Изобретение относится к испытательной технике, а именно - к машинам для оценки механических свойств машиностроительных материалов.The invention relates to testing equipment, namely, to machines for assessing the mechanical properties of engineering materials.
К числу известных простейших машин аналогичного назначения относятся машины с ручным управлением, которое не обеспечивает постоянство скорости нагружения (деформирования), информация о параметрах испытания осуществляется стрелочными или маятниковыми силоизмерителями. К таковым относятся устаревшие конструкции выпускаемых ранее заводом испытательных машин (г.Армавир) и машины зарубежных фирм: Лозенгаузен, Шоппер, Амслер и других. Известны также машины нового поколения, производство которых освоено известными зарубежными фирмами: Instron, Zwick, Valter Bay и другими, а также отечественными предприятиями. Машины нового поколения оснащены современными системами прецизионной гидравлики и электроники, компьютерной техникой и прикладными программами, обеспечивающими широкие возможности управления и формирования сложных законов нагружения и обработки результатов испытаний с представлением в виде таблиц и графиков целого ряда характеристик свойств материалов с высокой достоверностью и архивирование результатов серии испытаний. Однако недостатком таких машин является их сложность и соответственно высокая стоимость и квалификация обслуживающего персонала. Такое исполнение машин безусловно оправдано для проведения исследовательских работ при испытании новых материалов или систем. Вместе с тем, в практике производства материалов в заводских лабораториях испытания проводят с целью оценки соответствия известных материалов их стандартным основным характеристикам, в частности предела текучести и предела прочности, что обеспечивается сравнительно простыми надежными машинами, отвечающими требованиям массовых (серийных) испытаний. К классу таких машин относится предлагаемая испытательная машина.Among the simplest known machines for a similar purpose are manual control machines that do not provide a constant loading (deformation) rate; information about the test parameters is carried out by arrow or pendulum load meters. These include obsolete designs of testing machines manufactured earlier by the plant (Armavir) and machines of foreign companies: Losenhausen, Shopper, Amsler and others. New generation machines are also known, the production of which has been mastered by well-known foreign companies: Instron, Zwick, Valter Bay and others, as well as domestic enterprises. The new generation machines are equipped with modern systems of precision hydraulics and electronics, computer technology and application programs that provide ample control and formation of complex laws of loading and processing of test results with the presentation in the form of tables and graphs of a number of characteristics of material properties with high reliability and archiving of the results of a series of tests . However, the disadvantage of such machines is their complexity and, accordingly, the high cost and qualification of staff. This design of machines is certainly justified for research when testing new materials or systems. At the same time, in the practice of manufacturing materials in factory laboratories, tests are carried out to assess the conformity of known materials to their standard basic characteristics, in particular, yield strength and tensile strength, which is provided by relatively simple reliable machines that meet the requirements of mass (serial) tests. The class of such machines includes the proposed test machine.
Машина содержит силовую раму, нагружающий гидроцилиндр, захваты для закрепления испытываемых образцов, датчик силы, датчик деформации, насосную установку, устройство подачи рабочей жидкости от насоса в гидроцилиндр, систему задания режимов работы машины и управления, блок сравнения задающего сигнала и одного из сигналов датчиков силы или деформации с усилителем «сигнала ошибки».The machine contains a power frame, a loading hydraulic cylinder, grips for fixing the test samples, a force sensor, a deformation sensor, a pump unit, a device for supplying working fluid from the pump to the hydraulic cylinder, a system for setting the machine and control modes, a unit for comparing the driving signal and one of the signals of the force sensors or deformation with the amplifier of the "error signal".
