Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Определения структурных характеристик

Прессы для испытания строительных материалов


Прессы для испытания строительных материалов

Прессы — машины статического действия, которые создают равномерное, возрастающее с требуемой скоростью усилие, достигающее больших значений (до 100 МН). С помощью прессов определяют прочность материалов.

Основная характеристика пресса — создаваемое им максимальное усилие. По виду привода прессы бывают гидравлические, механические (винтовые, фрикционные) и гидромеханические. При испытании строительных материалов чаще всего применяют гидравлические и винтовые прессы с максимальным усилием от 25 до 5000 кН.

Устройство прессов. Станина прессов (рис. 3.9) вместе с траверсой и двумя стойками служит основанием для всего механизма и опорой для неподвижной плиты. Нагружающий механизм, который создает требуемое усилие, состоит из электродвигателя, преобразующего устройства (масляного насоса у гидравлического пресса или редуктора с фрикционной муфтой у винтового пресса) и опорных плит.

В прессах с гидравлическим приводом (рис. 3.9, а) для передачи усилия на подвижную опорную плиту используется рабочая жидкость, обычно минеральное масло. Масло из бака насосом высокого давления подается в гидроцилиндр, вмонтированный в станину пресса. Масло в гидроцилиндре передает давление на поршень, на котором помещается нижняя подвижная плита пресса.

Рис. 3.9. Схемы прессов:
и — гидравлического; о —с винтовым приводом; 1 – станина; 2 — стойки; 3 — траверса; 4, 5 – плиты; 6 — поршень; 7 – силоизмерительное устройство; К — насос; 9 — электродвигатель; 10 — винт; 11— редуктор; 12 — червячная передача

В прессах с винтовым приводом (рис. 3.9, б) усилие на подвижную плиту передается грузовым винтом, который приводится во вращение электродвигателем через редуктор с фрикционной муфтой и червячную передачу. Благодаря редуктору и червячной передаче частота вращения винта (и соответственно скорость его поступательного движения вверх) во много раз меньше частоты вращения электродвигателя. При этом во столько же раз больше становится усилие, развиваемое винтом, по сравнению с усилием, развиваемым электродвигателем.

Фрикционная муфта обеспечивает мягкую связь грузового винта с электродвигателем, предохраняя последний от перегрузок. Часто параллельно с электродвигателем применяют приспособление для ручного нагружения, позволяющее нагружать с любой малой скоростью и фиксировать усилие с большой точностью.

Силоизмерительное устройство прессов предназначено для измерения действующего на образец усилия. По конструкции силоизмерители могут быть рычажно-маятниковые, пружинные (торсионные) и гидростатические.

В рычажно-маятниковом силоизмерителе (рис. 3.10, о) давление масла на плечо рычага уравновешивается отклоняющимся от положения равновесия маятником. Маятник соединен с указательной стрелкой, показывающей измеряемое усилие на шкале. В конструкциях таких силоизмерителей различных прессов используют систему из нескольких рычагов, в результате чего сила, которую должен уравновесить маятник, уменьшается в десятки и даже сотни раз.

Рис. 3.10. Схемы рычажно-маятникового (а) и пружинного (б) силоизмерителей:
1 – шток; 2 – поршень; 3 – стрелка; 4 – шкала; 5 – маятник; 6 – рычаг, воспринимающий нагрузку; 7 – рейка; 8 – тяга; 9 – пружина

В пружинном и торсионном силоизмерителях давление масла на поршень уравновешивается каким-либо упругим элементом (пружиной или торсионом). В пружинном силоизмерителе (рис. 3.10, б) под давлением масла поршень гидроцилиндра давит на шток и смещает рычаг, на другом плече которого установлена пружина. При повороте рычага пружина растягивается и уравновешивает приложенное к нему усилие, при этом растяжение пружины пропорционально этому усилию. Вместе с верхним концом пружины перемещается тяга, соединенная с зубчатой рейкой. Рейка поворачивает шестеренку и установленную с ней на одной оси указательную стрелку. Недостаток пружинных силоизмерителей – изменение со временем упругой характеристики пружины, что влияет на точность измерения усилия.

Гидростатическими силоизмврителями в прессах служат пружинные манометры (рис. 3.11), которые с помощью патрубка с резьбой присоединяются к гидросистеме пресса. Основная деталь пружинного манометра — согнутая по окружности полая трубка-пружина овального сечения. Один конец трубки припаян к патрубку, другой – запаян наглухо и шарнирно соединен с тягой. Свободный конец тяги посредством шарнира соединен с рычагом, на противоположном конце которого имеется зубчатая рейка. Рейка находится в зацеплении с шестерней, на оси которой насажена указательная стрелка.

