RU2318198C1 - Machine for elongation testing of samples - Google Patents

Machine for elongation testing of samples Download PDF

Info

Publication number
RU2318198C1
RU2318198C1 RU2006117957/28A RU2006117957A RU2318198C1 RU 2318198 C1 RU2318198 C1 RU 2318198C1 RU 2006117957/28 A RU2006117957/28 A RU 2006117957/28A RU 2006117957 A RU2006117957 A RU 2006117957A RU 2318198 C1 RU2318198 C1 RU 2318198C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
rotation
traction
machine
holder
Prior art date
Application number
RU2006117957/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Горбунов (RU)
Владимир Николаевич Горбунов
Бер Лейзерович Смушкович (RU)
Бер Лейзерович Смушкович
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Точприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Точприбор" filed Critical Открытое акционерное общество "Точприбор"
Priority to RU2006117957/28A priority Critical patent/RU2318198C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318198C1 publication Critical patent/RU2318198C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment, namely machines for elongation testing of samples.
SUBSTANCE: the machine contains a force frame, made in form of a base, upper immobile traverse beam, guiding columns, drive screws. Drive screws are connected to mobile traverse beam through nuts, mounted immovably in the traverse beam. On the base a force indicator is mounted, to which an immobile holder is connected through a traction. Mobile holder through a traction is connected to mobile traverse beam. Into the traction of one of holders (for example, into the upper traction) a joint bearing is integrated, rotation axis of which coincides with longitudinal axis of the sample, allowing free rotation of the holder around its axis during testing. The joint may be integrated directly into the holder. Presence of a joint in "holders-sample" chain makes it possible to prevent possible occurrence of unaccounted contact tensions caused by convolution in the sample. Drive screws are made with opposite direction of thread and kinematically interconnected in such a way, that opposite direction of rotation is ensured.
EFFECT: increased trustworthiness of measurement results due to prevention of unaccounted tensions in the sample and reduced weight and size characteristics of the machine.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания образцов на растяжение.The invention relates to testing equipment, and in particular to machines for tensile testing of samples.

Известны испытательные машины, обеспечивающие испытание образцов на растяжение с жесткой фиксацией испытываемого образца (см. Голубков B.C., Пирогов К.М., Смушкович Б.Л. Испытательные машины в текстильном материаловедении. - М.: Легпромбытиздат, 1988, с.205, с.22-23).Known test machines that provide tensile testing of specimens with rigid fixation of the test specimen (see Golubkov BC, Pirogov KM, Smushkovich BL Test machines in textile materials science. - M .: Legprombytizdat, 1988, p.205, p. .22-23).

Недостатком указанных машин является повышенная чувствительность к перекосам образца при установке в захваты и связанная с ней возможность возникновения внецентренного приложения нагрузки, и соответственно неучтенных дополнительных нормальных напряжений в образце.The disadvantage of these machines is the increased sensitivity to distortion of the sample when installed in the grips and the associated possibility of the occurrence of eccentric application of the load, and accordingly unaccounted for additional normal stresses in the sample.

Наиболее близкой по технической сути к заявляемой машине является выбранная в качестве прототипа разрывная машина ИР 5143-200, содержащая силовую раму, выполненную в виде основания, закрепленных на нем колонн, соединенных с неподвижной траверсой, подвижную траверсу с механизмом ее перемещения, выполненным в виде ходовых винтов, установленных в раме, привода их вращения и ходовых гаек, неподвижно закрепленных на подвижной траверсе, захваты для закрепления образца, один из которых соединен с подвижной траверсой, а другой с силовой рамой, причем связь одного из захватов осуществляется через двойной шарнир так, что обеспечивается самоустанавливаемость захвата в вертикальной плоскости (см. Машины разрывные ИР 5143-200-10 и ИР 5143-200-11. Проспект ОАО «Точприбор», г.Иваново, 2001. Браун Э.Д., Горбунов В.Н., Смушкович Б.Л. Методы и оборудование для прогнозирования фрикционно-износных характеристик узлов трения продукции тяжелого машиностроения // Тяжелое машиностроение (журнал), 2001, №4, с.18).Closest to the technical nature of the claimed machine is the explosive machine IR 5143-200 selected as a prototype, containing a power frame made in the form of a base, columns fixed to it connected to a fixed beam, a movable beam with its movement mechanism made in the form of running gears the screws installed in the frame, the drive for their rotation and the nuts fixedly mounted on the movable traverse, captures for fixing the sample, one of which is connected to the movable traverse, and the other to the power frame, comb m the connection of one of the grips is carried out through a double hinge so that self-alignment of the gripper in a vertical plane is ensured (see Explosive Machines IR 5143-200-10 and IR 5143-200-11. Prospect OAO Tochpribor, Ivanovo, 2001. Brown E.D., Gorbunov V.N., Smushkovich B.L. Methods and equipment for predicting the friction-wear characteristics of friction units of heavy engineering products // Heavy Engineering (Journal), 2001, No. 4, p. 18).

