устройство для испытания трубчатых образцов осевым сжатием и внутренним давлением

Формула изобретения

Устройство для испытания трубчатых образцов осевым сжатием и внутренним давлением, содержащее силовую опору и соосную ей, выполненную с глухим цилиндрическим отверстием в торце, обращенном к силовой опоре, опору для образца, кольцевую камеру, предназначенную для заполнения несжимаемой пластической средой, элементы противодействия, предназначенные для установки с наружной стороны образца, и силоизмеритель, отличающееся тем, что опора для образца выполнена с кольцевым пазом, предназначенным для установки в нем образца, и фланцем для закрепления элемента противодействия, каждый из которых выполнен в виде обечайки и размещенных в них клиновых вкладышей и предназначен для установки на соответствующем конце образца, оправка выполнена в виде полого цилиндра с кольцевой проточкой на наружной поверхности и установлена торцем на дне глухого цилиндрического отверстия в опоре для образца, торец силовой опоры со стороны воздействия усилием сжатия выполнен со ступенчатыми проточками, силоизмеритель установлен на ступенях этих проточек, кольцевая камера образована поверхностью оправки и внутренней поверхностью предназначенного для установки концентрично оправке образца, а устройство снабжено упертым в торец силовой опоры со стороны образца и установленным с возможностью осевого перемещения в кольцевой камере и контактирования с наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью образца, цилиндрическим поршнем с кольцевой рабочей поверхностью, измерителем давления, установленным в кольцевой проточке оправки, сменной втулкой с кольцевым буртиком, предназначенным для охватывания торца образца со стороны силовой опоры, и установленной с возможностью осевого перемещения по наружной поверхности цилиндрического поршня, опорным кольцом, закрепленным на обечайке, и уплотнительными кольцами, установленными в камере на торцах поршня и опоры для образца, при этом клиновые вкладыши элементов противодействия оперты на опору для образца и опорное кольцо соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания трубчатых образцов и цилиндрических оболочек.

Известны устройства для механических испытаний тонкостенных трубчатых образцов ( авт. св. N 372473, кл. G 01 N 3/00, авт.св. N 1442863, кл. G 01 N 3/08).

Однако эти устройства не обеспечивают испытание трубчатых образцов больших диаметров, создание высоких давлений, требуемых при испытаниях трубчатых образцов, армированных высокопрочными волокнами с угловой ориентацией слоя, в них отсутствует возможность контроля развиваемых усилий и регистрации их величин.

Прототипом изобретения является устройство для испытания трубчатых образцов на осевое сжатие, содержащее две соосные опоры, кольцевую камеру и элементы противодействия ( авт.св. СССР N 1816991, кл. G 01 N 3/08, 1991 г. ).

Однако известное устройство не обеспечивает нагружение трубчатого образца внутренним давлением, испытание образцов больших диаметров, создание высоких давлений и в нем отсутствует возможность контроля и регистрации усилий, действующих на образец.

Техническим результатом от использования предлагаемого устройства является повышение информативности за счет возможности нагружения образцов как сжимающими усилиями, так и внутренним радиальным давлением, а также совместного действия осевого сжатия с внутренним давлением, создание высоких радиальных давлений внутри образца и испытание образцов больших диаметров, возможность контроля и регистрации усилий, действующих на образец.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для испытаний трубчатых образцов осевым сжатием и внутренним давлением, содержащем силовую опору и соосную с ней, выполненную с глухим цилиндрическим отверстием в торце, обращенном к силовой опоре, опору для образца, кольцевую камеру, предназначенную для заполнения несжимаемой пластической средой, элементы противодействия, предназначенные для установки с наружной стороны образца, и силоизмеритель, опора для образца, и силоизмеритель, опора для образца выполнена с кольцевым пазом, предназначенным для установки в нем образца и фланцем для закрепления элемента противодействия, каждый из которых выполнен в виде обечайки и размещенных в ней клиновых вкладышей и предназначен для установки на соответствующем конце образца, оправка выполнена в виде полого цилиндра с кольцевой проточкой на наружной поверхности и установлена торцом на дне глухого цилиндрического отверстия в опоре для образца, торец силовой опоры со стороны воздействия усилием сжатия выполнен со ступенчатыми проточками, силоизмеритель установлен на ступенях этих проточек, кольцевая камера образована наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью предназначенного для установки концентрично оправке образца, а устройство снабжено упертым в торец силовой опоры со стороны образца и установленным с возможностью осевого перемещения в кольцевой камере и контактирования с наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью образца цилиндрическим поршнем с кольцевой рабочей поверхностью, измерителем давления, установленным в кольцевой проточке оправки, сменной втулкой с кольцевым буртиком, предназначенным для охватывания торца образца со стороны силовой опоры и установленной с возможностью осевого перемещения по наружной поверхности цилиндрического поршня, опорным кольцом, закрепленным на обечайке и уплотнительными кольцами, установленными в камере на торцах поршня и опоры для образца, при этом клиновые вкладыши элементов противодействия оперты на опору для образца и опорное кольцо соответственно.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство содержит две соосные опоры: одну 1 для образца и другую - силовую 2. Торец опоры 1, обращенный к силовой опоре 2, выполнен с глухим цилиндрическим отверстием 3, кольцевым пазом 4 и фланцем 5, оправку 6, установленную в глухом отверстии 3 опоры 1, оправка 6 выполнена в виде полого цилиндра с кольцевой проточкой 7, на которой жестко установлен измеритель давления 8, в кольцевом пазе 4 опоры 1 установлен торец образца 9,два элемента противодействия, каждый из которых выполнен в виде обечайки 10 с клиновыми вкладышами 11, предназначенными для охватывания торцов образца 9, одна из обечаек 10 скреплена с фланцем 5 опоры 1, а другая с опорным кольцом 12, установленным на конце образца 9 со стороны силовой опоры 2, торец силовой опоры 2 выполнен со ступенчатыми проточками 13, на ступенях которых установлен силоизмеритель 14. Устройство содержит цилиндрический поршень 15, сменную втулку 16 с кольцевым буртиком 17, уплотнительные кольца 18, тензодатчики 19, кольцевую камеру 20, образованную наружной поверхностью оправки 6 и внутренней поверхностью образца 9, предназначенную для заполнения несжимаемой средой.