Давление масла, подаваемого в трубку, заставляет ее распрямляться тем больше, чем больше давление масла. Распрямляющаяся трубка вызывает перемещение рычага с зубчатой рейкой, которая через шестерню поворачивает указательную стрелку. Величина перемещения стрелки регистрируется на шкале.

Рис. 3.11. Схема пружинного манометра:
1 — патрубок; 2 — трубка-пружина; 3- шкала; 4— стрелка; 5 — шестерня; 6 — тяга; 7 — шарнир; 8 — рычаг

Манометры, применяемые на прессах, периодически поверяют образцовыми манометрами. Принципиального отличия образцовых манометров от описанного технического манометра нет; образцовые манометры благодаря более тщательному изготовлению и градуировке обладают лишь большей точностью измерений.

Погрешность силоизмерителей прессов — не более ±2%.

Опорные поверхности пресса представляют собой толстые металлические плиты (см. рис. 3.9), прикрепленные: нижняя 5—к поршню пресса, верхняя — к траверсе. Для удобства установки образцов разных размеров в центральном гнезде траверсы смонтирована винтовая пара, к которой крепится верхняя опорная плита. Вращая штурвал винта, можно вручную поднимать и опускать верхнюю плиту пресса. Прессы большой мощности оборудованы специальным приводом для перемещения траверсы. Нижняя плита во многих прессах выполнена из двух частей, соединенных одна с другой сферической поверхностью. При этом верхняя часть может свободно поворачиваться относительно нижней и тем самым устанавливаться параллельно поверхности нижней грани образца, обеспечивая плотное примыкание поверхности плиты к образцу. В некоторых прессах подобное устройство выполнено на верхней опорной плите.

Для испытания строительных материалов промышленность выпускает семь марок прессов (ГОСТ 8905—82*): П-2,5; П-5; П-10; П-50; П-125; П-250 и П-500 с верхним пределом нагру-жения соответственно от 25 до 5000 кН. Силоизмерители прессов снабжены двумя шкалами, одна из которых рассчитана на максимальное усилие, развиваемое прессом, другая — на усилие около 50% от максимального. Чаще всего в лабораторной практике применяют прессы П-2,5 и П-50.

Рис. 3.12. Гидравлический пресс

Рис. 3.13. Пресс П-50 (о) с насосной установкой (б)

Пресс П-2,5. Станина пресса П-2,5 (рис. 3.12) с гидравлическим приводом и торсионным силоизмерителем консольного типа. В нижней консоли установлен гидроцилиндр с поршнем, на котором размещена нижняя опорная плита для испытания на сжатие и может быть установлено прилагаемое к прессу устройство для испытания на изгиб. В верхней консоли установлена винтовая пара для крепления и перемещения верхней опорной плиты пресса. Скорость подачи масла в гидроцилиндр можно менять вращением маховика регулировочного вентиля. Сброс масла из рабочего цилиндра для снятия давления осуществляется маховиком.

Пресс снабжен устройством, обеспечивающим постоянную скорость нагружения, если регулировочный вентиль находится в одном положении. Два измерительных цилиндра силоизмерителя связаны с указательной стрелкой шкалы, что позволяет с помощью переключателя устанавливать два предела измерения: от 2,5 до 10 и от 5 до 25 кН.

Регистрирующая шкала оснащена указательной и фиксирующей стрелками. При разрушении образца указательная стрелка начинает падать, а фиксирующая остается на значении достигнутой предельной нагрузки. Пресс может быть установлен на бетонном или кирпичном фундаменте или массивной металлической подставке высотой до 1 м над уровнем пола.

Пресс П-50. Гидравлический пресс с торсионным силоиз-мерителем состоит из двух агрегатов: собственно пресса (рис. 3.13, а) и насосной установки с силоизмерительным устройством и пультом управления (рис. 3.13, б). Основанием пресса служит станина, в которой сделаны вырезы для установки и регулирования положения колонн. Вверху колонны соединены траверсой. В центральном гнезде траверсы смонтирована винтовая пара. На ходовом винте 6 с помощью шарового шарнира с установочными болтами подвешена верхняя плита. Болты позволяют точно зафиксировать положение образца и равномерно передавать на него нагрузку. Для этого после обжатия образца небольшим усилием и самоустановки плиты винты отворачивают до соприкосновения с опорной плитой и в этом положении проводят испытание до разрушения образца.

Насосная установка, приводимая в действие электродвигателем, соединена с рабочим цилиндром медной трубкой 8 подачи масла и трубкой 9 сброса его обратно в бак, расположенный также в корпусе насосной установки. Торсионный силоизмеритель, размещенный в верхней части корпуса, связан с гидравлической системой посредством попеременно включаемых гидроцилиндров с измерительными поршнями. Различная площадь поршней позволяет на одной шкале определять нагрузку от 200 и до 500 кН.

