CZ306850B6

CZ306850B6 - Upínací kleština pro dynamické tahové testování plochých materiálových vzorků na kyvadlovém kladivu

Info

Publication number: CZ306850B6
Application number: CZ2016-45A
Authority: CZ
Inventors: Petr Hanus; Eva Schmidová; Bohumil Culek
Original assignee: Univerzita Pardubice
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-09
Also published as: CZ201645A3

Abstract

Upínací kleština pro dynamické tahové testování plochých materiálových vzorků (5) na kyvadlovém kladivu se sestává ze dvou zrcadlově proti sobě vzájemně stavitelně uspořádaných konstrukčních členů obsahujících upínací matici (1), dvojici upínacích čelistí (2, 3) a upínací šroub (4). Upínací matice (1) je opatřena kuželovou vnitřní dutinou (11), která je vyústěna na vnitřním čele (101) a která přechází ve válcovou komoru (12) vyústěnou na vnějším čele (102). Upínací úložná čelist (2) a svěrná čelist (3) jsou vytvořeny ve tvaru komolých půlkuželů, jejichž kuželovitost odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny (11) upínací matice (1), a jsou uzpůsobeny pro sevření zkušebního vzorku (5) mezi jejich přiléhajícími plochami, kde úložná čelist (2) je uzpůsobena jednak pro uložení koncové části zkušebního vzorku (5), jednak pro zajištění správného polohování přikládané svěrné čelisti (3) a jednak pro zajištění kontaktu s upínacím šroubem (4) ve směru podélné osy upnutého zkušebního vzorku (5).

Description

Oblast techniky

Vynález spadá do oblasti vývoje testovacích zařízení pro dynamické tahové zkoušky materiálů a týká se konstrukce upínací kleštiny pro testování plochých materiálových vzorků na kyvadlovém kladivu.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro testování materiálových vzorků formou dynamických tahových zkoušek většinou používají dynamická kyvadlová rázová kladiva, ať už se jedná o vzorky kruhového průřezu nebo vzorky ploché. Stále častěji je požadováno provádět rychlé tahové zkoušky s instrumentací, tzn. zkoušky se záznamem síly v průběhu destrukce materiálového vzorku ve smyslu normy EN ISO 26203. Existují konstrukční řešení zařízení pro instrumentované zkoušky vzorků kruhových průřezů, jejichž případem jsou provedení popsaná ve spisech DE 10241667, CN103234844 (řeší časový záznam napětí v dlouhé zkušební tyči po aplikovaném rázu), EP0027257 (řeší časový záznam síly ve zkušebním vzorku v průběhu rázu), CN 101975700 (řeší způsob upevnění zkušebního vzorku při zkoušce v tahu) a CN103353425 (řeší tvar zkušebního vzorku pro zkoušku v tahu). Jsou také známa konstrukční řešení na zkoušení plochých materiálových vzorku, ale bez instrumentace, jejichž příkladem jsou zařízení popsaná ve spisech DE 102010037979, DE 102010037982, DE 3149986. Dosud není známo či nebylo publikováno zařízení, které by umožňovalo provedení instrumentované tahové zkoušky plochého vzorku na klasickém kyvadlovém rázovém kladivu a současný stav techniky nabízí ve standardním provedení kyvadlových rázových kladiv pouze záznam energie potřebné k přetržení plochých materiálových vzorků.

Úkolem předkládaného vynálezu je představit k využívání provedení upínací kleštiny pro dynamické tahové testování plochých materiálových vzorků, jejíž provedení umožňuje používání na stávajících konstrukcích kyvadlových kladivech.

