PL221525B1 - Maszyna wytrzymałościowa do badań udarowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maszyna wytrzymałościowa do badań udarowych materiałów konstrukcyjnych.

W badaniach udarowych materiałów konstrukcyjnych wykorzystuje się najczęściej opadowe młoty udarowe, w których energia uderzenia zależna jest od masy bijaka i wysokości spadku.

Z chińskiego opisu patentowego CN1710396 znana jest wytrzymałościowa maszyna udarowa, która ma układ obciążeniowy składający się z płyty dolnej, stolika pomiarowego, bijaka, belki trawersy ruchomej z prowadnicami, trawersy stałej z kolumnami oraz ma układ posadowienia z wibroizolatorami.

Z chińskiego opisu patentowego CN101509856 znane jest wielofunkcyjne urządzenie do udarowego testowania materiałów kompozytowych, które ma stolik pomiarowy wyposażony w piezoelektryczny czujnik siły udarowej oraz fotoelektryczny czujnik przemieszczeń.

Z angielskiego opisu patentowego GB387733 znana jest maszyna do udarowego testowania materiałów, która ma optyczno-fotograficzny rejestrator przemieszczeń bijaka w czasie udaru.

Celem wynalazku jest przedstawienie maszyny wytrzymałościowej do badań udarowych materiałów konstrukcyjnych.

Maszyna wytrzymałościowa, według wynalazku, składa się z płyty dolnej, dwóch kolumn, trawersy nieruchomej połączonej trwale z kolumnami, trawersy ruchomej prowadzonej po kolumnach za pomocą prowadnic, bijaka połączonego z trawersą ruchomą, stolika pomiarowego zamocowanego na płycie dolnej oraz siłownika hydraulicznego charakteryzuje się tym, że siłownik hydrauliczny opierający się o trawersę nieruchomą jest połączony z trawersą ruchomą za pośrednictwem zaczepu, a do trawersy nieruchomej zamocowane są dwie sprężyny, przy czym rozstaw sprężyn odpowiada rozstawowi dystansów przymocowanych do górnej powierzchni trawersy ruchomej.

Korzystnie, do kolumn przymocowane są odbojniki z amortyzatorami elastomerowymi.

Korzystnie, na dystansach zamontowane są obciążniki w kształcie krążków o średnicy mniejszej od średnicy wewnętrznej sprężyn.

Korzystnie, belka trawersy ruchomej jest wykonana z kompozytu epoksydowo-węglowego.

Korzystnie, płyta dolna jest posadowiona na żelbetonowym fundamencie z podbetonem za pośrednictwem wibroizolatorów, przy czym boczne powierzchnie żelbetonowego fundamentu są pokryte matą tłumiącą.

Podstawowymi elementami układu obciążającego maszyny wytrzymałościowej są sprężyny oraz siłownik hydrauliczny, który odpowiada za napięcie sprężyn. Po połączeniu za pomocą zaczepu trawersy ruchomej z siłownikiem hydraulicznym opierającym się o trawersę nieruchomą następuje podnoszenie trawersy ruchomej. Po wejściu w kontakt sprężyn z dystansami trawersy ruchomej następuje ich statyczne napinanie do wymaganego w danej próbie poziomu. Po zwolnieniu zaczepu napięte sprężyny wprawiają w ruch trawersę ruchomą, która jest prowadzona za pomocą prowadnic po kolumnach. Prędkość pionowa trawersy zależy od skrócenia wstępnego sprężyn. Dla zminimalizowania tarcia prowadnice trawersy posiadają teflonowe wkładki. Do trawersy ruchomej zamocowany jest bijak, który uderza w próbkę umieszczoną na stoliku pomiarowym wyposażonym w siłomierz przystosowany do obciążeń udarowych. Laserowy czujnik przemieszczeń mierzy przemieszczenie trawersy ruchomej, umożliwiając w sposób bezpośredni sporządzenie wykresu siła-przemieszczenie dla badanej próbki.

Zastosowanie odbojników z amortyzatorami elastomerowymi na kolumnach maszyny wytrzymałościowej pozwala na niszczenie badanej próbki na zaprojektowanej długości. Po ewentualnym zniszczeniu próbki na wymaganej drodze prowadnice trawersy ruchomej uderzają w amortyzatory elastomerowe zamocowane na odbojnikach.

Zamontowanie obciążników w kształcie krążków o średnicy mniejszej od średnicy wewnętrznej sprężyn na dystansach przytwierdzonych do trawersy ruchomej tak, że obciążniki w trakcie napinania sprężyn wchodzą do ich wnętrza, pozwala na zwiększenie zakresu energii uderzenia przy zachowaniu kompaktowej budowy układu obciążającego.

Wykonanie belki trawersy ruchomej z kompozytu epoksydowo-węglowego dzięki jego zwiększonej odporności na udar obniża masę trawersy zwiększając możliwy zakres energii uderzenia.

Posadowienie płyty dolnej na żelbetonowym fundamencie z podbetonem za pośrednictwem wibroizolatorów redukuje szkodliwe drgania podłoża wywołane udarem. Do tłumienia drgań wykorzystuje się układ czterech wibroizolatorów sprężynowych zespolonych z tłumikami wiskotycznymi. Wibroizolatory są połączone z płytą dolną za pomocą śrub, a ich sztywność została dobrana tak, aby podPL 221 525 B1 stawowa częstotliwość drgań własnych zawierała się w przedziale od 2 do 6 Hz. Fundament wykonano z betonu zbrojonego prętami ze stali, a jego powierzchnie boczne pokryto matą tłumiącą.

