захват для механических испытаний образцов

Формула изобретения

Захват для механических испытаний образцов, содержащий корпус с продольным пазом, имеющим симметричные относительно оси корпуса наклонные стенки, пару клиновых вкладышей, размещенных в пазу, пару зажимных элементов и привод перемещения вкладышей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения осевой силы при предварительном поджатии образца, в клиновых вкладышах выполнены соосные отверстия, перпендикулярные к оси корпуса, захват снабжен охватывающей зажимные элементы скобой с цапфами, установленными с возможностью перемещения в соосных отверстиях клиновых вкладышей, и приводом для перемещения зажимных элементов вдоль оси отверстий, а зажимные элементы установлены параллельно оси корпуса с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью клиновых вкладышей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механическим испытаниям, а именно к захватам для крепления образцов при механических испытаниях.

Известен захват для крепления образцов при механических испытаниях, содержащий корпус, размещенные в нем вкладыш, два эксцентричных рычага, установленных параллельно друг другу, взаимодействующих одним концом с вкладышем, а другим со стяжным винтом и гайкой (авт. св. СССР N781668, кл. G 01 N 3/04,1980).

Недостатком захвата является невысокая надежность зажима из-за того, что зажимное усилие, создаваемое стяжным винтом и гайкой, передается на вкладыш и соответственно на образец через промежуточное звено, состоящее из двух эксцентричных рычагов, наличие которых приводит к затруднению контроля усилия сжатия образца в захвате. Недостаточное усилие сжатия при затяжке образца в захвате приводит к его проскальзыванию в процессе испытания, а чрезмерно большое усилие сжатия приводит (особенно при испытании композиционных и полимерных материалов) к созданию неравномерного напряженного состояния и локальному разрушению образца в местах крепления его в захватах.

Кроме того, конструкция захвата не обеспечивает самоцентрирования оси образца в процессе закрепления его в захвате и при последующем нагревании, так как взаимное расположение осей образца и захвата зависит от толщины образца, толщины вкладышей и их взаимного расположения в корпусе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является захват для испытания плоских образцов, содержащий корпус с продольными симметрично расположенными пазами с наклоненными поверхностями, пару клиновых вкладышей, устройство для поджима образца с выполненными в корпусе двумя дополнительными пазами, перпендикулярными первым, в которых размещены дополнительные вкладыши [1]

Недостаток данного захвата состоит с том, что предварительный поджим образца осуществляется клиновыми вкладышами путем их перемещения в пазах корпуса вдоль оси приложения нагрузки X-X, что одновременно с закреплением образца в захвате приводит к нежелательному, а иногда и недопустимому нагружению его осевой силой вдоль оси X-X в соответствии с условием



где ^*_xx продольная деформация образца в направлении оси X-X, вызванная предварительной затяжкой;

^*_yx поперечная деформация образца в направлении оси У-У, вызванная предварительной затяжкой;

угол наклона клина вкладышей.

Из приведенного условия следует, что если < 45, наиболее часто встречающийся случай, то ^*_xx>^*_yx. То есть, если при предварительном поджиме образца один из захватов неподвижен, то происходит нагружение образца осевой сжимающей нагрузки, что при испытании тонких образцов приводит к осевой потере устойчивости. Наиболее сильно этот недостаток проявляется при испытании, например, трехслойных металло-композиционных материалов, когда ^*_yx принимает большие значения, определяемые упругими свойствами неметаллической прослойки, а осевая жесткость обеспечивается двумя тонкими металлическими листами.

Таким образом, чтобы уменьшать нежелательные продольные деформации ^*_xx необходимо уменьшить уровень предварительного нагружения, а следовательно, и поперечных деформаций ^*_yx что приводит к снижению надежности зажима образца.

Цель изобретения повышение надежности путем исключения осевой силы при предварительном поджатии образца.

Указанная цель достигается тем, что захват снабжен скобой с цапфами, внешняя поверхность которых свободно установлена в соосных отверстиях клиновых вкладышей, выполненных перпендикулярно продольной оси захвата, дополнительные вкладыши размещены внутри скобы и установлены в клиновых вкладышах с противоположной стороны наклонных поверхностей параллельно друг другу, взаимодействуя с одной стороны с устройством для поджима образца, а с другой

с подпятником скобы, установленными в цапфах вдоль оси.