Вследствие самоустанавливаемости захвата в известной машине устраняется возможность возникновения неучтенных нормальных напряжений. Но ее недостатком является принципиальная возможность возникновения неучтенных касательных напряжений в сечении образца, что также может привести к искажению результатов испытаний.Due to the self-locking of the capture in a known machine eliminates the possibility of unaccounted for normal stresses. But its disadvantage is the fundamental possibility of unaccounted tangential stresses in the cross section of the sample, which can also lead to distortion of test results.

Задачей изобретения является повышение достоверности результатов испытаний за счет исключения неучтенных напряжений в образце и уменьшение массо-габаритных характеристик машины.The objective of the invention is to increase the reliability of the test results by eliminating unaccounted stresses in the sample and reducing the mass-dimensional characteristics of the machine.

Указанная цель достигается тем, что машина для испытания образцов на растяжение, содержащая силовую раму, выполненную в виде основания, закрепленных на нем колонн, соединенных с неподвижной траверсой, подвижную траверсу с механизмом ее перемещения, выполненным в виде ходовых винтов, установленных в раме, привода их вращения и ходовых гаек, неподвижно закрепленных на подвижной траверсе, захваты для закрепления образца, один из которых соединен с подвижной траверсой, а другой с силовой рамой, при этом один из захватов установлен с возможностью поворота в процессе испытания вокруг оси, совпадающей с продольной осью образца, а ходовые винты выполнены с противоположным направлением нарезки и противоположным направлением вращения от привода.This goal is achieved by the fact that the machine for testing tensile specimens, containing a power frame made in the form of a base, columns fixed to it, connected to a fixed beam, a movable beam with its movement mechanism made in the form of spindles installed in the frame, drive their rotation and running nuts fixedly mounted on the movable traverse, grippers for securing the sample, one of which is connected to the movable traverse, and the other to the power frame, while one of the grippers is installed with the possibility during rotation during the test around the axis coinciding with the longitudinal axis of the sample, and the spindles are made with the opposite direction of cutting and the opposite direction of rotation from the drive.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая машина отличается тем, что один из захватов установлен с возможностью поворота в процессе испытания вокруг оси, совпадающей с продольной осью образца, а ходовые винты выполнены с противоположным направлением нарезки и противоположным направлением вращения от привода.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive machine is characterized in that one of the grips is mounted with the possibility of rotation during the test around an axis that coincides with the longitudinal axis of the sample, and the spindles are made with the opposite direction of cutting and the opposite direction of rotation from the drive.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой машины; на фиг.2 (А-А) - схема действия моментов; на фиг.3 (а, б, в) - варианты выполнения узла шарнира в предлагаемой машине.Figure 1 shows a diagram of the proposed machine; figure 2 (aa) is a diagram of the action of the moments; figure 3 (a, b, c) - embodiments of the hinge assembly in the proposed machine.

