RU152287U1

RU152287U1 - DYNAMIC TEST DEVICE

Info

Publication number: RU152287U1
Application number: RU2014137088/28U
Authority: RU
Inventors: Вахтанг Парменович Матуа; Дмитрий Владимирович Чирва; Дмитрий Юрьевич Снитко; Сергей Александрович Мирончук; Сергей Владимирович Сизонец; Виталий Владимирович Солодов
Original assignee: Государственная компания "Российские автомобильные дороги" (Государственная компания "АВТОДОР")
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2015-05-20

Abstract

Прибор динамических испытаний, содержащий пружину, натяжитель-фиксатор пружины, эксцентрик, раму, электропривод, толкатель, датчик силы, шатун, рычаг передачи нагрузки, серьгу, для направления и фиксирования вертикального положения толкателя, шаговый двигатель, температурную камеру, отличающийся тем, что содержит рельсовые направляющие, шарико-винтовую передачу, стальные обшивочные листы, втулочные муфты, а датчик силы установлен в конструкции толкателя.A dynamic test device containing a spring, spring tensioner, cam, frame, electric drive, pusher, force sensor, connecting rod, load transfer lever, earring, for guiding and fixing the vertical position of the pusher, a stepper motor, a temperature chamber, characterized in that it contains rail guides, ball screw transmission, steel sheathing sheets, sleeve couplings, and a force sensor is installed in the pusher structure.

Description

Полезная модель относится к области испытаний образцов дорожно-строительных материалов повторяющимися кратковременными циклическими нагружениями.The utility model relates to the field of testing samples of road-building materials with repeated short-term cyclic loads.

Известны устройства для испытаний образцов материалов повторяющимися кратковременными циклическими нагружениями (патент RU №100260 G01N 3/36, опубликован 10.12.2010) где установка для определения деформаций динамической ползучести дорожно-строительных материалов, включает направляющие и три горизонтальные полки, электропривод, приводящий во вращение вал, закрепленный на нем эксцентричный кулачок, толкатель, датчик силы, раму передачи нагрузки, узел регулирования амплитуды деформирования образца и колебания толкателя, упорный ролик, пружину, держатели пружины и натяжитель-фиксатор пружины.Known devices for testing samples of materials by repeated short-term cyclic loads (patent RU No. 100260 G01N 3/36, published December 10, 2010) where the installation for determining the dynamic creep deformation of road-building materials, includes guides and three horizontal shelves, an electric drive that drives the shaft to rotate an eccentric cam mounted on it, a pusher, a force sensor, a load transmission frame, a unit for controlling the amplitude of deformation of the sample and vibrations of the pusher, a thrust roller, a spring, zhateli spring and tensioner-spring retainer.

Наиболее близким аналогом является (патент RU №111293 G01N3/36, опубликован 10.12.2011) «Устройство для определения деформаций динамической ползучести дорожно-строительных материалов» включающее пружину, натяжитель-фиксатор пружины, эксцентрик, раму, электропривод, толкатель, датчик силы, шатун, рычаг передачи нагрузки, серьгу, для направления и фиксирования вертикального положения толкателя, регулировочный подъемный винт, шаговый двигатель, температурную камеру.The closest analogue is (patent RU No. 111293 G01N3 / 36, published December 10, 2011) “Device for determining the dynamic creep deformation of road-building materials” including a spring, spring tensioner, cam, frame, electric drive, pusher, force sensor, connecting rod , load transfer lever, earring, for guiding and fixing the vertical position of the pusher, adjusting lifting screw, stepper motor, temperature chamber.

Недостаток состоит в том, что датчик силы находится на одной из опорных частей подъемного стола, что вносит сложности при определении фактической нагрузки, передаваемой на образец, маленькие рабочие размеры стола и температурной камеры, конструкция подъемного стола без направляющих, приводящая к нежелательным вибрациям и уменьшению срока службы.The disadvantage is that the force sensor is located on one of the supporting parts of the lifting table, which makes it difficult to determine the actual load transmitted to the sample, the small working dimensions of the table and temperature chamber, the design of the lifting table without guides, leading to undesirable vibrations and reducing the life service.

Задачей полезной модели является усовершенствование, повышение надежности, удобства использования, а также увеличение функциональных возможностей прибора для испытаний дорожно-строительных материалов под воздействием динамических нагрузок.The objective of the utility model is to improve, increase reliability, ease of use, as well as increase the functionality of the device for testing road-building materials under the influence of dynamic loads.