Сущность изобретения поясняется прилагаемой схемой. Машина состоит из силовой рамы 1, нагружающего гидроцилиндра 2, захватов 3 и 4, датчика деформации 5, датчика силы 6, насосной установки 7 с переливным золотником 8, гидрораспределителя 9 с кулачком (эксцентриком) 10 привода смещения золотника 11 электродвигателем 12 и с возвратной пружиной 13. Система задания режимов работы машины и управления состоит из потенциометра 14, приводного регулируемого (шагового) двигателя 15 вращения потенциометра 14 и блока 16 привода (задания скорости и направления) вращения электродвигателя 15 и переключателя 17 режимов управления или по силе, или по деформации, блока 18 сравнения задающего сигнала потенциометра 14 и одного из сигналов датчиков 5 или 6 с усилителем, "сигнала ошибки", подаваемого на электродвигатель 12. Связь между составными частями осуществляется по линиям 19, 20, 21, 22, 23 и 24.The invention is illustrated by the attached scheme. The machine consists of a power frame 1, a loading hydraulic cylinder 2, grippers 3 and 4, a deformation sensor 5, a force sensor 6, a pump unit 7 with an overflow spool 8, a hydraulic distributor 9 with a cam (eccentric) 10 of the spool displacement actuator 11 with an electric motor 12 and with a return spring 13. The system for setting the operating modes of the machine and the control consists of a potentiometer 14, a variable speed drive (stepper) motor 15 of the rotation of the potentiometer 14 and a drive unit 16 (speed and direction) of the rotation of the electric motor 15 and the mode switch 17 board, either in strength or in deformation, of the unit 18 for comparing the driving signal of the potentiometer 14 and one of the signals of the sensors 5 or 6 with an amplifier, an “error signal” supplied to the electric motor 12. The connection between the components is carried out on lines 19, 20, 21, 22, 23 and 24.
Предлагаемая машина работает следующим образом. На блоке 16 устанавливается задание параметра нагружения или деформирования (скорости, предела нагружения), и соответствующий сигнал подается на электродвигатель 15 привода вращения потенциометра 14, сигнал которого поступает на блок 18, соединенный через переключатель 17 с датчиками 5 или 6. Предварительно сигналы сбалансированы. По мере нарастания сигнала потенциометра 14 баланс сигналов нарушается, «сигнал ошибки» от блока сравнения 18 поступает на электродвигатель 12, который, вращая кулачок 10, смещает золотник 11, соединяя линией связи 24 гидроцилиндр 2 с напорным каналом насосной установки 7. При этом шток гидроцилиндра с захватом 3 смещается. Один из генерированных датчиком деформации 5 и датчиком силы 6 встречный сигнал через переключатель 17 подается в блок сравнения 18, восстанавливая баланс, минимизируя "ошибку". Для остановки нагружения в любой заданной точке достаточно возвратить в исходное (нейтральное) положение электродвигатель 15. Для снятия нагрузки необходимо включить электродвигатель 15 на реверс, при этом золотник 11 под действием пружины 13 смещается в направлении кулачка 10 (как показано на схеме), гидроцилиндр 2 линией связи 24 через гидрораспределитель 9 соединяется с маслобаком насосной установки 7.The proposed machine operates as follows. On block 16, the task of the loading or deformation parameter (speed, load limit) is set, and the corresponding signal is supplied to the electric motor 15 of the rotary potentiometer 14, the signal of which is supplied to block 18, connected via switch 17 to sensors 5 or 6. The signals are preliminarily balanced. As the signal of the potentiometer 14 increases, the signal balance is disturbed, the “error signal” from the comparison unit 18 is supplied to the electric motor 12, which, by rotating the cam 10, biases the spool 11, connecting the hydraulic cylinder 2 with the pressure channel of the pumping unit 7. In this case, the hydraulic cylinder rod with capture 3 is shifted. One of the counter signals generated by the deformation sensor 5 and the force sensor 6 through the switch 17 is supplied to the comparison unit 18, restoring the balance, minimizing the "error". To stop loading at any given point, it is enough to return the electric motor 15 to its original (neutral) position. To relieve the load, it is necessary to turn on the electric motor 15 to reverse, while the spool 11 under the action of the spring 13 is shifted in the direction of the cam 10 (as shown in the diagram), the hydraulic cylinder 2 the communication line 24 through the valve 9 is connected to the oil tank of the pumping unit 7.
При разрушении испытываемого образца система управления реагирует на резкое снижение сигналов датчиков 5 и 6, отключая двигатель насоса 7 и возвращая электродвигатель 15 с потенциометром 14 в исходное положение.When the test sample is destroyed, the control system responds to a sharp decrease in the signals of the sensors 5 and 6, turning off the pump motor 7 and returning the electric motor 15 with potentiometer 14 to its original position.
Такое выполнение машины обеспечивает ее высокую надежность, простоту в обслуживании, достаточные метрологические характеристики и сравнительно невысокую стоимость.This embodiment of the machine provides its high reliability, ease of maintenance, sufficient metrological characteristics and relatively low cost.