RU2374620C1

RU2374620C1 - Installation for material strength test

Info

Publication number: RU2374620C1
Application number: RU2008130238/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Лодус (RU); Евгений Васильевич Лодус
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2009-11-27

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: installation comprises a base, an active and a passive sample gripping units set on it, a lever connected to the active gripping unit, a roller with a latch kinematically connected to one lever arm, a bar connected to the roller by one end, a weight element set on the second bar end. A bow guide is fixed on the lever with a roller being set on the guide and able of travelling along it; the latch is made so that to provide for the bar turn in the guide plane.

EFFECT: expanded functionality.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям образцов материалов, в том числе горных пород на прочность.The invention relates to testing equipment, to testing samples of materials, including rocks for strength.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1422089, кл. G01N 3/08, 1987), содержащая основание, установленные на нем активный и пассивный захваты для образца, рычаг, связанный с активным захватом, груз, установленный на другом конце рычага.A known installation for testing materials for strength (RF patent No. 1422089, class G01N 3/08, 1987), containing a base, active and passive grippers for a sample mounted on it, a lever associated with an active gripper, a load mounted on the other end of the lever .

Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания при затухающих колебаниях нагрузки.The disadvantage of the installation is that it cannot be tested on damped load fluctuations.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1516866, кл. G01N 3/34, 1988), содержащая основание, установленные на нем активный и пассивный захваты для образца, рычаг, связанный с активным захватом, ролик, установленный на конце одного плеча рычага, рейку, жестко связанную одним концом с роликом, груз, установленный на другом конце рейки.A known installation for testing materials for strength (RF patent No. 1516866, class G01N 3/34, 1988), containing a base, active and passive grippers for the sample mounted on it, a lever associated with the active gripper, a roller mounted on the end of one shoulder lever, rail, rigidly connected at one end to the roller, a load mounted on the other end of the rail.

Недостаток второго аналога состоит в том, что на них неосуществимы испытания при двухцикловых затухающих колебаниях нагрузки.The disadvantage of the second analogue is that they cannot be tested on two-cycle damped load fluctuations.

Более близкой по конструкции и достигаемому эффекту к предлагаемой является установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1796995, кл. G01N 3/34, 1993), принимаемая за прототип. Установка содержит основание, установленные на нем активный и пассивный захваты для образца, рычаг, связанный с активным захватом, ролик с фиксатором, кинематически связанный с одним плечом рычага, рейку, связанную одним концом с роликом, груз, установленный на втором конце рейки.Closer in design and the achieved effect to the proposed is the installation for testing materials for strength (RF patent No. 1796995, CL G01N 3/34, 1993), taken as a prototype. The installation contains a base, mounted on it active and passive grippers for the sample, a lever associated with the active capture, a roller with a clamp kinematically connected to one shoulder of the lever, a rail connected at one end to the roller, a load mounted on the second end of the rail.

Недостаток прототипа состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при двухцикловых затухающих колебаниях нагрузки. Затухающие колебания идут только в одноцикловом режиме, когда груз, выведенный из положения равновесия, совершает колебания относительно ролика с постепенным уменьшением амплитуды колебаний. Это существенно ограничивает возможности испытательной техники, поскольку на практике силовые элементы работают в двухцикловом затухающем режиме не менее часто, чем в одноцикловом. К тому же на установке, представленной в прототипе, нельзя проводить повторные цикловые нагружения при изменении только уровня нагрузки на образце, оставляя без изменения параметры цикловой пригрузки. Прототип способен реализовать испытания при чередовании сжатия и растяжения, но опять-таки только при одноцикловых затуханиях этих видов нагрузок и без возможности менять только уровни нагрузок при неизменных параметрах пригрузок. Все это ограничивает функциональные возможности вышеуказанных установок. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей установки за счет обеспечения испытаний образцов как при одноцикловых, так и при двухцикловых затухающих колебаниях нагрузки с возможностью изменения общего уровня нагрузки с сохранением параметров колебательных пригрузок.The disadvantage of the prototype is that it is not feasible tests with two-cycle damped load fluctuations. Damped oscillations occur only in a single-cycle mode, when the load removed from the equilibrium position oscillates relative to the roller with a gradual decrease in the oscillation amplitude. This significantly limits the capabilities of the test equipment, since in practice the power elements operate in a two-cycle decaying mode no less often than in a single-cycle mode. In addition, the installation shown in the prototype, it is impossible to carry out repeated cyclic loading when changing only the load level on the sample, leaving the parameters of cyclic loading unchanged. The prototype is able to implement tests with alternating compression and tension, but again only with single-cycle attenuation of these types of loads and without the ability to change only the load levels with constant load parameters. All this limits the functionality of the above installations. The technical result of the invention is to expand the functionality of the installation by providing testing of samples with both single-cycle and two-cycle damped load fluctuations with the possibility of changing the overall load level while maintaining the parameters of the vibrational loads.