Podstata vynálezu

Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je upínací kleština pro dynamické tahové testování plochých materiálových vzorků na kyvadlovém kladivu sestávající ze dvou zrcadlově proti sobě vzájemně stavitelně uspořádaných konstrukčních členů obsahujících upínací matici, dvojici upínacích čelistí a upínací šroub, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že upínací matice je opatřena kuželovou vnitřní dutinou, která je vyústěna na vnitřním čele a která přechází ve válcovou komoru vyústěnou na vnějším čele, přičemž upínací úložná čelist a svěmá čelist jsou vytvořeny ve tvaru komolých půlkuželů, jejichž kuželovitost odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny upínací matice, a jsou uzpůsobeny pro sevření zkušebního vzorku mezi jejich přiléhajícími plochami, kde úložná čelist je uzpůsobena jednak pro uložení koncové části zkušebního vzorku, jednak pro zajištění správného polohování přikládané svěmé čelisti a jednak pro zajištění kontaktu s upínacím šroubem ve směru podélné osy upnutého zkušebního vzorku.

Ve výhodném provedení je upínací matice v oblasti válcové komory opatřena vnitřním závitem pro uložení upínacího šroubu a na povrchu je opatřena montážními ploškami a úložná čelist je tvořena nosným tělesem ve tvaru komolého půlkužele, jehož rovinná středová styková plocha je opatřena plochým vybráním pro uložení zkušebního vzorku, kde vybrání je opatřeno výřezem směrovaným k menší homí základně nosného tělesa, přičemž nosné těleso je v oblasti větší spodní základny opatřeno opěrnou stěnou vystupující nad úroveň stykové plochy.

- 1 CZ 306850 B6

Je rovněž výhodné, když je svěmá čelist tvořena přítlačným tělesem ve tvaru komolého půlkužele, jehož délka rovinné středové přítlačné plochy je shodná se středovou stykovou plochou nosného tělesa a upínací šroub sestává z hlavy a dříku, kde hlava je opatřena prvním vnějším závitem, který svými parametry odpovídá vnitřnímu závitu válcové komory upínací matice, a dřík je opatřen druhým vnějším závitem pro umožnění vmontování upínací kleštiny do upínacího mechanizmu kyvadlového kladiva, přičemž čelo dříku je opatřeno šestihranným otvorem pro montážní imbusový klíč.

Nové konstrukční řešení upínací kleštiny umožňuje svými rozměry a provedením její využití u běžných kyvadlových rázových kladiv určených a vybavených pro provádění instrumentovaných zkoušek vzorků kruhového průřezu. Konstrukce kleštiny, která využívá upnutí plochého materiálového vzorku jak svěrným, tak opěrným spojem, je poměrně jednoduchá bez zvláštních požadavků na použité materiály, což zaručuje minimální výrobní náklady a nevyžaduje speciální technologii výroby. Nový a vyšší účinek přihlašovaného řešení spočívá v tom, že upínací šroub čelistí zároveň spojením s konstrukcí kyvadlového kladiva přenáší při tahové zkoušce přes upínací matici a upínací čelisti do materiálového vzorku tahovou sílu. Funkční podstata vynálezu spočívá v tom, že upínací kleština upíná materiálový vzorek v kombinaci opěrného a svěmého spoje. Jedna z upínacích čelistí, a to úložná čelist je na straně kontaktu s materiálovým vzorkem tvarově upravena tak, že do ní přesně materiálový vzorek zapadá. Druhá z dvojice upínacích čelistí, svěrná čelist dosedá na materiálový vzorek v ploše rovnoběžné s podélnou osou upínací kleštiny. Obě upínací čelisti jsou na vnější straně vzhledem k podélné ose kleštiny opatřeny kuželovou plochou, přes kterou zapadají do upínací matice, která je opatřena kuželovou vnitřní dutinou. Kuželovitost upínacích čelistí odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny upínací matice. Hlavní funkcí úložné čelisti je zajištění přenosu vnitřní tlačné síly mezi zkušebním vzorkem a čelistí. Tato tlačná síla v součtu s třecí silou mezi oběma čelistmi a zkušebním vzorkem, která je vyvozená sevřením vzorku vlivem kuželového uložení čelistí v kuželové dutině upínací matice, je v rovnováze s tažnou silou ve zkušebním vzorku v průběhu jeho dynamické tahové zkoušky. Popsaný mechanismus upínací kleštiny přitom zabezpečuje silový přenos tak, že s narůstající tahovou silou v průběhu zkoušky se díky tvaru úložné čelisti, která svým zadním osazením vtlačuje svěmou čelist do kuželové dutiny upínací matice, zvětšuje síla svěmého kontaktu mezi čelistmi a zkušebním vzorkem. Tím dochází k postupnému relativnímu snižování silového účinku mezi úložnou čelistí a zkušebním vzorkem v přední části tvarové kleštiny, kde se zkušební vzorek opírá o opěrnou plochu tvarové kleštiny.

