(21), (22) Заявка: 2004106840/28, 09.03.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
09.03.2004
(45) Опубликовано: 27.06.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2109264 C1, 20.04.1998. SU 1260718 A1, 30.09.1986. SU 1810786 A1, 23.04.1993. SU 1330499 A1, 15.08.1987. GB 1024245 А, 30.03.1966.
Адрес для переписки:
394026, г.Воронеж, Московский пр-кт, 14, ВГТУ, патентный отдел
|
(72) Автор(ы):
Хван А.Д. (RU), Хван Д.В. (RU), Горячев А.А. (RU), Бахматов С.И. (RU), Дикарев М.А. (RU), Соколова О.А. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Воронежский государственный технический университет (RU)
|
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА СЖАТИЕ С КРУЧЕНИЕМ ДЛИННОМЕРНЫХ ОБРАЗЦОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области определения физико-механических свойств металлов и может применяться в машиностроении, авиастроении и других отраслях промышленности для изучения сопротивления материалов пластическому деформированию. Устройство для испытаний на сжатие с кручением длинномерных образцов содержит основание, выполненное из двух сопрягаемых по цилиндрической поверхности частей с возможностью их разборки и соединения с помощью двух штифтов. В верхней части основания установлен по подвижной посадке пуансон, а в нижней части – резьбовая пробка. Они попарно, соответственно с верхним и нижним захватами, образовывают взаимосообщающиеся, посредством трубопровода с дросселем, гидравлические полости. При этом нижний захват вместе с нижней частью основания образовывает винтовой механизм. Технический результат – увеличение степени пластической деформации образца. 3 ил.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств металлов и может применяться в машиностроении, авиастроении и других отраслях промышленности для изучения сопротивления материалов пластическому деформированию.
Известна конструкция устройства /1/ для испытания на сжатие с кручением длинномерных образцов. Устройство содержит основание, соосно установленные в нем верхний и нижний неподвижные захваты для закрепления в них образца по его торцам, сопрягаемые между собой по коническим поверхностям обойму и секторы, кинематически связанные по цилиндрическим поверхностям с основанием и образцом. Для нагружения образца крутящим моментом оно дополнительно снабжено по меньшей мере двумя пальцами, при этом в основании выполнены по меньшей мере два направляющих винтовых паза, пальцы установлены в верхнем захвате, свободный палец каждого из которых входит в соответствующий винтовой паз, а торцы захватов имеют радиально направленные насечки для нагружения образца скручивающим моментом. К указанным захватам прикладывается деформирующее усилие и тем самым производится сжатие с кручением образца без продольного изгиба.
К недостаткам данного устройства относится деформирование в нем образца только на величину, равную длине выступающей из секторов концевой части образца со стороны верхнего подвижного относительно основания захвата, что приводит к ограниченности степени пластической деформации образца за одну его установку в устройстве.
Изобретение направлено на увеличение степени пластической деформации образца.
Это достигается тем, что основание состоит из верхней и нижней частей, при этом в верхней части основания установлен пуансон с возможностью перемещения, а в нижней части – резьбовая пробка, причем они попарно соответственно с верхним и нижним захватами образовывают совместно с трубопроводом и дросселем в основании гидравлические полости, а нижний захват с нижней частью основания – винтовой механизм.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 – вид по стрелке А; на фиг.3 – вид по стрелке В.
Устройство содержит следующие основные элементы. Основание, состоящее из нижней 1 и верхней 2 частей, выполненных в форме цилиндра, сопрягаемых друг с другом по цилиндрической поверхности с возможностью разборки и жесткого соединения с помощью двух вставленных в соответствующие отверстия указанных частей основания по скользящей посадке штифтов 3, нижний 4 и верхний 5 захваты, установленные в основании соосно с ним соответственно в нижней и верхней его частях по скользящей посадке с возможностью перемещения по соответствующим цилиндрическим поверхностям диаметра D1. При этом на контактирующихся с образцом 6 торцах захватов 4 и 5 выполнены радиально направленные насечки, обеспечивающие возникновение необходимых для приложения к образцу 6 скручивающего момента сил сцепления между последними захватами. Нижний захват выполнен трехступенчатым и сопрягается с нижней частью основания по цилиндрическим поверхностям соответственно диаметрами D1, D2 и D3, и имеет возможность перемещения по цилиндрическим поверхностям основания указанных диаметров по скользящей посадке.
В нижней части основания установлена технологическая резьбовая пробка для образования совместно с нижним захватом цилиндрической полости С. На опорную поверхность нижней части 1 основания установлены одинаковые поддерживающие секторы 8, изготовленные разрезкой по диаметральной плоскости заготовки в форме усеченного конуса с соосным отверстием диаметра d, по которому секторы сопрягаются с образцом 6 длиной l0. Обойма 9 выполнена с соосными цилиндрической и конической поверхностями. Она служит для осуществления кинематического взаимодействия между секторами 8 и верхней частью 2 основания, сопрягаясь при этом с последней по цилиндрической поверхности диаметра D1, а с секторами по конической.