Технический результат достигается тем, что установка для испытания материалов на прочность, содержащая основание, установленные на нем активный и пассивный захваты для образца, рычаг, связанный с активным захватом, ролик с фиксатором, кинематически связанный с одним плечом рычага, рейку, жестко связанную одним концом с роликом, груз, установленный на втором конце рейки, согласно изобретению на рычаге закреплена дугообразная направляющая, на которой установлен ролик с возможностью перемещения вдоль нее, а фиксатор выполнен с обеспечением поворота рейки в плоскости направляющей.The technical result is achieved by the fact that the installation for testing materials for strength, containing a base, active and passive grippers for the sample installed on it, a lever associated with an active grip, a roller with a clamp kinematically connected to one lever arm, a rail rigidly connected at one end with a roller, a load mounted on the second end of the rail, according to the invention, an arcuate guide is fixed to the lever, on which a roller is mounted with the possibility of moving along it, and the latch is made to provide turning the guide rails in the plane.

Технический результат также достигается тем, что на направляющей установлен фиксатор ее положения вдоль плеча рычага.The technical result is also achieved by the fact that on the guide mounted lock its position along the arm of the lever.

Технический результат также достигается тем, что на втором плече рычага расположена вторая дугообразная направляющая, на которой установлен ролик с рейкой и грузом, установленными с возможностью перемещения вдоль второй направляющей, и фиксатором второго ролика, выполненным аналогично фиксатору первого ролика.The technical result is also achieved by the fact that on the second arm of the lever there is a second arcuate guide, on which a roller is mounted with a rail and a load mounted for movement along the second guide, and a latch of the second roller, made similar to the latch of the first roller.

Технический результат также достигается тем, что на второй направляющей установлен фиксатор положения второй направляющей вдоль второго плеча рычага.The technical result is also achieved by the fact that on the second guide mounted position lock of the second guide along the second arm of the lever.

Технический результат также достигается тем, что дугообразные направляющие имеют неодинаковую кривизну.The technical result is also achieved by the fact that the arcuate guides have unequal curvature.

Снабжение установки дугообразной направляющей и размещение на ней ролика с грузом приводит к тому, что при колебаниях груза на ролике создается один затухающий цикл, а перемещения груза вместе с роликом вдоль дугообразной направляющей создает второй затухающий цикл, что и приводит к достижению технического результата.Supplying the installation of an arcuate guide and placing a roller with a load on it leads to the creation of one damping cycle during load oscillations on the roller, and moving the load along with the roller along the arcuate guide creates a second damping cycle, which leads to the achievement of a technical result.

Снабжение установки фиксатором положения направляющей позволяет периодически перемещать направляющую вдоль рычага в новое положение, отчего меняется общий уровень нагрузки на образце, а параметры циклических пригрузок по прежнему задаются начальным положением ролика на направляющей.Providing the installation with a guide position fixer allows you to periodically move the guide along the lever to a new position, which makes the overall load level on the sample change, and the cyclic load parameters are still set by the initial position of the roller on the guide.

Второй комплект направляющей с роликом, фиксатором и грузом, размещенный на втором плече рычага, позволяет при необходимости создавать нагрузки другого знака также с двухцикловым затуханием.The second set of the guide with a roller, a latch and a load, placed on the second lever arm, allows you to create loads of a different sign, if necessary, with two-cycle attenuation.

Фиксатор второй направляющей позволяет менять общий уровень нагрузки другого знака без изменения параметров затухающих циклов, что также расширяет возможности испытаний.The second guide latch allows you to change the overall load level of a different sign without changing the parameters of the damped cycles, which also extends the test capabilities.

Если дугообразные направляющие имеют разную кривизну, то и параметры затухающих циклов сжатия и растяжения будут разными, что дополнительно расширяет возможности установки.If the arcuate guides have different curvatures, then the parameters of the damped compression and extension cycles will be different, which further expands the installation possibilities.