Машина (фиг.1) содержит силовую раму, выполненную в виде основания 1, верхней неподвижной траверсы 2, направляющих колонн 3, ходовых винтов 4. Ходовые винты связаны с подвижной траверсой 5 через установленные в ней гайки 6. На основании 1 установлен датчик силы 7, с которым через тягу 8 связан неподвижный захват 9. Подвижный захват 10 через тягу 11 связан с подвижной траверсой 5. В захватах 9 и 10 закрепляется испытываемый образец 12.The machine (Fig. 1) contains a power frame made in the form of a base 1, an upper fixed crosshead 2, guide columns 3, lead screws 4. The lead screws are connected to the movable crosshead 5 through nuts 6 installed in it. A force sensor 7 is installed on the base 1 , with which through the rod 8 is connected a stationary grip 9. The movable grip 10 through the rod 11 is connected with a movable traverse 5. In the grippers 9 and 10, the test sample 12 is fixed.

На подвижную траверсу 5 (фиг.2) в горизонтальном сечении действует крутящий момент Мт, равный алгебраической сумме моментов трения в гайках 6 ходовых винтов 4, т.е. Мт=M12 при одинаковом направлении вращения винтов и Мт=M12 при противоположном направлении вращения винтов.The movable crosshead 5 (FIG. 2) in a horizontal section is affected by a torque M t equal to the algebraic sum of the friction moments in the nuts 6 of the spindles 4, i.e. M t = M 1 + M 2 with the same direction of rotation of the screws and M t = M 1 -M 2 with the opposite direction of rotation of the screws.

На фиг.2 направления моментов Мт и Мр показаны условно для случая M2>M1.In Fig.2, the directions of the moments M t and M p are shown conditionally for the case M 2 > M 1 .

Этот крутящий момент воспринимается силовой рамой разрывной машины (основание 1, неподвижная траверса 2, колонны 3, ходовые винты 4) и цепочкой «захваты 9 и 10 - образец 12».This torque is perceived by the power frame of the tensile testing machine (base 1, fixed crosshead 2, columns 3, spindles 4) and the chain “grips 9 and 10 - sample 12”.

Если жесткость на кручение (отношение крутящего момента к угловой деформации) силовой рамы равна cр, а цепочки - cо, то из условия совместимости деформации кручения найдемIf the torsional stiffness (the ratio of torque to angular deformation) of the power frame is c p and the chain is c о , then from the condition of compatibility of torsion deformation we find

Момент кручения на образце

Figure 00000002
Torsion moment on the sample
Figure 00000002

Момент кручения на раме

Figure 00000003
Torsion moment on the frame
Figure 00000003

В зависимости от соотношения cр/cо имеемDepending on the ratio c p / c о, we have

0≤Мо≤Мт и 0≤Мр≤Мт, причем Морт 0≤M about ≤M t and 0≤M p ≤M t , and M about + M p = M t

Таким образом, в общем случае момент трения в винтовых парах нагружает не только силовую раму, но и испытываемый образец, создавая в нем неучтенные касательные напряжения и искажая одноосное напряженное состояние.Thus, in the general case, the friction moment in the screw pairs loads not only the power frame, but also the test specimen, creating unaccounted tangential stresses in it and distorting the uniaxial stress state.

Как видно из формулы, момент на образце Мо можно уменьшить тремя способами:As can be seen from the formula, the moment on the sample M about can be reduced in three ways:

1. Снизить величину момента на подвижной траверсе Мт. Поскольку направление момента трения на гайке ходового винта совпадает с направлением его вращения n, то в случае противоположного направления вращения винтов Мт=M12 (при этом направление резьбы на винтах также должно быть противоположным).1. To reduce the magnitude of the moment on the movable traverse M t Since the direction of the moment of friction on the screw nut coincides with the direction of its rotation n, then in the case of the opposite direction of rotation of the screws M t = M 1 -M 2 (the direction of the thread on the screws should also be opposite).

2. Увеличить жесткость cр силовой рамы. Но это влечет за собой увеличение массо-габаритных характеристик машины.2. Increase rigidity c p of the power frame. But this entails an increase in the mass-dimensional characteristics of the machine.

3. Уменьшить жесткость cо цепочки «захваты-образец». Этого можно достигнуть введением в цепочку шарнира, ось вращения которого совпадает с продольной осью образца, вокруг которой он может свободно поворачиваться в процессе испытаний.3. Reduce stiffness c о of the chain “captures-sample”. This can be achieved by introducing into the chain a hinge, the axis of rotation of which coincides with the longitudinal axis of the sample, around which it can freely rotate during the test.

