RU115483U1

RU115483U1 - UNIVERSAL TESTING MACHINE FOR RESEARCH OF MATERIALS UNDER HIGH HYDROSTATIC PRESSURE

Info

Publication number: RU115483U1
Application number: RU2011151215/28U
Authority: RU
Inventors: Владислав Георгиевич Малинин; Надежда Аркадьевна Малинина; Дмитрий Вадимович Мавлюбердинов; Денис Константинович Петров
Original assignee: Владислав Георгиевич Малинин; Надежда Аркадьевна Малинина; Дмитрий Вадимович Мавлюбердинов; Денис Константинович Петров
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-04-27

Abstract

Универсальная испытательная машина для проведения исследований материалов в условиях высокого гидростатического давления, содержащая основание, силовые плиты, колонны, цилиндр высокого давления, механизм кручении, электродвигатель, верхний плунжер высокого давления, нижний плунжер высокого давления, отличающаяся тем, что согласно полезной модели, в качестве механизма осевого нагружения используется гидроцилиндр, входящий в состав гидравлического привода низкого давления, управление которым осуществляется при помощи пропорционального гидрораспределителя, нагружение образца осевой силой и крутящим моментом осуществляется при помощи управляющего ЭВМ, а для определения деформаций и напряжений используются тензометрические датчики, используемые также в качестве обратной связи. A universal testing machine for researching materials under high hydrostatic pressure, containing a base, power plates, columns, a high pressure cylinder, a torsion mechanism, an electric motor, an upper high pressure plunger, a lower high pressure plunger, characterized in that, according to the utility model, as the axial loading mechanism uses a hydraulic cylinder, which is part of a low pressure hydraulic drive, which is controlled by a proportional valve, the sample is loaded with axial force and torque using a control computer, and strain gauges are used to determine deformations and stresses, which are also used as feedback communication.

Description

Полезная модель относится к области испытательной техники и может быть использована для проведения механических испытаний трубчатых и сплошных цилиндрических образцов в условиях сложного напряженного состояния при одновременном действии высокого гидростатического давления.The utility model relates to the field of testing technology and can be used to conduct mechanical tests of tubular and continuous cylindrical specimens under complex stress conditions under the simultaneous action of high hydrostatic pressure.

Известно устройство СН-ЭВМ имени А.А.Ильюшина, для испытания тонкостенной цилиндрической трубчатой оболочки под действием внутреннего давления в условиях сложного напряженного состояния, включающее нижнюю траверсу, двухкомпонентный силоизмеритель, нижний захват, дифференциальный экстензометр, верхний захват, верхнюю траверсу, электродвигатель привода кручения, неподвижную траверсу гидроцилиндра, гидроцилиндр, гидропривод осевого нагружения, гидропривод внутреннего давления, управляющий электронно-вычислительной машины (ЭВМ), автономный блок управления, электродвигатель механического привода осевого усилия. Для определения деформаций и напряжений используются тензометрические датчики, обработка показаний которых осуществляется в измерительной цепи с выводом на экран ЭВМ. (Зубчанинов В.Г. Механика процессов пластических сред [Текст]: монография. - М.: ФИЗМА-ТГИЗ., 2010. - с.317-320).A device is known CH-computer named after A.A. Ilyushin for testing a thin-walled cylindrical tubular shell under the influence of internal pressure in a complex stress state, including a lower beam, a two-component force meter, a lower grip, a differential extensometer, a upper grip, an upper traverse, a torsion drive motor , fixed crosshead of hydraulic cylinder, hydraulic cylinder, hydraulic drive of axial loading, hydraulic drive of internal pressure, control of an electronic computer (computer), auto Nominal control unit, electric motor of mechanical drive of axial force. To determine the deformations and stresses, strain gauge sensors are used, the readings of which are processed in the measuring circuit with a computer displayed on the screen. (Zubchaninov V.G. Mechanics of plastic media processes [Text]: monograph. - M.: FIZMA-TGIZ., 2010. - p. 317-320).

