устройство для испытания образцов на чистый изгиб

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов на чистый изгиб, содержащее два опорных элемента для закрепления испытуемого образца, установленных с возможностью поворота, и механизм, создающий изгибающий момент, отличающееся тем, что опорные элементы выполнены в виде осей одноосных тележек, механизм, создающий изгибающий момент, представляет собой грузы, подвешенные на нитях, перекинутых через барабаны, закрепленные на осях тележек, при этом на концах осей в подшипниках установлены колеса, имеющие возможность перемещения по горизонтальной поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области средств испытаний материалов, а именно к устройствам для испытания балок на изгиб.

Известно устройство для испытания образцов на прочность, выбранное заявителем в качестве прототипа, содержащее два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы выполнены в виде треугольных обойм с прокладками и шарнирно связаны с тягами, которые в свою очередь другими концами шарнирно связаны с двумя коромыслами. На серединах коромысел закреплены хвостовики, шарнирно на одном и жестко на другом, для установки в разрывную машину (патент России N 2067752 от 23.07.91). Испытываемый образец (разрезное кольцо) закрепляют в опорных элементах (обоймах). После включения машины нагрузка через коромысла и тяги передается на обоймы. При этом нагружаются концы испытываемого образца.

Под изгибом понимают такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях балки возникают изгибающие моменты. Если изгибающий момент в сечении является единственным силовым фактором, а поперечные и нормальная сила отсутствует, изгиб называют чистым. Однако в большинстве случаев в поперечных сечениях наряду с изгибающими моментами возникают также и поперечные силы. В этом случае изгиб называют поперечным.

Описанное выше устройство - прототип позволяет получить режим чистого изгиба только в номинальном положении. Чем больше будет деформация, тем больше будут отклонения от режима чистого изгиба. Это объясняется тем, что при увеличении деформации параллельность тяг будет нарушена вследствие отклонения углов между тягами и коромыслами от 90^o. А это приводит к нагружению испытываемого образца поперечной силой. В результате происходит разрушение образца от совместного действия нормальных напряжений и касательных, возникших из-за поперечных сил. А для осуществления режима чистого изгиба необходимо, чтобы касательные напряжения отсутствовали, а изгибающий момент создавался парой сил.

Таким образом, основным недостатком прототипа является то, что режим чистого изгиба осуществляется только в номинальном положении, что затрудняет анализ результатов испытаний при больших нагрузках, так как требует привлечения теорий прочности, не имеющих бесспорного основания.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение режима чистого изгиба при любой деформации, т.е. получение в поперечных сечениях только нормальных напряжений.

Для решения указанной задачи в устройстве для испытания на чистый изгиб, содержащем два опорных элемента для закрепления испытуемого образца, установленных с возможностью поворота, и механизм, создающий изгибающий момент, согласно изобретению опорные элементы выполнены в виде осей одноосных тележек, механизм, создающий изгибающий момент, представляет собой грузы, подвешенные на нитях, перекинутых через барабаны, закрепленные на осях тележек, при этом на концах осей в подшипниках установлены колеса, имеющие возможность перемещения по горизонтальной поверхности.

Создание устройства, в котором в качестве опорных элементов служат две оси одноосных тележек с колесами, а механизм, создающий изгибающий момент, выполнен в виде грузов, подвешенных на барабанах, закрепленных на осях, обеспечивает одновременный поворот и перемещение осей по горизонтальной поверхности, что делает реакцию основания на колесо всегда равной весу груза. При этом изгибающий момент образуется парой сил при любом положении тележек на опорной поверхности, т.е. обеспечивается режим чистого изгиба.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с известным прототипом показывает, что новое техническое решение имеет отличия и соответствует критерию "новизна".

Проведенные патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, позволяющие получить режим чистого изгиба при любой деформации, т. е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию "промышленная применимость".

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где представлен общий вид устройства.

Заявляемая конструкция содержит два опорных элемента в виде осей 1 одноосных тележек. В пазы осей 1 вставлен испытываемый образец - балка 2. На осях посредством шпонок установлены барабаны 3, по два на каждой оси 1.Через барабаны 3 перекинуты нити 4, предназначенные для соединения с грузовой платформой 5, на которой размещаются грузы. На концах осей 1 в подшипниках 6 посажены колеса 7, опирающиеся на твердую горизонтальную поверхность.

Устройство работает следующим образом.

Концы балки 2 устанавливают в пазы осей 1. На грузовой платформе 5 размещают определенной величены груз, необходимый для получения изгиба балки 2. Под действием груза происходит поворот осей 1, балка 2 изгибается. Одновременно начинают перемещаться колеса 7 по горизонтальной поверхности навстречу друг другу на расстояние, зависящее от величины прогиба балки.

Заявляемое техническое решение позволяет получить чистый изгиб балки при любой деформации, что дает возможность получить надежный и точный результат при испытании. Кроме того, данное устройство позволяет легко задавать нагрузки, необходимые для получения обусловленного режима изгиба.