Objasnění výkresů

Konkrétní příklad provedení upínací kleštiny podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 je axonometrický pohled na upínací kleštinu, obr. 2 je podélný osový řez upínací kleštinou z obr. 1 s vloženým vzorkem, obr. 3 je explodovaný axonometrický pohled na upínací kleštinu z obr. 1 a obr. 4 je explodovaný axonometrický pohled na polovinu upínací kleštiny z obr. 1 v podélném řezu.

Výkresy, které znázorňují představovaný vynález a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Upínací kleština je v základním provedení symetrická a je tvořena dvěma shodnými upínacími maticemi 1, dvojicemi upínacích úložných čelistí 2, upínacích svěmých čelistí 3 a upínacích

-2CZ 306850 B6 šroubů 4. Každá upínací matice 1 je opatřena vnitřní dutinou 11 vytvořenou ve směru podélné osy ve tvaru komolého kužele, jehož menší homí základna se nachází v oblasti vnitřního čela 11 upínací matice 1 a který v oblasti větší spodní základny přechází ve válcovou komoru 12 vyústěnou na vnějším čele 102 upínací matice 1 a vybavenou vnitřním závitem 121. Upínací matice 1 jsou přitom při sestavení upínací kleštiny uloženy ve směru podélné osy zrcadlově proti sobě vnitřními čely 101 a na povrchu jsou opatřeny montážními ploškami 103. Upínací úložné čelisti 2 jsou tvořeny nosným tělesem 21 ve tvaru komolého půlkužele, jehož kuželovitost odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny 11 upínací matice 1 a jehož rovinná středová styková plocha 211 je opatřena plochým v podstatě obdélníkovým vybráním 212 pro uložení zkušebního vzorku 5. Vybrání 212 je opatřeno výřezem 213 směrovaným k menší homí základně nosného tělesa 21 a umožňujícím výstup střední části zkušebního vzorku 5 vně úložné čelisti 2. Těleso 21 je v oblasti větší spodní základny opatřeno opěrnou stěnou 214 vystupující nad úroveň stykové plochy 211 a sloužící pro správné polohování přikládané svěmé čelisti 3. Svěmá čelist 3 je tvořena přítlačným tělesem 31 ve tvaru komolého půlkužele, jehož kuželovitost odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny 11 upínací matice 1 a jehož délka rovinné středové přítlačné plochy 311 je shodná se středovou stykovou plochou 211 nosného tělesa 21. Upínací šroub 4 sestává z hlavy 41 a dříku 42, kde hlava 41 je opatřena prvním vnějším závitem 411, který svými parametry odpovídá vnitřnímu závitu 121 válcové komory 12 upínací matice 1, a dřík 42 je opatřen druhým vnějším závitem 421 umožňujícím vmontování upínací kleštiny do neznázoměného upínacího mechanizmu kyvadlového kladiva. Celo dříku 42 je opatřeno šestihranným otvorem 422 pro montážní imbusový klíč, kterým se smontovaná kleština s uloženým zkušebním vzorkem 5 utahuje předepsaným momentem 15 Nm před instalací do mechanismu kyvadlového kladiva.

