Испытательная машина
Ударные испытания на изгиб проводятся на маятниковых копрах. В работе используется маятниковый копер модели МК-30 (рисунок 2) с переменным запасом энергии в пределах от 10 до 300 Н·м.
Основанием копра служат две стойки 1, между которыми находится маятник 2, который с помощью шарикоподшипников и горизонтальной оси подвешен к стойкам. На той же оси (на рисунке 2 она не показана) размещена подъёмная рама 3. Перед испытанием подъемная рама 3 поднимается и закрепляется при помощи собачки 4 храпового механизма. Далее маятник поднимают на определенную высоту Н0 (рисунок 3) и фиксируют его на раме защёлкой 5 в положении «зарядка». В этом положении маятник обладает некоторым запасом энергии U0.
Если отпустить защёлку, маятник после падения под действием силы тяжести разрушит установленный на опорах образец. Остановка копра после разрушения образца осуществляется верёвочным тормозом. К маятнику прикреплена верёвка 10, перекинутая через блоки 11 и натянутая грузом 12. Когда, взлетев после разрушения образца, маятник вновь начнёт падать, тормоз остановит его, используя силу трения между верёвкой и блоками станины.
Маятник, обладая оставшимся запасом энергии U1, может подняться на какую-то высоту Н1 по другую сторону стоек. Если пренебречь небольшой потерей энергии на трение в подшипниках, то работу, затраченную на излом образца, можно определить из выражения K = U0 – U1.
Разность энергий
|
U0 – U1 = Q(H0 – H1), где Q – вес маятника.
|
|
|
Рисунок 2 – Схема работы маятникового копра
Из рисунка 3 следует:
|
|
где R- длина маятника, т.е. расстояние от оси вращения до центра его тяжести;
–угол
зарядки маятника;
–угол
взлета маятника после удара.
|
|
Рисунок 3 – Расчетная схема для определения энергии удара
Обычно произведение QR выбивается на диске маятника, и, зная углы α и β, легко подсчитать работу, затраченную на излом образца.
Маятниковый копер снабжён специальным измерительным устройством, которое позволяет во время опыта непосредственно зафиксировать эту работу. Измерительное устройство (рисунок 2) состоит из двух горизонтально расположенных планок, одна из которых – 7 – соединена со шкалой 8, а другая – с указателем 9, перемещающимся вдоль шкалы. При отвесном положении маятника обе планки находятся на одном уровне, а специально укреплённый на оси маятника ролик 6 находится между ними.
При подъёме в положение “зарядка” ролик приподнимает планку 7 и связанную с ней шкалу 8. Так как ролик жёстко связан с маятником, то перемещение шкалы будет пропорционально высоте подъёма центра тяжести маятника, т.е. запасу энергии мятника перед падением. После подъема планку с указателем 9, свободно перемещающуюся вдоль шкалы 8, опускают в нижнее положение. При рабочем падении маятника шкала будет удерживаться специальным контргрузом. При взлете маятника после удара ролик возвратится к левой планке и, поднимаясь вместе с маятником, будет приподнимать эту планку с указателем 9 вверх по шкале 8. Высота этого подъёма, так же, как и перемещение шкалы 8 при «зарядке», будет пропорциональна высоте подъёма центра тяжести маятника, т.е. запасу энергии после удара. Так как шкала 11 проградуирована в кГ·м, то указатель на шкале даст значение работы, затраченной на излом образца.