr vycházející ze vzorku používaného při zkouškách SPT.

To je umožněno pomocí přítlačného prvku 5 ve formě imbusového šroubu, díky kterému je možno sloučit téměř protichůdné požadavky na citlivé a zároveň pevné upnutí; obsluha má možnost reagovat na odezvu materiálu při utahování s respektováním tvrdosti a pevnosti materiálu. Jemné vroubkování upínacích kamenů 4 zabraňuje deformaci hlavy zkušebního vzorku I při utahování, což by hrozilo v případě standardního (pro uvažované velikosti vzorků I však velmi hrubého) vroubkování.

Popsaná konstrukce čelisti umožňuje tuhé upnutí zkušebního vzorku laje možno měřit deformaci během testu pomocí kontaktního extenzometru s dostatečně malou chybou. Pro přesnější měření deformace jsou použity optické metody a je tak třeba zachovat možnost vzorek I pozorovat přímo. Pro optické snímání jsou kameny 4 zarovnané (nebo mohou být mírně přesazené) vůči držákům 2, 3 a aktivní část vzorku I (tj. deformující se během zkoušky tahem) je optickými přístroji zcela měřitelná. Pro testování zkušebního vzorku I jsou použity dvě popisované čelisti, situované ve zkušebním stroji zrcadlově proti sobě, z nichž každá upíná jeden konec zkušebního vzorku i.

Příkladné provedení je patrné z obr. 1 až obr. 3.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Čelist pro upínání miniaturních plochých vzorků ve zkušebních strojích, vyrobená z kovových vysoce pevných materiálů a využitelná pro testování miniaturních plochých tahových zkušebních vzorků (1) upnutých v upínacích kamenech (4), vyznačující se tím, že zahrnuje pevný držák (2) s výstupkem (6) ve tvaru písmene T, kde na výstupku (6) je připevněn plochý upínací kámen (4) opatřený vroubkováním o hloubce max. 0,2 mm, přičemž pevný držák (2) je uzpůsoben pro upnutí do zkušebního stroje, na pevný držák (2) je situován pohyblivý držák (3) ve tvaru pravoúhlého čtyřhrami s vnitřním otvorem, kde na jedné straně vnitřního otvoru je připevněn plochý upínací kámen (4) s vroubkováním o hloubce max. 0,2 mm, přičemž výstupek (6) ve tvam písmene T prochází vnitřním otvorem v pohyblivém držáku (3), který je suvně uložen na pevném držáku (2) pod volnými konci výstupku (6) ve tvam písmene T, přičemž tloušťka části pohyblivého držáku (3), která je situovaná pod volnými konci výstupku (6) ve tvam písmene T, odpovídá délce svislé části výstupku (6) ve tvam písmene T snížené o nutnou provozní toleranci přičemž držáky (2, 3) jsou spojeny přítlačným prvkem (5).
2. 2. Čelist pro upínání miniaturních plochých vzorků ve zkušebních strojích, podle nároku 1, vyznačující se tím , že přítlačný prvek (5) je ve formě šroubu.