Před vložením upínací kleštiny do upínacího mechanizmu kyvadlového kladiva se zkušební vzorek 5 vloží mezi úložné čelisti 2 a svěmé čelisti 3. Takto sestavená skupina se vloží volně do upínací matice 1 a zajistí se upínacím šroubem 4 utahovacím momentem 15Nm. Následně se druhý (z upínací matice 1 vyčnívající) konec zkušebního vzorku 5 prostrčí otvorem druhé upínací matice 1, do které byly předtím vloženy příslušné čelisti 2 a 3. Zkušební vzorek 5 se usadí v čelistech 2 a 3 druhé upínací matice 1 a zajistí se upínacím šroubem 4 utahovacím momentem 15Nm. Vnější závit 421 upínacích šroubů 4 pak slouží ke vmontování celé upínací kleštiny do upínacího mechanizmu kyvadlového kladiva. Demontáž kleštiny má inverzní postup vzhledem k montáži.

Průmyslová využitelnost

Upínací kleština je určena pro provádění instrumentováných dynamických tahových zkoušek plochých vzorků materiálů na kyvadlových rázových kladivech, jejichž výsledky jsou materiálové charakteristiky, které jsou využitelné zejména při návrzích konstrukcí dopravních prostředků z pohledu jejich odolnosti proti crashovým událostem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Upínací kleština pro dynamické tahové testování plochých materiálových vzorků (5) na kyvadlovém kladivu sestávající ze dvou zrcadlově proti sobě vzájemně stavitelně uspořádaných konstrukčních členů obsahujících upínací matici (1), dvojici upínacích čelistí (2, 3) a upínací šroub (4), vyznačující se tím, že upínací matice (1) je opatřena kuželovou vnitřní dutinou (11), která je vyústěna na vnitřním čele (101) a která přechází ve válcovou komoru (12) vyústěnou na vnějším čele (102), přičemž upínací úložná čelist (2) a svěmá čelist (3) jsou vytvořeny ve tvaru komolých půlkuželů, jejichž kuželovitost odpovídá kuželovitosti vnitřní dutiny (11) upínací matice (1), ajsou uzpůsobeny pro sevření zkušebního vzorku (5) mezi jejich přiléhajícími plochami, kde úložná čelist (2) je uzpůsobena jednak pro uložení koncové části zkušebního vzorku (5), jednak pro zajištění správného polohování přikládané svěmé čelisti (3) a jednak pro zajištění kontaktu s upínacím šroubem (4) ve směru podélné osy upnutého zkušebního vzorku (5).
2. Upínací kleština podle nároku 1, vyznačující se tím, že upínací matice (1) je v oblasti válcové komory (12) opatřena vnitřním závitem (121) pro uložení upínacího šroubu (4) a na povrchu je opatřena montážními ploškami (103).
3. Upínací kleština podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že úložná čelist (2) je tvořena nosným tělesem (21) ve tvaru komolého půlkužele, jehož rovinná středová styková plocha (211) je opatřena plochým vybráním (212) pro uložení zkušebního vzorku (5), kde vybrání (212) je opatřeno výřezem (213) směrovaným k menší homí základně nosného tělesa (21), přičemž nosné těleso (21) je v oblasti větší spodní základny opatřeno opěrnou stěnou (214) vystupující nad úroveň stykové plochy (211).
4. Upínací kleština podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že svěmá čelist (3) je tvořena přítlačným tělesem (31) ve tvaru komolého půlkužele, jehož délka rovinné středové přítlačné plochy (311) je shodná se středovou stykovou plochou (211) nosného tělesa (21).
5. Upínací kleština podle nároků laž4, vyznačující se tím, že upínací šroub (4) sestává z hlavy (41) a dříku (42), kde hlava (41) je opatřena prvním vnějším závitem (411), který svými parametry odpovídá vnitřnímu závitu (121) válcové komory (12) upínací matice (1), a dřík (42) je opatřen druhým vnějším závitem (421) pro umožnění vmontování upínací kleštiny do upínacího mechanizmu kyvadlového kladiva, přičemž čelo dříku (42) je opatřeno šestihranným otvorem (422) pro montážní imbusový klíč.