Для осуществления нагружения образца 6 скручивающим моментом в обеих частях основания на одинаковом расстоянии друг от друга в окружном направлении выполнены по меньшей мере по два направляющих винтовых паза с углом подъема , а в захватах 4 и 5 для реализации кинематического взаимодействия последних с обеими частями основания установлены по меньшей мере два пальца 10 и 11, свободные концы которых входят в соответствующие им винтовые пазы частей основания. Таким образом, нижний захват в паре с нижней частью основания образовывают так же, как и верхний захват совместно с верхней частью основания, винтовой механизм.
Пальцы 11 на нижнем захвате установлены на средней его ступени с посадочным диаметром D1, таким же, что и посадочный диаметр верхнего захвата, т.к. необходимо обеспечить приложение к торцам образца 6 одинаковых по величине крутящих моментов М, но противоположных по направлению.
Нагружаемый пуансон 12 установлен по скользящей посадке в отверстии диаметром D1 верхней части основания и образовывающий с верхним захватом 5 внутреннюю полость Е. Таким образом, элементы устройства попарно нижний захват-пробка и верхний захват-пуансон образовывают посредством подсоединенного к верхней и нижней части основания трубопровода 13 с дросселем 14 взаимосообщающиеся замкнутые гидравлические полости С и Е, представляющие собой гидросистему устройства.
Устройство работает следующим образом.
Образец 6 диаметром d и длинной l в сборе с секторами 8 и обоймой 9 ставят на торцевую поверхность захвата 4, после чего соединяют верхнюю часть 2 с пуансоном 12 и верхним захватом 5 с нижней частью 1 основания. Для обеспечения неподвижности частей основания относительно друг друга устанавливают штифты 3 в соответствующие отверстия основания. Далее устройство с образцом ставят на опорную плиту пресса и нагружают образец 6 через пуансон 12 силой Р. При этом нагрузка передается от пуансона на верхний торец образца через рабочую жидкость в полости Е и захват 5, а на нижний торец – через рабочую жидкость, проходящую по трубопроводу 13 с дросселем 14 в полость С, и нижний захват 4.
В силу потери давления рабочей жидкости при прохождении ее по гидравлическим каналам 15 основания, трубопроводу 13 с дросселем 14 диаметр D2 поршня нижнего захвата должен быть больше диаметра верхнего захвата – D1. Тогда из условия равновесия сжимающих образец сил можно получить соотношение для расчета давления жидкости в полости С

где p1, p2 – давление жидкости соответственно в полостях Е и С.
Если принять отношение к=D1/D2, как некоторый фиксированный геометрический параметр устройства, то выражение (1) можно представить в виде

Выполнение данного условия при нагружении образца осуществляется с помощью дросселя 14.
Благодаря наличию винтового механизма и радиально направленных насечек на рабочих торцах захвата производится нагружение образца одновременно сжимающим усилием Р и скручивающим моментом М, вследствие чего в испытуемом образце будут возникать деформации сжатия и сдвига. Устройство позволяет изменять соотношение между этими видами деформации заданием угла подъема винтового паза .
Секторы 8 и обойма 9 обеспечивают деформирование образца без изгиба. Угол конусности сопрягаемых поверхностей этих деталей назначается таким образом, чтобы происходило равномерное сжатие образца по всей его длине.
Благодаря гидросистеме при приложении к пуансону 12 силы Р захваты 4 и 5 будут двигаться, вращаясь относительно своих осей навстречу друг другу, уменьшая при этом длину l выступающих из секторов концевых частей образца, что в итоге приводит к увеличению степени деформации сжатия и сдвига в два раза за одну установку образца в устройстве по сравнению с деформациями образца, реализуемыми с помощью прототипа.
После осадки образца на величину 2 l прекращается процесс нагружения. При этом под действием собственного веса нижний захват будет опускаться вниз до исходного положения, одновременно перемещая рабочую жидкость из полости С по трубопроводу и дросселю в полость Е и тем самым приводя в начальное положение пуансон 12.
Для съема деформированного образца необходимо снять штифты 3 с основания, приподнять верхнюю часть 2 и далее освободить от секторов с обоймой образец поднятием его вверх.
Для уменьшения сил трения между соприкасающимися поверхностями всех подвижных элементов размещают антифрикционный слой.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить степень деформации образца в два раза по сравнению с деформациями последнего, реализуемыми с помощью прототипа. Применение устройства в качестве испытательной техники позволит более производительно выполнять эксперименты при определении характеристик сопротивления металлов пластическому деформированию.
Источники информации
1. Патент РФ №2109264, МПК 6 G 01 N3/08, Бюл. №11 от 20.04.98 г.
Формула изобретения
Устройство для испытания на сжатие с кручением длинномерных образцов, содержащее основание, соосно установленные в нем нижний и верхний захваты с радиально направленными на их торцах насечками, сопрягаемые между собой по коническим поверхностям, обойму и секторы, кинематически связанные по цилиндрическим поверхностям с образцом и основанием, с выполненными в нем по меньшей мере двумя винтовыми пазами для размещения в них свободных концов по меньшей мере, двух установленных жестко в верхнем захвате пальцев, отличающееся тем, что основание состоит из верхней и нижней частей, при этом в верхней части основания установлен пуансон с возможностью перемещения, а в нижней – резьбовая пробка, причем они попарно соответственно с верхним и нижним захватами образовывают совместно с трубопроводом и дросселем гидравлические полости, а нижний захват с нижней частью основания – винтовой механизм.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 10.03.2006
Извещение опубликовано: 27.10.2007 БИ: 30/2007
|