Включив фиксаторы обоих роликов в любом положении, осуществляют переход от двухцикловых затухающих колебаний нагрузок растяжения и сжатия к одноцикловым, как на установке, представленной в прототипе, что доказывает достижение поставленной цели - расширение функциональных возможностей установки.By turning on the clamps of both rollers in any position, they switch from two-cycle damped oscillations of tensile and compression loads to single-cycle ones, as in the installation presented in the prototype, which proves the achievement of the goal - the expansion of the installation's functionality.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Установка для испытания материалов на прочность содержит основание 1, установленные на нем активный 2 и пассивный 3 захваты для образца 4, рычаг с плечами 5, 6, связанный с активным захватом 2, ролик 7 с фиксатором 8, кинематически связанный с одним плечом рычага 5, рейку 9, связанную одним концом с роликом 7, груз 10, установленный на втором конце рейки 9.Installation for testing the strength of materials contains a base 1, mounted on it active 2 and passive 3 captures for sample 4, a lever with shoulders 5, 6, associated with an active grip 2, a roller 7 with a latch 8, kinematically connected with one shoulder of the lever 5, rail 9, connected at one end to the roller 7, the load 10 mounted on the second end of the rail 9.

Установка снабжена дугообразной направляющей 11, закрепленной на рычаге 5, ролик 6 установлен на направляющей 11 с возможностью перемещения вдоль нее, а фиксатор 7 выполнен с обеспечением поворота рейки 9 в плоскости направляющей 11.The installation is equipped with an arcuate guide 11 mounted on the lever 5, the roller 6 is mounted on the guide 11 with the possibility of movement along it, and the latch 7 is made to ensure the rotation of the rack 9 in the plane of the guide 11.

Установка снабжена фиксатором 12 положения направляющей 11 вдоль плеча 5 рычага.The installation is equipped with a latch 12 position of the guide 11 along the shoulder 5 of the lever.

Установка снабжена второй дугообразной направляющей 13, установленной на втором плече 6 рычага, вторым роликом 14, второй рейкой 15 и вторым грузом 16, установленными с возможностью перемещения вдоль второй направляющей 13, и фиксатором 17 второго ролика 14, выполненным аналогично фиксатору 8 первого ролика 7.The installation is equipped with a second arcuate guide 13 mounted on the second arm 6 of the lever, the second roller 14, the second rail 15 and the second load 16, mounted for movement along the second guide 13, and the latch 17 of the second roller 14, made similar to the latch 8 of the first roller 7.

Установка снабжена фиксатором 18 положения второй направляющей 13 вдоль второго плеча 6 рычага.The installation is equipped with a latch 18 of the position of the second guide 13 along the second arm 6 of the lever.

Дугообразные направляющие 11, 13 имеют неодинаковую кривизну.The arcuate guides 11, 13 have unequal curvature.

Дугообразные направляющие 11, 13 могут быть выполнены, например, в виде секторов зубчатых колес, зубья которых расположены на внутренней окружности, и тогда ролики 6, 14 могут быть выполнены в виде зубчатых колес, на оси которых подвешены соответствующие рейки 9, 15. Фиксаторы 7, 17 при исполнении роликов в виде зубчатых колес должны предотвращать только поворот колес, и тогда любое исходное положение соответствующей рейки на направляющей обеспечивается только фиксацией поворота колес-роликов.Arcuate guides 11, 13 can be made, for example, in the form of sectors of gears, the teeth of which are located on the inner circumference, and then the rollers 6, 14 can be made in the form of gears, on the axis of which the respective rails 9, 15 are suspended. , 17 when the rollers are made in the form of gears, they must prevent only the rotation of the wheels, and then any initial position of the corresponding rack on the guide is provided only by fixing the rotation of the wheels.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Для создания двухцикловых затухающих колебаний сжимающей нагрузки на образце 4 рейку 9 с роликом 7 и грузом 10 устанавливают в нижнее положение на направляющей 11, как это показано на чертеже для груза 16. При этом образец 4 испытывает начальную постоянную сжимающую нагрузку, величина которой определяется весом груза 10 и положением его центра тяжести на оси рычага 5. В нужный момент перемещают ролик 7 с рейкой 9 и грузом 10 в положение, показанное для этих элементов на чертеже и фиксируют это положение фиксатором 8. Выключают фиксатор 8, после чего ролик 7 перемещается по направляющей 11 возвратно-поступательно с затухающей амплитудой, вовлекая за собой груз 10. Эти перемещения груза создают первый затухающий цикл изменения нагрузки. Одновременно за счет возможности поворотов рейки 9 в плоскости направляющей 11 и благодаря инерционности движения груза относительно движения ролика 7 возникают повороты рейки 9 с грузом 10 относительно вертикальной оси, что создает второй цикл затухающих пригрузок на образце 4. После затухания обоих циклов ролик размещается в нижнем положении на направляющей 10, и на образце восстанавливается начальная длительная сжимающая нагрузка. Повторные двухцикловые затухающие пригрузки можно проводить при других параметрах циклов, для чего меняют начальные положения ролика 6 на направляющей 11. Для создания одноцикловых затухающих пригрузок в любом фиксированном положении ролика 6 выводят рейку 9 с грузом 10 из вертикального положения и обеспечивают возвратно-качательные движения рейки 9 с затухающей амплитудой. Для повторения тех же нагружений, но при новом уровне начальной длительной нагрузки при освобожденном фиксаторе 12 переставляют направляющую 11 в новое положение по длине плеча 5 рычага и фиксируют фиксатором 12. Для проведения таких же испытаний, но при действии растягивающих нагрузок, используют направляющую 13 с роликом 14, фиксатором 17, рейкой 15, грузом 16 и фиксатором 18. Если кривизна направляющих 11 и 13 разная, то параметры циклов растяжения и сжатия также будут разными, а именно, чем меньше кривизна направляющей, тем ниже частота колебаний затухающих пригрузок.To create two-cycle damped oscillations of the compressive load on the sample 4, the rail 9 with the roller 7 and the load 10 is installed in the lower position on the guide 11, as shown in the drawing for the load 16. In this case, the sample 4 experiences an initial constant compressive load, the value of which is determined by the weight of the load 10 and the position of its center of gravity on the axis of the lever 5. At the right time, move the roller 7 with the rack 9 and the load 10 to the position shown for these elements in the drawing and fix this position with the latch 8. Turn off the latch 8, and then p The roller 7 moves along the guide 11 reciprocating with a damped amplitude, involving the load 10. These movements of the load create the first decaying cycle of load change. At the same time, due to the possibility of rotation of the rack 9 in the plane of the guide 11 and due to the inertia of the movement of the load relative to the movement of the roller 7, there are turns of the rack 9 with the load 10 relative to the vertical axis, which creates a second cycle of damped loads on the sample 4. After attenuation of both cycles, the roller is placed in the lower position on the guide 10, and on the sample, the initial long-term compressive load is restored. Repeated two-cycle decaying loads can be carried out with other parameters of the cycles, for which the initial positions of the roller 6 on the guide 11 are changed. To create single-cycle decaying loads in any fixed position of the roller 6, the rail 9 with the load 10 is brought out of vertical position and provide the swinging movements of the rail 9 with damped amplitude. To repeat the same loads, but at a new level of the initial long-term load with the released latch 12, the guide 11 is moved to a new position along the length of the lever arm 5 and fixed with the latch 12. To carry out the same tests, but under tensile loads, use the guide 13 with a roller 14, the latch 17, the rail 15, the load 16 and the latch 18. If the curvature of the guides 11 and 13 are different, then the parameters of the tension and compression cycles will also be different, namely, the less the curvature of the guide, the lower the oscillation frequency Tuckahoe prigruzok.

Изобретение позволяет существенно расширить функциональные возможности установок своего класса за счет возможности испытаний не только при одноцикловых, но и при двухцикловых затухающих колебаниях сжимающих и растягивающих нагрузок на фоне длительно действующих нагрузок. Это позволит экспериментально исследовать поведение элементов, в том числе деталей горных машин, механизмов, элементов горного массива в сложных силовых условиях работы.The invention allows to significantly expand the functionality of installations of its class due to the possibility of testing not only with single-cycle, but also with two-cycle damped oscillations of compressive and tensile loads against long-term loads. This will allow to experimentally study the behavior of elements, including parts of mining machines, mechanisms, elements of the rock mass in difficult power conditions.

Claims

1. Installation for testing materials for strength, containing a base, mounted on it active and passive grippers for the sample, a lever associated with an active gripper, a roller with a clamp kinematically connected to one shoulder of the lever, a rail connected at one end to the roller, load, mounted on the second end of the rail, characterized in that an arcuate guide is mounted on the lever, on which a roller is mounted with the ability to move along it, and the latch is made to ensure the rotation of the rail in the plane of the rail.

2. Installation according to claim 1, characterized in that on the guide mounted lock its position along the arm of the lever.

3. Installation according to claim 1, characterized in that on the second arm of the lever there is a second arcuate guide, on which a roller is mounted with a rail and a load mounted for movement along the second guide, and a latch of the second roller, made similar to the latch of the first roller.

4. The installation according to claim 3, characterized in that the second rail has a position lock of the second guide along the second arm of the lever.

5. Installation according to claim 3, characterized in that the arcuate guides have unequal curvature.