В тягу одного из захватов (например, верхнюю 11) встроен узел шарнира 13, который может быть выполнен в различных вариантах.In the thrust of one of the grips (for example, the upper 11), a hinge assembly 13 is integrated, which can be made in various versions.

Вариант 1 - фрикционный шарнир (фиг.3а).Option 1 - a friction hinge (figa).

Тяга 11 состоит из двух полутяг, верхней и нижней. Нижняя полутяга соединяется с верхней полутягой через опорный подшипник 14 и стакан 15, который является направляющим и не ограничивающим осносительное перемещение полутяг. В стакане 15 установлена пружина 16. Опорный подшипник 14 может быть качения или скольжения.Link 11 consists of two half-links, upper and lower. The lower half-rod is connected to the upper half-rod through the support bearing 14 and the cup 15, which is a guide and does not limit the relative movement of the half-links. A spring 16 is installed in the cup 15. The thrust bearing 14 may be rolling or sliding.

Вариант 2 - упругий шарнир (фиг.3б, в).Option 2 - an elastic hinge (figb, c).

Тяга 11 также состоит из двух полутяг, которые соединены пластинчатым торсионом 17, выполненным с малой крутильной и большой осевой жесткостью. Втулка 18 служит направляющей для полутяг 11.Rod 11 also consists of two semi-links, which are connected by a plate torsion 17 made with low torsional and high axial stiffness. The sleeve 18 serves as a guide for the half-rods 11.

Угол поворота шарнира может быть ограничен.The swivel angle may be limited.

Возможны и другие варианты исполнения узла шарнира, отвечающие требованию не ограничивать возможность поворота захвата в процессе испытания вокруг оси, совпадающей с продольной осью образца, в т.ч. шарнир может быть встроен непосредственно в захват.There are other possible versions of the hinge assembly that meet the requirement not to limit the possibility of rotation of the gripper during the test around an axis that coincides with the longitudinal axis of the sample, including The hinge can be integrated directly into the grip.

Ходовые винты 4 (фиг.1) выполнены с противоположным направлением нарезки и кинематически связаны таким образом (например, через червячные редуктора или перекрещивающуюся ременную передачу, на фиг.1 не показаны), чтобы обеспечивать противоположное направление вращения. Возможным вариантом является также индивидуальный привод каждого винта от своего электродвигателя.The spindles 4 (FIG. 1) are made with the opposite direction of cutting and are kinematically connected in this way (for example, through worm gears or a crossing belt drive, not shown in FIG. 1) to provide the opposite direction of rotation. A possible option is also an individual drive of each screw from its electric motor.

Машина работает следующим образом.The machine operates as follows.

Образец 12 устанавливается в захваты 9 и 10 машины (фиг.1). При этом наличие шарнира 13 позволяет компенсировать некоторую пропеллерность плоских образцов, так как ось вращения шарнира совпадает с продольной осью образца, вокруг которой он может свободно поворачиваться. Этим устраняется возможность возникновения в образце неучтенных касательных напряжений от скручивания. При необходимости шарнир может быть арретирован (выключен) во время закрепления образца в захватах.Sample 12 is installed in the grips 9 and 10 of the machine (figure 1). Moreover, the presence of the hinge 13 allows you to compensate for some propeller flat samples, since the axis of rotation of the hinge coincides with the longitudinal axis of the sample, around which it can freely rotate. This eliminates the possibility of unaccounted tangential stresses from twisting in the sample. If necessary, the hinge can be arrested (turned off) while fixing the sample in the grippers.

При движении траверсы 5 (скорость vo) образец 12 растягивается. Поскольку ходовые винты 4 вращаются в противоположном направлении, суммарный момент на траверсе минимален и равен Мт=M12.When moving the beam 5 (speed v o ), the sample 12 is stretched. Since the spindles 4 rotate in the opposite direction, the total moment on the traverse is minimal and equal to M t = M 1 -M 2 .