Сущность полезной модели заключается в том, что прибор динамических испытаний, содержащий пружину, натяжитель-фиксатор пружины, эксцентрик, раму, электропривод, толкатель, датчик силы, шатун, рычаг передачи нагрузки, серьгу, для направления и фиксирования вертикального положения толкателя, шаговый двигатель, температурную камеру, дополнительно включает рельсовые направляющие, шарико-винтовую передачу, стальные обшивочные листы, втулочные муфты, а датчик силы установлен в конструкции толкателя.The essence of the utility model is that a dynamic test device containing a spring, spring tensioner, cam, frame, electric drive, pusher, force sensor, connecting rod, load transfer lever, earring, for guiding and fixing the vertical position of the pusher, a stepper motor, the temperature chamber additionally includes rail guides, a ball screw transmission, steel sheathing sheets, sleeve couplings, and a force sensor is installed in the pusher structure.

Техническим результатом является повышение надежности, удобства использования и расширение функциональных возможностей прибора за счет использования датчика силы в конструкции толкателя, измеряющего динамическую нагрузку, приходящуюся непосредственно на образец. При использовании рельсовых направляющих, реализованных с помощью линейных подшипников, повышается жесткость и надежность, а также исключаются вибрации и перекосы подъемного стола. Шарико-винтовая передача (ШВП), обладает большим КПД (до 0,9), меньшим износом, большей точностью хода и повышенной долговечностью. Кроме того, есть возможность выбрать зазор и создать предварительный натяг, обеспечивающий высокую осевую жесткость.The technical result is to increase reliability, ease of use and expand the functionality of the device through the use of a force sensor in the design of the pusher, which measures the dynamic load attributable directly to the sample. When using rail guides implemented using linear bearings, the rigidity and reliability are increased, and the vibrations and distortions of the lifting table are also eliminated. Ball screw transmission (ball screw), has a high efficiency (up to 0.9), less wear, greater accuracy and increased durability. In addition, it is possible to select the clearance and create a preload that provides high axial stiffness.

Применение втулочных муфт вместо ременных передач, а также втулок и шпонок увеличенного диаметра, обладающих повышенной стойкостью к износу, позволяет увеличить надежность и долговечность прибора. Замена асинхронного двигателя на сервопривод, и установка шагового двигателя усиленной мощности позволяют с высокой точностью позиционировать как подъемный стол, так и рычаг. Кроме этого отдельный отсек для электроники и наличие рамного каркаса обеспечивает удобную и эргономичную работу с прибором.The use of sleeve couplings instead of belt drives, as well as bushings and dowels of increased diameter, which have increased wear resistance, allows to increase the reliability and durability of the device. Replacing the asynchronous motor with a servo drive, and installing a stepped motor with enhanced power allow you to accurately position both the lifting table and the lever. In addition, a separate electronics compartment and the presence of a frame frame provides convenient and ergonomic operation with the device.

Для измерения деформаций вместо дорогостоящих и хрупких датчиков линейных перемещений использован шаговый двигатель с энкодером, который имеет большую силу удержания и устойчивые положения ротора, что обеспечит неподвижность стола при воздействии на него толкателем. Наличие энкодера обеспечит точное позиционирование, а наличие обратной связи исключит вероятность проскакивания ротора. При шаге винта 5 мм и разрядности шагового двигателя 200 шагов на полный оборот, точность измерения составит 0,025 мм.To measure deformations, instead of expensive and fragile linear displacement sensors, a stepper motor with an encoder is used, which has a large holding force and stable rotor positions, which will ensure the table's immobility when exposed to a pusher. The presence of an encoder will ensure accurate positioning, and the presence of feedback eliminates the possibility of slip of the rotor. With a screw pitch of 5 mm and a stepper motor capacity of 200 steps per full revolution, the measurement accuracy will be 0.025 mm.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 дана кинематическая схема, фиг. 2 - вид спереди прибора-разрез, фиг. 3 - общий вид прибора, фиг. 4 - соединение серводвигателя к эксцентрику.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 is a kinematic diagram; FIG. 2 is a sectional front view of the device; FIG. 3 is a general view of the device, FIG. 4 - connection of the servomotor to the clown.