Масло при включенном электродвигателе подается в гидроцилиндр при отворачивании маховика регулировочного вентиля. На правой боковой стенке корпуса расположен маховик сброса масла из рабочего гидроцилиндра в бак. Пределы измерений устанавливают рукояткой переключения измерительных цилиндров. Чтобы задать требуемый предел, рукоятку поворачивают до совмещения риски на поворотном конусе рукоятки с требуемой цифрой на лимбе, закрепленном на корпусе. Эту операцию можно выполнять только при выключенном электродвигателе и отсутствии давления масла. Круговая шкала оборудована указательной и фиксирующей стрелками.

Обслуживание прессов. За исправностью пресса и его состоянием ежедневно следит лаборант, выполняющий испытания, и специалист-механик.

Перед началом испытаний производят внешний осмотр пресса и удаляют с него следы влаги и загрязнений. Установку пресса, который должен располагаться на массивном фундаменте, изолированном от пола помещения, проверяют периодически по уровню и отвесу. В инструкции, прилагаемой заводом к прессу, указываются базовые (поверочные) поверхности, где следует помещать уровень или прикладывать отвес, а также допускаемые отклонения базовых поверхностей от горизонтальной или вертикальной плоскости.

Все трущиеся и вращающиеся части периодически смазывают. Особенно тщательно смазывают шаровую поверхность самоустанавливающейся плиты и винтовую пару подъема верхней опорной плиты. На сферической поверхности самоустанавливающейся плиты не должно быть ржавчины и задиров; поверхности должны свободно смещаться одна относительно другой. Шарнир смазывают графитной смазкой (смесью графитной пудры и технического вазелина). Насос подачи должен работать в среде жидкого машинного масла. Уровень масла в насосном блоке проверяют щупом с контрольной риской, установленным в контрольном отверстии масляного бака.

Важное значение для нормальной работы пресса имеет состояние опорных плит, через которые непосредственно передается давление на образец. Перекос или искривление поверхностей вследствие неправильной центровки образцов, износа плит или их изгиба при работе с превышением предельных нагрузок могут оказать существенное влияние на результаты определения прочности.

Особое внимание обращают на смазывание и чистоту деталей силоизмерительного устройства: опорных частей, рычагов, подшипников. Загрязнение этих деталей, коррозия их поверхностей недопустимы, так как снижают чувствительность силоизмерительного устройства и приводят к увеличению ошибки измерений. Силоизмерительное устройство должно быть всегда закрыто крышкой и периодически осматриваться. Призмы и подушки рычагов силоизмерителя должны иметь плотную посадку в своих гнездах без подкладок и зарубов (от раскернива-ния); на их рабочих поверхностях и ребрах не должно быть механических повреждений и следов грязи.

Взаимодействие отдельных сборочных единиц и механизмов пресса проверяют при работе пресса вхолостую (без образца). Электродвигатель и насос должны работать без посторонних шумов. При установленном образце нагрузка должна подниматься равномерно без толчков и пульсации. Пресс должен обеспечивать минимальное время выдержки нагрузки (для гидравлических прессов 30 с) на одном уровне при отключенном двигателе (в этом случае допускается изменение нагрузки не более точности ее определения по паспортным данным — обычно не более одного деления шкалы по силоизмерителю). При разгрузке указательная стрелка должна вернуться на нуль. Расхождение допускается не более половины деления. Следует также проверять надежность фиксации наибольшей нагрузки фиксирующей стрелкой, которая может зацепиться за указательную и возвращаться с ней к нулю.

Все прессы для предохранения силоизмерителя от случайных перегрузок снабжены конечными выключателями, автоматически выключающими электродвигатель при достижении предельной нагрузки. Они срабатывают непосредственно от указательной стрелки при перегрузке 2…5%. Исправность таких выключателей проверяют, осторожно повышая нагрузку за пределы допустимой. Кроме того, проверяют положение стрелок на шкале и расстояние их от поверхности шкалы, которое должно быть не менее 1…2 мм.

В процессе работы детали прессов изнашиваются и деформируются, поэтому прессы подлежат периодической проверке не реже одного раза в год органами ведомственного контроля и не реже, чем раз в два года органами Госстандарта. При проверке производят градуировку силоизмерительных приборов, эксплуатационную проверку гидравлической системы и обследование состояния деталей, передающих нагрузку на образец.





Похожие статьи:
Структурные характеристики и свойства строительных материалов

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Определения структурных характеристик

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум