Приборы и машины для испытания на изгиб

Для определения прочности строительных материалов на изгиб применяют разнообразные машины и приборы. Каменные материалы (в том числе бетон) при определении прочности на изгиб требуют значительно меньших усилий, чем при определении прочности на сжатие. Поэтому при испытании на изгиб могут быть использованы прессы малой мощности, снабженные специальными приспособле­ниями для установки образцов и передачи нагрузки, и универсальные испытательные машины. Для определения прочности на изгиб вяжущих веществ в виде стандартных образцов-балочек размером 40´40´160 мм применяют прибор Михаэлиса и машину МИИ-100, а также универсальные испытательные машины, оснащенные приспо­соблениями для испытания на изгиб.

Прибор Михаэлиса. Прибор (рис. 4.16) состоит из чугунной плиты-основания 1 с цилиндрической стойкой 3, которая оканчивается кон­солью 8. На консоли укреплена система из двух рычагов. Короткое плечо верхнего рычага 7 и длинное плечо нижнего 4 соединены серьгой 5. Верхний рычаг с подвижным уравновешивающим грузом 6 основной: от правильности его установки и уравновешивания зависит точность определения нагрузки, действующей на образец. На длин­ном конце верхнего рычага подвешено ведерко 11, которое при ис­пытании образца постепенно заполняют дробью, высыпающейся из сосуда 9 через отверстие, закрываемое задвижкой 10. Образец поме­щают в специальный захват 13, который одной своей частью подве­шен на серьге к нижнему рычагу, а другой подвижно прикреплен с помощью винта со штурвалом к основанию.

Захват (рис. 4.17, а) состоит из двух частей. Верхняя часть представляет собой две треугольные пластины 8, соединенные одна с другой болтами по углам так, чтобы между ними свободно входил образец 4 шириной 40 мм. Два нижних болта одновременно служат опорными валиками 3 для вводимого в захват образца. За верхний болт с шарниром 7 крепится серьга 6, которая, в свою очередь, шарнирно фиксируется на нижнем рычаге прибора.

Рис. 4.16. Прибор Михаэлиса: основание, 2 – образец,
3 – стойка, 4, 7 – рычаги, 5 – серьга, 6 – груз, 8 – консоль,
9 – сосуд с дробью, 10 – задвижка, 11 – ведерко, 12 – зуб
задвижки, 13 – захват

Нижняя половина захвата представляет собой большую прочную серьгу 2, верхняя часть которой выполнена в виде валика-опоры 5, передающего усилие на центральную часть образца. Серьга крепится к основанию прибора винтом 1 со штурвалом. Вращением штурвала можно перемещать вверх и вниз валик 5, плотно закрепляя при этом образец. Такое устройство облегчает установку образцов и позволяет компенсировать небольшие отклонения в их размерах.

Расстояние между нижними опорными валиками 3 должно со­ставлять 100 мм. Ошибка в расстоянии между валиками в несколько миллиметров вызывает ошибку в определении прочности образца на несколько десятков процентов.

Рис. 4.17. Захваты для прибора Михаэлиса при испытании:
а – на изгиб, б – на растяжение; 1 – винт, 2, 6 – серга,
4, 5 – опорные валики, 4 – образец, 7 – шарнир, 8 – пластины

Прибор Михаэлиса может быть использован также для опреде­ления прочности на растяжение образцов-восьмерок. В этом случае применяют захват из двух колец с вырезами, одно из которых изобра­жено на рис. 4.17, б.

Большая нагрузка на образец с помощью небольшого количества дроби в ведерке достигается благодаря рычажной системе. Соотно­шение плеч верхнего рычага 7 (см. рис. 4.16) прибора 1:10, а нижнего 4 – 1:5. Общее соотношение плеч рычажной системы прибора составляет 1:50, и, таким образом, каждый килограмм дроби в ведерке дает на­грузку на образец не 10 Н, а в 50 раз большую, т.е. 500 Н.

Для нагружения ведерка используют дробь диаметром 2…3 мм. Чтобы дробь заполнила ведерко 11, открывают задвижку 10, опуская ее рукой за хомутик. При этом под нагружаемым ведерком поднимается зуб 12. При разрушении образца ведерко падает и, утапливая зуб, закрывает задвижку; поток дроби прерывается.

Машина МИИ-100. Машина (рис. 4.18) – модернизированный прибор Михаэлиса, в котором сохранена такая же рычажная система с соотношением плеч 1:50 и такой же захват. Основное отличие со­стоит в том, что нагрузка на образец создается передвижением тяже­лого груза по верхнему рычагу с помощью электродвигателя.

Машина состоит из двух основных частей: станины 6 и установленного на стойке станины захвата 4 с помощью треугольных призм. Элек­тродвигатель 21, нахо­дящийся на коромысле, вращая через редуктор 19 ходовой винт 16,
пе­ремещает груз 15 по направляющим 17 ко­ромысла. Коромысло выходит из равновесия и давит на рычажную систему, которая пере­дает увеличенное в 50 раз усилие на установ­ленный в захват 4 обра­зец. Скорость пе­ремещения груза под­держивается центробежным регулятором 18 постоянной и соответствует нагружению об­разца со скоростью 1±0,1 Н/с.

Груз перемещается до тех пор, пока возрас­тающая нагрузка не разрушит образец. При этом коромысло 13 по­ворачивается на приз­мах так, что хвостовик 20 микропереключателя ударяется об упорную шайбу 11 амортизатора 9 и двигатель выключается. Ходовой винт 16 связан зубчатой передачей со счетчиком 1, ко­торый проградуирован так, что показывает напряжения (кгс/см²), возникающие в образце. При разрушении образца счетчик фиксирует значение предела прочности образца при изгибе (кгс/см²).

Преимущество машины МИИ-100 – возможность непосредст­венного определения значения предела прочности

Рис. 4.18. Схема машины МИИ-100: 1 – счетчик, 2 – тумблер, 3, 14 – рычаги, 4 – захват, 5 – маховичок, 6 – станина, 7 – шкала, 8 – стрелка, 9 – амортизатор, 10 – контрольный груз, 11 – шайба, 12 – винт, 13 – коромысло, 15 – груз, 16 – ходовой винт, 17 – направляющие, 18 – регулятор, 19 – редуктор, 20 – хвостовик, 21 – электродвигатель

по счетчику без дополнительных расчетов; однако точность определения прочности при изгибе на приборе Михаэлиса несколько выше.

Для включения машины МИИ-100 в работу ее подключают к электросети напряжением 220 В. Затем вставляют и закрепляют обра­зец в захвате и переключают тумблер 2 в положение «Вперед». При этом замыкается электрическая цепь, в которую входит электродвига­тель 21, микропереключатель и центробежный регулятор 18.

После разрушения образца тумблер 2 ставят в положение «Назад». При этом происходит ускоренный возврат груза в исходное положение, так как двигатель включается без центробежного регулятора скорости. В конце хода груз, нажав на рычаг 14, включает в цепь центробежный регулятор и скорость перемещения груза замедляется. При достижении грузом крайнего левого положения микропереключатель размыкает цепь и механизм машины приходит в исходное положение.

Обслуживание прибора Михаэлиса и машины МИИ-100. Перед проведением испытаний прибор Михаэлиса уравновешивают, пере­мещая груз 6 (см. рис. 4.16) таким образом, чтобы верхняя поверхность рычага 7 находилась на одном уровне со специальной риской, сде­ланной на внутренней поверхности вертикальной скобы. Прибор уравновешивают при снятом ведерке, поэтому вес ведерка входит в нагрузку, действующую на образец.

Скорость подачи нагрузки на образец составляет (500 ± 50) Н/с, что соответствует поступлению в ведерко (100 ± 10) г дроби в секунду. Скорость поступления дроби замеряют таким образом: дают какому-то количеству дроби высыпаться в ведерко, и при этом секундомером фиксируют время высыпания дроби и ее массу. При большом расхо­ждении между требуемой и фактическими скоростями регулируют скорость, изменяя сечение отверстия, из которого поступает дробь.

Скорость нагружения на машине МИИ-100 замеряют секундо­мером по счетчику; она должна быть (0,4 ± 0,04) кгс/см² в секунду. В случае расхождения фактической и требуемой скоростей нагружения скорость регулируют, перемещая контакт центробежного регулятора.

Перед включением машины МИИ-100 в сеть следует убедиться в соответствии напряжения сети напряжению, на которое рассчитана машина. Машина МИИ-100 должна быть заземлена. Контактные кольца центробежного регулятора машины очищают спиртом в слу­чае загрязнения, но не реже чем через 40…50 ч работы. Коллектор электродвигателя очищают по мере необходимости. Угольные щетки заменяют по мере износа; щетки считаются изношенными, если длина их оставшейся рабочей части менее 5 мм.

Прибор Михаэлиса и машина МИИ-100 должны быть установле­ны на горизонтальной прочной поверхности в помещении с темпера­турой не ниже 15 °С. Не допускается устанавливать машину в по­мещении, в воздухе которого содержатся агрессивные пары и газы, которые вызывают коррозию ответственных деталей (опорных призм, электрических приборов). Необходимо следить за тем, чтобы в опоры не попадала цементная пыль и грязь, а также за правильностью уста­новки рычагов на опорных призмах. Не реже одного раза в месяц направляющие и опорные части приборов и машин смазывают ма­шинным маслом, а шестерни – техническим вазелином.

Дата добавления: 2014-11-25