Устройство работает следующим образом. На торце опоры 1 в глухом цилиндрическом отверстии 3 устанавливают оправку 6 с установленным на ней измерителем давления 8 и надетым на нем уплотнительным кольцом 18. В кольцевой паз 4 опоры 1 устанавливают образец 9. На торцы образца 9 надевают обечайки 10 с клиновыми вкладышами 11 элемента противодействия. Одна из обечаек 10 элемента противодействия скрепляется болтами (не показаны) с опорным кольцом 12, а другая с фланцем 5 опоры 1. Кольцевую камеру 20 между оправкой 6 и образцом 9 заполняют несжимаемой пластической средой (не показана). В кольцевую камеру 20 вставляют другое уплотнительное кольцо 18 и цилиндрический поршень 15. На поршень 15 надевают сменную втулку 16, торец которой со стороны опоры 1 опирается на торец образца 9 и буртик 17 его охватывает. На торец поршня 15 устанавливают силовую опору 2 с установленным на ней силоизмерителем 14. Собранное таким образом устройство помещают на нижнюю плиту испытательной машины или пресса (не показаны).

При испытании трубчатого образца 9 сжатием кольцевую камеру 20 несжимаемой пластической средой не заполняют, а поршень 15 и уплотнительные кольца 18 в нее не вставляют. Силовую опору 2 с силоизмерителем 14 в этом случае устанавливают на торец сменной втулки 6. Создают усилие на силоизмеритель 14, которое через силовую опору 2 передается на сменную втулку 16, а через нее на образец 9, в образце 9 возникает напряжение сжатия. Сигнал о величине усилия, действующего на образец 9 поступает с силоизмерителя 14.

При испытании тpубчатого образца 9 внутренним давлением сменную втулку 16 не устанавливают. Создают усилие на силоизмеритель 14, которое через силовую опору 2 передается на цилиндрический поршень 15, а через него на несжимаемую среду. Внутри образца 9 создается избыточное давление. Сигнал о величине давления, действующего на образец 9, поступает с измерителя давления 8. При этом установленные на торцах образца 9 элементы противодействия обеспечивают постоянные размеры кольцевой камеры 20 при перемещении поршня 15, предотвращают перетекание несжимаемой среды между внутренней поверхностью образца 9 и наружной поверхностью поршня 15 и стенками кольцевого паза 4 опоры 1.

При испытании образца 9 осевым сжатием с внутренним давлением создают усилие на силоизмеритель 14, которое через силовую опору 2, поршень 15 передается на несжимаемую среду. Внутри образца 9 создается избыточное давление. При достижении заданного давления, величина которого регулируется высотой сменной втулки 16, торец силовой опоры 2 приходит в соприкосновение с торцом сменой втулкой 16 и в образце 9 возникает дополнительное напряжение сжатия. Сигналы о величине давления поступают с измерителя давления 8, а о величине осевого усилия с тензодатчиков 19, жестко установленных на внешней поверхности сменной втулки 16 (сменная втулка выполняет роль силоизмерителя).

Аналогично проводят испытания трубчатых образцов на ударном стенде.

Изобретение позволяет расширить функциональное назначение устройства, обеспечить испытание трубчатых образцов больших диаметров, создать высокие радиальные давления, требуемые при испытании образцов, армированных высокопрочными волокнами с угловой ориентацией слоя, и обеспечить контроль и регистрацию усилий, действующих на образец.