Описание и принцип работы разрывных машин

Одноосное растяжение в материале возникает тогда, когда внешние силы действуют на материал вдоль одной оси и направлены в разные стороны. При таком воздействии внешних сил на образец материала происходит изменение линейных размеров образца: вдоль действия нагрузки образец удлиняется, а в поперечном направлении, как правило, образец уменьшает свой размер (рисунок 1).

1- образец; 2- зажимы для закрепления образца; Р – нагрузка, действующая на образец; l₀ – первоначальная длина рабочей части образца; l₁ – длина рабочей части образца при действии нагрузки Р; b₀ – первоначальная ширина рабочей части образца; b₁ - ширина рабочей части образца при действии нагрузки Р

Рисунок 1 – Одноосное растяжение образца материала

 

Полуцикловые характеристики свойств материалов при одноосном растяжении определяют на разрывной машине (динамометре), схема которой представлена на рисунке 2.

Разрывную машину подключают к источнику электропитания. Перед заправкой образца материала верхний зажим фиксируют неподвижно во втулке с помощью арретира 15. Устанавливают требуемое расстояние между зажимами 16 и 21. Для этого вынимают шпильку, соединяющую подвижный шток 24 и втулку 25. На боковой поверхности подвижного штока 24 имеются отверстия, расположенные на расстоянии 50 мм относительно друг друга. Поднимая или опуская подвижный шток 24 относительно втулки 25, устанавливают требуемое расстояние между зажимами, которое должно

 

1-электродвигатель; 2-направляющая; 3-груз; 4-маятник; 5-грузик; 6-зубчатая рейка; 7-зубчатое колесо; 9-ведущая стрелка; 10-контрольная стрелка; 11-масляный амортизатор; 12-грузовой рычаг; 13,14-звенья корректирующего устройства; 15- арретир; 16,21-зажимы; 17-измеритель абсолютной деформации; 18-зубчатое колесо; 19-указатель; 20-образец; 22-устройство для предварительного натяжения; 23-зубчатая рейка; 24-подвижной шток; 25-втулка; 26-винт; 27-червячный редуктор; 28-муфта

 

Рисунок 2 - Схема разрывной машины РТ-250М-2

соответствовать длине рабочей части образца, и при помощи шпильки соединяют подвижный шток 24 с втулкой 25.

Установив требуемое расстояние, образец 20 испытываемого материала заправляют в губки сначала верхнего зажима 16, а затем нижнего зажима 21 разрывной машины. Образец устанавливают в зажимах лицевой стороной к испытателю строго посередине и без перекосов. При помощи винтов, установленных на зажимах, фиксируют образец в верхнем, а затем в нижнем зажиме. В том случае, если образцу необходимо создать предварительное напряжение, верхний конец его фиксируют в верхнем зажиме, а нижний конец после пропускания между губок нижнего зажима помещают на устройстве для предварительного натяжения 22. К нижнему зажиму подвешивают калиброванный груз для создания предварительного напряжения, фиксируют образец в нижнем зажиме, после чего снимают груз.

Для заправки образца арретиром 15 проводят разблокировку верхнего зажима 16.

Шкалу силоизмерителя 8 при помощи ручки, установленной на панели прибора, вращают так, чтобы стрелки 9 и 10 (ведущая и контрольная) были установлены относительно нулевого значения силы. На измерителе абсолютной деформации 17 при помощи вращения шкалы устанавливают нулевое значение деформации относительно ведущей стрелки 19.

Шкала для измерения силы имеет три пояса: А – от 0 до 50 даН с ценой деления 0,1 даН; Б – от 0 до 100 даН с ценой деления 0,2 даН; В – от 0 до 250 даН с ценой деления 0,5 даН. При работе на втором и третьем поясах на маятник 4 добавляют грузы 3 с соответствующей маркировкой. Выбор шкалы измерения усилия зависит от вида испытуемого материала.

Скорость перемещения нижнего зажима регулируют от 25 до 250 мм/мин путем изменения силы электрического тока на роторе электродвигателя. Установление требуемой скорости осуществляют путем вращения реохорда, установленного на лицевой панели прибора.

Растяжение образца осуществляют за счет опускания нижнего зажима с постоянной скоростью. Для этого нажимают на кнопку «Вниз» панели прибора. При нажатии кнопки включается электродвигатель, и нижний зажим 21 начнет опускаться. Электродвигатель 1 через муфту 28 приводит в движение червячный редуктор 27, к которому подсоединен винт 26, входящий в резьбовое соединение со втулкой 25. Движение втулки 25 происходит по направляющей 2.

Включая кнопки на панели управления разрывной машины «Вниз» и «Вверх», изменяют направление постоянного электрического тока в цепи электродвигателя и, следовательно, направление вращения ротора электродвигателя и винта 26. Вращаясь в том или ином направлении, винт 26 перемещает шток 24 вниз или вверх по направляющей 2. Для экстренного останова движения нижнего зажима на панели предусмотрена кнопка «Стоп».

Усилие Р, прилагаемое для растяжения образца, измеряют маятниковым силоизмерителем. Образец материала 20, деформируясь, перемещает верхний зажим 16, который поворачивает грузовой рычаг 12, соединенный неподвижно с маятником 4. Поворот рычага 12 приводит к отклонению маятника на некоторый угол φ.

Отклоняясь от положения равновесия, маятник перемещает зубчатую рейку 6 и поворачивает зубчатое колесо 7.

На оси зубчатого колеса закреплена ведущая 9 и контрольная 10 стрелки, с помощью которых на шкале силоизмерителя 8 фиксируется усилие, действующее на образец материала (Р). При разрыве образца маятник возвращается в исходное положение, а ведущая стрелка под действием грузика 5 – на нулевое деление шкалы силоизмерителя 8. Контрольная стрелка 10 остается в момент разрушения материала на месте и фиксирует значение силы. Для плавного движения маятника машина снабжена масляным амортизатором 11, шток которого соединен с грузовым рычагом 12.

Удлинение образца измеряют по шкале измерителя абсолютной деформации 17 в миллиметрах (Δl). Шкалу приводит в движение зубчатое колесо 18, соединенное с зубчатой рейкой 23, которая соединена со втулкой 25. Указатель 19 соединен с корректирующим устройством, включающим звенья 13 и 14, и рычагом 12. При отклонении маятника от вертикального положения корректирующее устройство поворачивает указатель по направлению перемещения шкалы измерителя абсолютной деформации 17 на величину, равную перемещению верхнего зажима. Разрывная машина РТ-250М-2 снабжена механизмом автоматического останова при разрыве образца. Отметив значения усилия и абсолютное удлинение при разрыве, нажатием кнопки «Вверх» верхний зажим возвращают в исходное положение.

Показатели свойств материалов при одноосном растяжении определяют на разрывных машинах с постоянной скоростью опускания нижнего зажима, с постоянной скоростью возрастания нагрузки или с постоянной скоростью деформирования.

В зависимости от формы образца испытуемого материала различают следующие методы испытаний:

стрип (рисунок 3, а) – поперечные размеры образца меньше ширины зажимов динамометра;

граб (рисунок 3, б) – поперечные размеры образца больше ширины зажимов динамометра;

полуграб (рисунок 3, в) – смешанный метод.