Rozwiązanie według wynalazku, w którym energia uderzenia gromadzona jest w ściśniętych przez siłownik hydrauliczny sprężynach pozwala na zadawanie obciążenia w szerokim zakresie bez zmian masy bijaka, co ułatwia obsługę. Zaproponowane rozwiązanie czyni konstrukcję maszyny wytrzymałościowej bardziej zwartą.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcję maszyny wytrzymałościowej przygotowanej do prowadzenia badań udarowych.

Podstawowym elementem zgłaszanego wynalazku jest układ obciążający, który umożliwia prowadzenie badań materiałów i fragmentów konstrukcji przy obciążeniach udarowych. Okład obciążający do badań udarowych składa się z płyty dolnej 1, dwóch kolumn 2, trawersy nieruchomej 3, komp ozytowej belki trawersy ruchomej 4 prowadzonej po kolumnach 2 za pomocą prowadnic 5, siłownika hydraulicznego 6 do przemieszczania trawersy ruchomej, dwóch sprężyn 7 oraz mechanizmu zaczepu 8. Układ obciążający jest posadowiony na żelbetowym fundamencie blokowym 9, z podbetonem 10 za pośrednictwem wibroizolatorów 11 i maty tłumiącej 12 zapewniających eliminację szkodliwych skutków drgań wywołanych udarem.

Po zaczepieniu trawersy ruchomej mechanizm zaczepu 8 zostaje zabezpieczony i następuje podnoszenie trawersy ruchomej za pomocą siłownika hydraulicznego 6, a po zetknięciu ze sprężynami 7 następuje ich statyczne napinanie do wymaganego w danej próbie poziomu. Po odbezpieczeniu mechanizmu zaczepu 8 napięte sprężyny 7 wprawiają w ruch trawersę ruchomą, która jest prowadzona za pomocą prowadnic 5 po kolumnach 2. Dla zminimalizowania tarcia prowadnice 5 posiadają teflonowe wkładki. Do trawersy ruchomej zamocowany jest bijak 13, który uderza w próbkę umieszczoną na stoliku pomiarowym 14 wyposażonym w siłomierz przystosowany do obciążeń udarowych. Laserowy czujnik przemieszczeń 15 mierzy przemieszczenie trawersy ruchomej, umożliwiając w sp osób bezpośredni sporządzenie wykresu siła-przemieszczenie dla badanej próbki. Odbojniki 16 z amortyzatorami elastomerowymi 17 pozwalają zadawać poziom zniszczenia próbki, poprzez pochłanianie części energii kinetycznej trawersy ruchomej. Do trawersy ruchomej są zamocowane obciążniki 18, które wpływają na prędkość i energię uderzenia. Podczas prowadzenia prób udarowych uzyskuje się energię uderzenia w zakresie 100-6000 J.

Belka kompozytowa epoksydowo-węglowa trawersy ruchomej 4 jest złożona z dwóch belek o przekroju ceowym. Półki wzmocnione są tkaniną węglową 0/90° oraz pasmami rovingu węglowego. Środnik ceownika wzmocniony jest tkaniną węglową 5 ± 45°. Matrycę stanowi żywica epoksydowa.

Maszyna wytrzymałościowa, według wynalazku, może być stosowana do badań udarowych m ateriałów i konstrukcji w szerokim zakresie prędkości i energii uderzenia.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Maszyna wytrzymałościowa do badań udarowych składająca się z płyty dolnej, dwóch kolumn, trawersy nieruchomej połączonej trwale z kolumnami, trawersy ruchomej prowadzonej po k olumnach za pomocą prowadnic, bijaka połączonego z trawersą ruchomą, stolika pomiarowego zam ocowanego na płycie dolnej oraz siłownika hydraulicznego, znamienna tym, że siłownik hydrauliczny (6) opierający się o trawersę nieruchomą (3) jest połączony z trawersą ruchomą (4) za pośrednictwem zaczepu (8), a do trawersy nieruchomej (3) zamocowane są dwie sprężyny (7), przy czym rozstaw sprężyn (7) odpowiada rozstawowi dystansów (19) przymocowanych do górnej powierzchni trawersy ruchomej (4).
2. 2. Maszyna wytrzymałościowa według zastrz. 1, znamienna tym, że do kolumn (2) przymocowane są odbojniki (16) z amortyzatorami elastomerowymi (17),
3. 3. Maszyna wytrzymałościowa według zastrz. 1, znamienna tym, że na dystansach (19) zamontowane są obciążniki (18) w kształcie krążków o średnicy mniejszej od średnicy wewnętrznej sprężyn (7).
4. 4. Maszyna wytrzymałościowa według zastrz. 1, znamienna tym, że belka trawersy ruchomej (4) jest wykonana z kompozytu epoksydowo-węglowego.
5. 5. Maszyna wytrzymałościowa według zastrz. 1, znamienna tym, że płyta dolna (1) jest posadowiona na żelbetonowym fundamencie (9) z podbetonem (10) za pośrednictwem wibroizolatorów (11), przy czym boczne powierzchnie żelbetonowego fundamentu (9) są pokryte matą tłumiącą (12).