RU2510005C1 - Thermal loader for material sample testing bench - Google Patents

Abstract

FIELD: testing equipment.

SUBSTANCE: thermal loader for a material sample testing bench comprises a platform, a friction element installed on it, as well as a drive of friction element rotation, a support site from a heat-conductive material, an accessory for prevention of support site rotation relative to the platform and an accessory for mutual pressing of the friction element and the site. The support site is made in the form of a split ring for placement in the hole of the sample. The split parts of the ring are serially connected between each other by elastic elements with the possibility of radial displacement. The friction element is made in the form of a cone placed inside the support site as capable of rotation and axial displacement.

EFFECT: investigation of material properties under new conditions of thermomechanical loading as thermal load is applied to different parts of sample volume via holes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел.The invention relates to means for testing samples of materials under complex loading and can be used in conjunction with stands for studying energy exchange during deformation and destruction of solids.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1610382, кл. G01N 3/18, 1990), содержащий фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки.Known thermal loader to the stand for testing samples of materials (RF patent, No. 1610382, class G01N 3/18, 1990), containing a friction element, a rotation drive of the friction element, a support pad of heat-conducting material and a device for mutual tightening of the friction element and the pad.

Недостаток термонагружателя состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только тех участков образца, через которые передается механическая нагрузка. Подвод термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществим.The disadvantage of the thermal loader is that it carries out thermal loading of only those sections of the sample through which the mechanical load is transmitted. The supply of thermal load to different parts of the sample volume through the holes is not feasible.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1603224, кл. G01N 3/10, 1990), содержащий фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки.Known thermal loader to the stand for testing samples of materials (RF patent, No. 1603224, class G01N 3/10, 1990), containing a friction element, a rotation drive of the friction element, a support pad of heat-conducting material and a device for reciprocating the friction element and the pad.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только тех участков образца, через которые передается механическая нагрузка. Подвод термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществим.The disadvantage of the thermal loader also lies in the fact that it carries out thermal loading of only those sections of the sample through which the mechanical load is transmitted. The supply of thermal load to different parts of the sample volume through the holes is not feasible.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №2367926, кл. G01N 3/18, 2008), принимаемый за прототип. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки. Данный термонагружатель позволяет термически нагружать любые участки поверхности образца независимо от мест приложения механической нагрузки.Known thermal loader to the stand for testing samples of materials (RF patent, No. 2367926, CL G01N 3/18, 2008), taken as a prototype. The thermal loader comprises a platform, a friction element mounted on it, a friction element rotation drive, a support pad of heat-conducting material, a device for preventing the support platform from rotating relative to the platform, and a device for reciprocally compressing the friction element and the pad. This thermal loader allows you to thermally load any parts of the surface of the sample, regardless of the places of application of mechanical load.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только поверхности образца. Подводить термическую нагрузку через отверстия в образце на данном устройстве также невозможно. Это ограничивает объем информации при исследованиях, поскольку не позволяет термически нагружать разные части объема образца, что особенно важно при моделировании процессов энергообмена при проведении горных выработок в массиве горных пород.The disadvantage of the thermal loader is also that it carries out thermal loading only on the surface of the sample. It is also impossible to supply thermal load through the holes in the sample on this device. This limits the amount of information during research, since it does not allow thermally loading different parts of the sample volume, which is especially important when modeling energy exchange processes during mining in a rock mass.

Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения термического нагружения разных частей объема образца через отверстия.The technical result of the invention is to increase the amount of information by providing thermal loading of different parts of the volume of the sample through the holes.

Технический результат достигается тем, что в термонагружателе к стенду для испытания образцов материалов, содержащем платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки, согласно изобретению опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца, при этом разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения, а фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения.The technical result is achieved by the fact that in a thermo-loader to a test bench for material samples containing a platform, a friction element mounted on it, a friction element rotation drive, a support pad of heat-conducting material, a device to prevent the support platform from rotating relative to the platform and a device for reciprocally compressing the friction element and platforms, according to the invention, the support platform is made in the form of a split ring for placement in the hole of the sample, while The molded parts of the ring are sequentially interconnected by elastic elements with the possibility of radial movement, and the friction element is made in the form of a cone placed inside the supporting platform with the possibility of rotation and axial movement.

На рис.1 представлены схема термонагружателя (а) и конструкция опорной площадки (б).Figure 1 shows the diagram of the thermal loader (a) and the design of the supporting platform (b).

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу 1, установленные на ней фрикционный элемент 2, привод 3 вращения фрикционного элемента, опорную площадку 4 из теплопроводного материала, приспособление 5 для предотвращения вращения опорной площадки 4 относительно платформы 1 и приспособление 6 для взаимного поджатия фрикционного элемента 2 и площадки 4.The thermal loader to the test bench for material samples contains a platform 1, a friction element 2 mounted on it, a friction element rotation drive 3, a support platform 4 of heat-conducting material, a device 5 to prevent the support platform 4 from rotating relative to the platform 1, and a device 6 for compressing the friction element against each other 2 and platforms 4.