На фиг. 1 изображен захват, общий вид; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.1.

Захват содержит корпус 1 с продольными пазами 2 и 3, симметрично расположенными относительно продольной оси захвата 4. Пазы 2 и 3 выполнены в виде цилиндрических поверхностей, наклоненных под углом к оси 4 и имеющих общую точку пересечения А осей 4, 5 и 6. В пазы 2 и 3 установлена пара симметричных клиновых вкладышей 7 и 8, имеющих свободу перемещения соответственно вдоль осей 5 и 6. Клиновые вкладыши 7 и 8 имеют соосные отверстия 9 и 10, выполненные перпендикулярно оси 4. В эти отверстия при помощи цапф 12 и 13 свободно установлена скоба 11. В клиновые вкладыши 7 и 8 с противоположной стороны пазов 2 и 3 внутри скобы 11 установлены параллельно друг другу равной толщины зажимные элементы 15 и 16, имеющие двустороннюю насечку и прижимающие образец 14.

Привод для перемещения зажимных элементов выполнен в виде винта 17, установленного в цапфе 12. Подпятник 18 установлен в цапфе 13 соосно устройству поджима. Одновременно цапфа 13 содержит центровочное устройство, состоящее из штифта 19 и пружины 20. Для крепления захвата в испытательной машине в корпусе 1 смонтированы тяга 21 и регулировочный диск 22, перемещающийся вдоль оси 4 посредством резьбы 23. Корпус 1 имеет окна 24 и 25, в которых размещены устройство для поджима образца 17 и штифт 19 центровочного устройства, а также симметричные относительно оси 4 окна 26 и 27 для вращения регулировочного диска 22.

Захват работает следующим образом.

Образец 14 устанавливается между дополнительными вкладышами 15 и 16, центрируясь при необходимости нажатием на штифт 19 до совпадения с отверстием в захватной части образца 14 с последующим возвратом штифта 19 в исходное положение с помощью пружины 20. Приводом для перемещения зажимных элементов 17 производится его предварительное крепление путем поджатия образца 14, установленного между зажимными элементами 15 и 16, к подпятнику 18. Далее производится нагружение образца путем приложения осевого усилия вдоль оси 4. В результате образец зажимается в двух сторон клиновыми вкладышами 7 и 8, взаимодействующими с одной стороны с корпусом 1, а с другой с дополнительными вкладышами 15 и 16, прижимающими образец 14.

В силу симметрии пазов 2 и 3 и установленных в них клиновых 7 и 8 и дополнительных 15 и 16 вкладышей, а также благодаря возможности перемещения цапф 12 и 13, скобы 11 в отверстиях 9 и 10 происходит самоцентрирование продольной оси образца и продольной оси А захвата.

По окончании испытания привод для перемещения зажимных элементов 17 возвращается в исходное положение; вращением регулировочного диска 22 возвращается в исходное положение скоба 11 и через цапфы 12 и 13 клиновые вкладыши 7 и 8, при этом головка образца освобождается от контакта с зажимными элементами 15 и 16 и извлекается из захвата.

Наличие дополнительной пары вкладышей, размещенных внутри скобы и установленных в клиновых захватах параллельно друг другу, позволяет обеспечить контролируемое усилие предварительной затяжки образца в захвате, так как усилие от устройства поджима образца передается непосредственно к захватной части образца. Это исключает проскальзывание, создание неравномерного напряженного состояния и образование локального разрушения образца в местах крепления его в захватах в процессе испытания. Вместе с тем зажимные элементы обеспечивают предварительный зажим образца в плоскости, перпендикулярной оси, что исключает нагружение образца нежелательной продольной силой в процессе закрепления и не накладывает дополнительных ограничений на величину предварительного зажимного усилия, что приводит к повышению надежности зажима.

Наличие скобы с цапфами, имеющие свободу перемещения вдоль оси, перпендикулярной оси захвата, обеспечивает самоцентрирование образца вдоль продольной оси независимо от толщины захватной части исследуемого образца и его упруго пластических свойств.

Таким образом, предлагаемая конструкция захвата обеспечивает однородное и контролируемое усилие предварительного поджима образца, а также осуществляет самоцентрирование образца вдоль продольной оси независимо от толщины образца и его упруго пластических свойств, что в конечном итоге обеспечивает надежный зажим образца.