Устройство включает раму 1, которая образует каркас прибора, электропривод - серводвигатель 2, передающий вращательное движение посредством втулочной муфты 3 на эксцентрик 4, шатун 5, совмещенный с рычагом передачи нагрузки 6, совершает поступательные движения и приводит к сжатию набора тарельчатых пружин 7, создающих необходимую нагрузку с помощью фиксатора-натяжителя пружины 8, подвижно закрепленный толкатель 9, включающий датчик силы 10 фиксирующую серьгу 11, штамп 12, который воздействует на испытываемый образец 13, помещенный на подъемный стол 14, который имеет вертикальную подвижность по рельсовым направляющим 15, шарико-винтовую передачу (ШВП), состоящую из винта 16 и гайки 17, упорного подшипника 18, шагового двигателя 19, имеющего соединение с винтом 16 посредством втулочной муфты 20, блок управляющей электроники 21, температурной камеры 22, стальных обшивочных листов 23.The device includes a frame 1, which forms the frame of the device, an electric drive - a servomotor 2, which transmits rotational motion through the sleeve coupling 3 to the eccentric 4, the connecting rod 5, combined with the load transfer lever 6, makes translational movements and compresses the set of Belleville springs 7, creating the necessary the load using the clamp-tensioner of the spring 8, a movable pusher 9, including a force sensor 10, a locking earring 11, a stamp 12, which acts on the test sample 13, placed on the lifting bolt 14, which has vertical mobility along the rail guides 15, a ball screw transmission (ball screw), consisting of a screw 16 and a nut 17, a thrust bearing 18, a stepper motor 19, which is connected to the screw 16 through a sleeve coupling 20, a control electronics unit 21 temperature chamber 22, steel cladding sheets 23.

Прибор работает следующим образом: поджатием тарельчатых пружин 7 натяжителем-фиксатором 8 создается необходимая нагрузка для испытания материала. Вращением винта 16 шаговым двигателем 19 подъемный стол 14 с помещенным на нем образцом 13 через штамп с шарниром 12, приводят в соприкосновение с толкателем 13. С помощью блока управляющей электроники 21 соединенного с персональным компьютером и связывающего работу всех измерительных датчиков, электропривода-серводвигателя 2 и шагового двигателя 19, производится пуск испытания. Приводится в движение электропривод-серводвигатель 2, вращательный момент передается на эксцентрик 4. При вращении эксцентрик 4 сообщает поступательные движения шатуну 5, который перемещая свой конец рычага 6 вверх снимает нагрузку с образца 13, а при ходе шатуна 5 вниз нагрузка от пружины 7 через рычаг с соотношением 1/3 воздействует через толкатель 9 и датчик силы 10 на образец 13. Автоматически следящая система при каждом цикле приложения нагрузки считывает показания датчиков и силы 10, и в случае уменьшения установленной динамической нагрузки на образец 13, дает команду шаговому двигателю 19 в момент прекращения нагрузки на образец повернуть винт 16 на заданное количество шагов.The device operates as follows: preloading the Belleville springs 7 with a tensioner-clamp 8 creates the necessary load for testing the material. By rotating the screw 16 with a stepper motor 19, the lifting table 14 with the sample 13 placed on it through a stamp with a hinge 12 is brought into contact with the pusher 13. Using the control electronics 21 connected to a personal computer and connecting the work of all measuring sensors, the electric drive-servomotor 2 and stepper motor 19, the test is started. The electric actuator-servomotor 2 is driven, the rotational moment is transmitted to the eccentric 4. When rotating, the eccentric 4 reports translational movements to the connecting rod 5, which moving its end of the lever 6 upwards removes the load from the sample 13, and when the connecting rod 5 moves downward, the load from the spring 7 through the lever with a ratio of 1/3, it acts through the pusher 9 and the force sensor 10 on the sample 13. The automatically tracking system reads the sensors and forces 10 each time the load is applied, and if the established dynamic load decreases on the sample 13, gives the command to the stepper motor 19 at the moment of termination of the load on the sample, turn the screw 16 by a predetermined number of steps.

Для испытания материалов при различных температурных режимах применяется температурная камера, позволяющая поддерживать заданную температуру (до 70°C) и равномерный нагрев образца 13 в течении всего испытания. Часть камеры сделана из прозрачного пластика, для визуальной оценки состояния образца во время испытания. Способ нагрева образца: кондукционно-конвекционный, в воздушной среде с помощью инфракрасных керамических нагревателей.To test materials at various temperature conditions, a temperature chamber is used to maintain a given temperature (up to 70 ° C) and uniform heating of sample 13 throughout the entire test. Part of the chamber is made of transparent plastic, for visual assessment of the state of the sample during the test. Sample heating method: conduction-convection, in air using infrared ceramic heaters.

Claims

A dynamic test device comprising a spring, spring tensioner, cam, frame, electric drive, pusher, force sensor, connecting rod, load transfer lever, earring, for guiding and fixing the vertical position of the pusher, a stepper motor, a temperature chamber, characterized in that it contains rail guides, ball screw transmission, steel sheathing sheets, sleeve couplings, and a force sensor is installed in the pusher structure.