Опорная площадка 4 выполнена в виде разрезного кольца (рис.1б), разрезанные части которого последовательно соединены между собой упругими элементами 8 с возможностью радиального перемещения. Фрикционный элемент 2 выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки 4 с возможностью вращения и осевого перемещения.The supporting platform 4 is made in the form of a split ring (Fig. 1b), the cut parts of which are sequentially interconnected by elastic elements 8 with the possibility of radial movement. The friction element 2 is made in the form of a cone placed inside the supporting platform 4 with the possibility of rotation and axial movement.

Приспособление 5 для предотвращения вращения опорной площадки 4 относительно платформы 1 выполнено в виде стержней, одним концом размещенных в прорезях 7 в частях площадки 4 без возможности осевого смещения относительно этих частей. Приспособление 6 для взаимного поджатия фрикционного элемента 2 и площадки 4 выполнено в виде пружин, расположенных на приспособлениях 5, и гаек 9, установленных на резьбе на приспособлениях 5. Осевым смещениям приспособлений 5 относительно площадки 4 препятствуют фиксаторы 10. Термонагружатель размещен в отверстии 11 образца 12.The device 5 for preventing the rotation of the supporting platform 4 relative to the platform 1 is made in the form of rods, one end placed in the slots 7 in parts of the platform 4 without the possibility of axial displacement relative to these parts. The device 6 for reciprocating the friction element 2 and the pad 4 is made in the form of springs located on the fixtures 5 and nuts 9 mounted on the threads on the fixtures 5. The axial displacements of the fixtures 5 relative to the pad 4 are prevented by the latches 10. The thermal loader is placed in the hole 11 of the sample 12 .

Термонагружатель работает следующим образом.Thermal loader works as follows.

Размещают площадку 4 с элементом 2 в отверстии 11 образца 12 в заданном положении, в котором площадка 4 находится на уровне прогреваемого сечения образца. Вращая гайки 9 через пружины 6, взаимно смещают площадку 4 и конус 2, при этом конус перемещает части площадки 4 в радиальных направлениях до поджатия их к стенкам отверстия 11 с заданным усилием. Включают привод 3 и вращают фрикционный элемент 2 относительно площадки 4, в результате чего за счет трения между площадкой и элементом 2 происходит нагрев площадки и термическое нагружение образца 12 в зоне контакта площадки 4 с образцом 12. Уровень термической нагрузки регулируется скоростью вращения элемента 2 приводом 3 и усилием взаимного поджатия площадки 4 и элемента 2 гайками 9 с пружинами 6. Изменение места термического нагружения вдоль оси отверстия 11 осуществляют перестановкой термонагружателя, как описано выше. При необходимости термонагружатель вместе с образцом размещают на прессе для механических испытаний, что позволяет исследовать роль термомеханических нагрузок в энергообмене при разрушении.Place the pad 4 with the element 2 in the hole 11 of the sample 12 in a predetermined position, in which the pad 4 is at the level of the heated section of the sample. Rotating the nuts 9 through the springs 6, mutually displace the pad 4 and the cone 2, while the cone moves parts of the pad 4 in radial directions until they are pressed against the walls of the hole 11 with a given force. The drive 3 is turned on and the friction element 2 is rotated relative to the platform 4, as a result of which friction between the platform and the element 2 results in the heating of the platform and thermal loading of the sample 12 in the contact zone of the platform 4 with the sample 12. The level of thermal load is regulated by the speed of rotation of the element 2 with the drive 3 and the force of mutual preloading of the platform 4 and the element 2 with the nuts 9 with the springs 6. The change of the place of thermal loading along the axis of the hole 11 is carried out by rearranging the thermal loader, as described above. If necessary, the thermo-loader together with the sample is placed on the press for mechanical tests, which allows us to investigate the role of thermomechanical loads in energy exchange during destruction.

Предлагаемое устройство позволяет проводить исследования свойств материалов в новых условиях термомеханического нагружения - при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия, что увеличивает объем информацииThe proposed device allows to study the properties of materials in new conditions of thermomechanical loading - when applying thermal load to different parts of the sample volume through openings, which increases the amount of information

Claims (1)

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки, отличающийся тем, что опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца, при этом разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения, а фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения. A thermal loader to a test bench for material samples, comprising a platform, a friction element mounted on it, a friction element rotation drive, a support pad of heat-conducting material, a device for preventing the support platform from rotating relative to the platform and a device for reciprocally compressing the friction element and the pad, characterized in that the support platform is made in the form of a split ring for placement in the hole of the sample, while the cut parts of the ring are connected in series us interconnected elastic elements with radially displaceable, and the friction member is a cone disposed within the support platform rotatably and axially displaceable.