Недостатком данного устройства является невозможность исследования поведения материалов в условиях гидростатического давления.The disadvantage of this device is the inability to study the behavior of materials under hydrostatic pressure.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемой полезной моделью по наибольшему количеству существенных признаков, является установка для испытания материалов при сложном нагружение, включающая основание, неподвижную траверсу, соединенные между собой двумя колоннами, подвижную траверсу, электродвигатели, вариатор скорости, винтовую пару, силовую плиту, закрепленную на колоннах, механизм кручения, источник высокого давления, рабочий стол, механизм для регулирования давления в цилиндре высокого давления, верхний плунжер высокого давления, фиксатор верхний части образца, нижний плунжер высокого давления, шток механизма кручения, тяги (Чурбаев Р.В. Влияние давления на хрупкопластический переход и пластичность металлов при различных скоростях и температурах деформации [Текст]: автореферат, канд. физ.-мат.наук / Чурбаев Р.В. - Екатеринбург, 1993. - с.9-10)The closest analogue, which coincides with the claimed utility model for the largest number of essential features, is an installation for testing materials under complex loading, including a base, a fixed beam, interconnected by two columns, a movable beam, electric motors, a speed variator, a screw pair, a power plate, fixed on columns, torsion mechanism, high pressure source, work table, mechanism for regulating the pressure in the high pressure cylinder, upper plunger of high pressure pressure, retainer of the upper part of the sample, lower plunger of high pressure, rod of the torsion mechanism, thrust (Churbaev R.V. Influence of pressure on the brittle-plastic transition and ductility of metals at various strain rates and temperatures [Text]: abstract, Ph.D. Sciences / Churbaev R.V. - Ekaterinburg, 1993. - p. 9-10)

Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности проводить испытания материалов по управляемым ЭВМ траекториям нагружения крутящим моментом и осевой силой в условиях гидростатического давления, вывод и запись измерений на ЭВМ.The disadvantages of the known device are the inability to test materials on a computer-controlled trajectory of loading torque and axial force under hydrostatic pressure, the conclusion and recording of measurements on the computer.

Цель полезной модели - проведение испытаний материалов по управляемым ЭВМ траекториям нагружения крутящим моментом и осевой силой в условиях гидростатического давления, вывод и запись измерений на ЭВМ.The purpose of the utility model is to test materials on computer-controlled trajectories of loading by torque and axial force under hydrostatic pressure, to output and record measurements on a computer.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальной испытательной машине для проведения исследований материалов в условиях высокого гидростатического давления в качестве механизма осевого нагружения используется гидроцилиндр, управление которым осуществляется пропорциональный гидрораспределителем гидравлического привода низкого давления. Управление электродвигателем, привода механизма кручения, осуществляется с помощью промышленных средств автоматизации. В качестве необходимой обратной связи, в зависимости от требуемого режима нагружения, могут использоваться деформометры или динамометры.This goal is achieved by the fact that in a universal testing machine for researching materials under high hydrostatic pressure, a hydraulic cylinder is used as the axial loading mechanism, which is controlled by a proportional hydraulic distributor of a low-pressure hydraulic drive. The control of the electric motor, the drive of the torsion mechanism, is carried out using industrial automation equipment. As necessary feedback, depending on the required loading mode, deformometers or dynamometers can be used.

Наличие промышленных средств автоматизации позволяет осуществлять нагружение по управляемым ЭВМ траекториям нагружения, а также изменять режим нагружения.The presence of industrial automation allows loading on computer-controlled loading paths, as well as changing the loading mode.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.The drawing schematically shows the proposed device.

Универсальная испытательная машина для проведения исследований материалов в условиях высокого гидростатического давления содержит основание 1, на котором смонтирован силовой контур, состоящий из двух силовых плит 2 и 3, соединенных при помощи колонн 4, цилиндр высокого давления 5, механизм кручения 6, приводом которому служит электродвигатель 7, верхний плунжер высокого давления 8, нижней плунжер высокого давления 9. На верхней силовой плите 3 находится гидроцилиндр 10, входящий в состав гидравлического привода низкого давления 11. Управление штоком гидроцилиндра 12 осуществляется при помощи пропорционального гидрораспределителя 13. Гидростатическое давление в цилиндре высокого давления 5 создается при помощи мультипликатора 14 входящего в состав гидравлического привода высокого давления 15. Цилиндр высокого давления 2, закрепленный с помощью суппортов 16 на нижней силовой плите 3. Нагружение образца 17 осевой силой и крутящим моментом осуществляется при помощи управляющего ЭВМ 18. Для определения деформаций и напряжений используются тензометрические датчики (не показаны).A universal testing machine for researching materials under high hydrostatic pressure conditions contains a base 1 on which a power circuit is mounted, consisting of two power plates 2 and 3 connected by columns 4, a high pressure cylinder 5, a torsion mechanism 6, which is driven by an electric motor 7, the upper high pressure plunger 8, the lower high pressure plunger 9. On the upper power plate 3 there is a hydraulic cylinder 10, which is part of the low pressure hydraulic drive 11. Control the rod of the hydraulic cylinder 12 is carried out using a proportional valve 13. The hydrostatic pressure in the high-pressure cylinder 5 is created using the multiplier 14 included in the hydraulic high-pressure drive 15. The high-pressure cylinder 2, mounted using calipers 16 on the lower power plate 3. Loading of the sample 17 axial force and torque is carried out using a host computer 18. Strain gauges (not shown) are used to determine strains and stresses.