Наличие шарнира 13 снижает жесткость на кручение сo цепочки «захваты-образец» до величины, стремящейся к нулю или существенно меньшей жесткости cр силовой рамы, благодаря чему крутящий момент практически не передается на образец и не создает в нем неучтенных касательных напряжений.The presence of the hinge 13 reduces the torsional rigidity from o of the gripper-sample chain to a value tending to zero or substantially lower rigidity c p of the power frame, due to which the torque is practically not transmitted to the sample and does not create unaccounted tangential stresses in it.

Claims (2)

1. Машина для испытания образцов на растяжение, содержащая силовую раму, выполненную в виде основания, закрепленных на нем колонн, соединенных с неподвижной траверсой, подвижную траверсу с механизмом ее перемещения, выполненным в виде ходовых винтов, установленных в раме, привода их вращения и ходовых гаек, неподвижно закрепленных на подвижной траверсе, датчик силы, установленный на основании, с которым через тягу связан неподвижный захват, и подвижный захват, связанный через тягу с подвижной траверсой, отличающаяся тем, что один из захватов установлен с возможностью поворота в процессе испытания вокруг оси, совпадающей с продольной осью образца.1. A machine for testing tensile specimens, comprising a power frame made in the form of a base, columns fixed thereon, connected to a fixed beam, a movable beam with a mechanism for its movement, made in the form of spindles mounted in the frame, their rotation drive and running nuts fixedly mounted on the movable yoke, a force sensor mounted on a base with which a fixed jaw is connected through the thrust and a movable yoke connected through the thrust with the movable yoke, characterized in that one of the jaws a rotatably mounted during testing around an axis coinciding with the longitudinal axis of the specimen. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ходовые винты выполнены с противоположным направлением нарезки и противоположным направлением вращения от привода.2. The machine according to claim 1, characterized in that the spindles are made with the opposite direction of cutting and the opposite direction of rotation from the drive.
RU2006117957/28A 2006-05-24 2006-05-24 Machine for elongation testing of samples RU2318198C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117957/28A RU2318198C1 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Machine for elongation testing of samples

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117957/28A RU2318198C1 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Machine for elongation testing of samples

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2318198C1 true RU2318198C1 (en) 2008-02-27

Family

ID=39279050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117957/28A RU2318198C1 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Machine for elongation testing of samples

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318198C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4953126B2 (en) Torsion test equipment
CN203811485U (en) Stretching-twisting combined loading material micro mechanical property in-situ tester
CN100507503C (en) Single-axle double-direction symmetric stretching experimental machine
CN103926160A (en) In-situ tester for micromechanical property of material under combined tension and torsion
CN104913974A (en) Material micro-mechanical property biaxial tension-fatigue test system and test method thereof
JP2014167471A (en) Bearing testing device
CN204718885U (en) Material Micro Mechanical Properties is biaxial stretch-formed-fatigue test system
CN106932264A (en) A kind of composite test device reversed in achievable tension and compression load process
US10508979B2 (en) Pure bending mechanical test device and method for implementing same
RU2318198C1 (en) Machine for elongation testing of samples
WO2017179770A1 (en) Torsion testing apparatus
CN107991045B (en) Line contact slide frictional vibration noise fest platform
CN110426290A (en) A kind of wire type stretches torsional load and couples in-situ mechanical tester with thermal field
CN207318215U (en) A kind of composite test device reversed in achievable tension and compression load process
Barroso et al. Biaxial testing of composites in uniaxial machines: manufacturing of a device, analysis of the specimen geometry and preliminary experimental results
RU2240530C2 (en) Device for testing specimen by tension and compression
RU2444718C1 (en) Bench to test steel cables for fatigue
CN213580429U (en) Multi-station metal material tensile stress relaxation testing machine
SU1809356A1 (en) Apparatus for testing specimens in complex stressed state
RU2626811C1 (en) Installation for testing of samples for thermomechanical loads
CN205506561U (en) Omnipotent engineering materials resistance to plucking compression testing machine
RU2336516C1 (en) Test bench for fatigue test of elastic elements
RU1795346C (en) Plant for testing materials for strength under action of twisting and axial load
CN210533888U (en) Testing machine
RU2374621C1 (en) Samples impact test bench

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110525