Устройство работает следующим образом. Образец 17, соединенный с верхним плунжером высокого давления 8 с помощью резьбы и штифта, помещают в цилиндр высокого давления 5, который, затем, по средствам суппортов 16 перемещают в крайнее верхнее положение для фиксации образца на нижнем захвате, которым является нижней плунжер высокого давления 9. Собирают кинематическая цепь, соединяющая верхний плунжер высокого давления 8 с гидроцилиндром 10. Включается насос гидравлического привода низкого давления 11, для фиксирования положения штока гидроцилиндра 12. Затем создают мультипликатором 14 заданное гидростатическое давление. Рабочая жидкость заполняет цилиндр высокого давления 5, в результате чего создается требуемое давление, которое воздействует на верхний плунжер высокого давления 8, жестко соединенный со штоком гидроцилиндра 12. В этом положение устройство готово для проведения испытаний образцов 17.The device operates as follows. A sample 17 connected to the upper high pressure plunger 8 by means of a thread and a pin is placed in the high pressure cylinder 5, which, then, by means of the calipers 16 is moved to its highest position to fix the sample on the lower grip, which is the lower high pressure plunger 9 A kinematic chain is assembled connecting the upper high-pressure plunger 8 with the hydraulic cylinder 10. The low-pressure hydraulic drive pump 11 is turned on to fix the position of the hydraulic cylinder rod 12. Then create a multiplier 1 4 preset hydrostatic pressure. The working fluid fills the high-pressure cylinder 5, as a result of which the required pressure is created, which acts on the upper high-pressure plunger 8, rigidly connected to the rod of the hydraulic cylinder 12. In this position, the device is ready for testing samples 17.

Нагружение образца 17 осевым усилием происходит перемещением верхнего плунжера высокого давления 8 жестко связанного со штоком гидроцилиндра 12 вверх, для этого, в управляющей ЭВМ 18 вводят требуемое значение напряжений или перемещений образца в зависимости от режима нагружения. Сигнал от управляющего ЭВМ поступает на пропорциональный гидрораспределитель 13. Нагружение крутящим моментом происходит аналогичным образом - в управляющей ЭВМ 18 вводится требуемое значение касательных напряжения или угловой деформации. Сигнал от управляющего ЭВМ 18 включает или выключает электродвигатель 7. Обратной связью, в зависимости от режима нагружения, могут выступать тензометрические датчики (не показаны) деформаций или напряжений.Axial loading of the specimen 17 occurs by moving the upper high-pressure plunger 8 rigidly connected to the hydraulic cylinder rod 12 upwards, for this purpose, the required value of the stresses or displacements of the specimen is introduced into the control computer 18 depending on the loading mode. The signal from the host computer is fed to the proportional directional control valve 13. Torque loading occurs in the same way - the required value of the tangential stress or angular deformation is entered into the host computer 18. The signal from the host computer 18 turns the motor 7 on or off. The feedback, depending on the loading mode, can be strain gauges (not shown) of strains or stresses.

Использование предлагаемой полезной модели позволит выполнять построение произвольных траекторий в пространстве деформаций или напряжений при гидростатическом давлении до 500 МПа, что даст возможность проводить более полные и корректные исследования процессов пластической деформации и разрушения, прогнозировать и управлять формированием качества изделий, получаемых обработкой металлов давлением, повышать эффективность технологических процессов.Using the proposed utility model will allow the construction of arbitrary trajectories in the space of deformations or stresses at hydrostatic pressure up to 500 MPa, which will make it possible to conduct more complete and correct studies of the processes of plastic deformation and fracture, predict and control the formation of the quality of products obtained by metal forming, increase efficiency technological processes.

Claims

A universal testing machine for researching materials under high hydrostatic pressure conditions, containing a base, power plates, columns, a high pressure cylinder, a torsion mechanism, an electric motor, an upper high pressure plunger, a lower high pressure plunger, characterized in that according to the utility model, The axial loading mechanism uses a hydraulic cylinder, which is part of the low-pressure hydraulic drive, which is controlled by proportional th control valve, the sample loading axial force and torque is performed by a control computer, and to determine the strain and stress strain gauges are used which are also used as feedback.