Принцип работы пресса гагарина кратко
Обновлено: 02.07.2024
году и до последнего времени был непревзойденной машиной по точности и масштабам получаемых диаграмм . Пресс позволяет проводить испытания на сжатие и имеет шкалы "10 кН " и "50 кН ". Скорость нагружения 0,5 мм / мин . Для испытаний на растяжение используется приспособление , называемое реверсором . С помощью специальных приспособлений могут проводиться испытания на срез и изгиб .
Схема пресса Гагарина приведена на рис .4.2. Механизм нагружения включает в себя привод от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 и червячную 3. При вращении червячной гайки 4 винт 5 давит на реверсор 6 и растягивает образец 7. Возможно нагружение вручную посредством маховика 8
. Механизм силоизмерения состоит из неравноплечного рычага 9, покоящегося на опоре 10. Нагрузка на силоизмерительный рычаг , передаваемая от образца , уравновешивается подвижными грузами 11 и 12, подвешенными на тележке 13. При настройке на шкалу "10 кН " груз 12 снимается . Тележка 13 перемещается
автоматически с помощью электромагнитного регулятора и бесконечной цепи
Электромагнитный регулятор имеет следующее устройство . На главной оси механизма 15 свободно сидят два зубчатых колеса 16 и 17, которые приводятся во вращение в разные стороны от шкива 2 посредством ременной и фрикционной передач . Внутри колес 16 и 17 расположены электромагниты , на
которые подается электрический ток посредством переключателя 18 и скользящих контактов . Между колесами находится дисковый якорь 19, скользящий на шпонке по оси 15 которая посредством звездочки 20 связана с цепью 14.
Рис .4.2. Схема пресса Гагарина При увеличении нагрузки рычаг выходит из состояния равновесия ,
правый его конец поднимается вверх , и посредством переключателя 18 электрический ток подается в электромагнит колеса 16. Якорь 19 притягивается к электромагниту 16, соединяет ось 15 с колесом 16 и заставляет тележку 13 перемещаться вправо до тех пор , пока не установится равновесие рычага . При горизонтальном положении рычага переключатель 18 отключит электромагнит колеса 16 и тележка остановится . С уменьшением нагрузки правый конец рычага опускается вниз , включает электромагнит колеса 17 и происходит движение тележки влево . Нагрузка на образец определяется положением тележки 13, последняя имеет указатель , который скользит по шкале , укрепленной на корпусе машины .
Груз 21 служит для установки нуля на шкале нагрузки . Упоры 24 зажимают рычаг при установке приспособлений . Диаграммный аппарат состоит из барабана 22, который связан с червячной гайкой 4; на барабан крепится бумага для записи машинных диаграмм . Перо 23, записывающее диаграмму , посредством гибкой нити связано с тележкой 13 и копирует ее движение .
Вертикальный масштаб диаграммы , т . е . масштаб нагрузок , при шкале "50 кН " - в I см I кН , при шкале "10 кНи - в I см 200 Н . Горизонтальный масштаб диаграммы ( масштаб удлинений ) - 1:100, т . е . одному миллиметру удлинения образца соответствует 100 мм на оси абсцисс диаграммы .
Прибор для измерения деформаций образца . Деформации образца при определении модуля упругости E необходимо замерять с высокой точностью .
Поэтому для замеров деформаций воспользуемся зеркальным тензометром системы Мартенса , схема которого приводится на p и c.4.3.
Основанием приборов служит рамка 2, на одном конце которой имеется острый неподвижный нож 4. Ромбовидный подвижный нож 5 входит острием в углубление на рамке . На ромбовидном ноже установлено зеркальце 6.
Расстояние между остриями ножей l
является базой прибора .
При удлинении образца 1
на базе l на величину l призма 5
поворачивается вокруг ребра , соприкасающегося с рамкой 2, на угол α ,
который связан с l соотношением l = a sin( α ) .
Рис .4.3. Схема тензометра Мартенса
Неотъемлемой частью прибора является измерительная линейка 7 и визирная труба 8, устанавливаемые на отдельном штативе на расстоянии L от зеркальца 6. Измерительная линейка и визирная труба устанавливаются таким образом , чтобы при наблюдениях в визирную трубу были видны отраженные в зеркальце деления измерительной линейки . На линейке нанесены мелкие деления ( через 1 мм ) и крупные деления ( через 1 см ) и против них поставлены цифры . Отсчет фиксируется наблюдателем при помощи горизонтального волоска в окуляре зрительной трубы . Десятые доли миллиметра берутся
приближенно ( на глаз ).
Предположим , что в исходном состоянии наблюдатель видит
деление A 1 , а при деформации образца на величину
l вследствие поворота
зеркальца он видит деление
Коэффициент увеличения прибора
где вследствие малости
tg ( 2α ) = 2α , и sin ( α ) = α . На практике обычно выбирают
упрощает подсчеты при обработке результатов испытаний . Если диагональ призмы a = 5 мм , то для получения увеличения в 500 раз необходимо шкалу прибора 7 установить на расстоянии L от зеркальца 6 :
L = Ka = 500 × 5 =1250 мм . 2 2
В комплект прибора входят два тензометра , которые устанавливаются на диаметрально противоположных сторонах образца , чтобы исключить влияние перекосов и неравномерности деформаций . Тензометры прижимаются к образцу струбциной 3 . Соответственно на штативе крепятся две измерительные линейки и две визирные трубы , а между ними устанавливается осветительная лампа .
Проведение испытаний . После обмера диаметра образец закладывают в реверсор и на него струбциной 3 крепят два тензометра . Испытания проводятся
на прессе Гагарина . Реверсор помещают на столик машины . Устанавливают штатив с линейками так , чтобы расстояние от зеркалец до линеек было L . Путем поворота зеркалец 6 настраивают прибор так , чтобы в визирной трубе были видны начальные деления шкалы .
Затем дают предварительную нагрузку величиной 2..5 кН для устранения
влияния зазоров в механизме испытательной машины и обжатия головок образца в реверсоре . Образец нагружают вручную ступенями через P и производят отсчеты по шкалам приборов . Этот прием исключает случайные ошибки и повышает точно c ть замеров .
Обработка экспериментальных данных . Для каждой нагрузки вычисляют
сумму отсчетов по левому и правому приборам и для каждой ступени
нагружения подсчитывают приращение суммы от c четов
A . Затем находят
c реднее арифметическое по n - ступеням нагружения A ср = 1
A ср представляет собой удвоенное c реднее показание
тензометра , то при
вычислении удлинений эту величину необходимо поделить пополам . Тогда по уравнению (4.3)
Модуль упруго c ти E подсчитывают по формуле (4.2):
где P - приращение нагрузки на каждую ступень нагружения ;
l - база прибора .
Оценим точно c ть , c
которой определен модуль упруго c ти E .
Относительные ошибки измерений при a =10 мм ,
= 0 , 001 ; δ P = 0 , 01
Относительная ошибка определения
l по формуле (4.3):
δ l = δ A + δ L + δ a + δα = 0 , 002 + 0 , 0008 + 0 , 001+ 0 , 004 = 0 , 0042 ,
где δα = 0 , 0004 - ошибка замены
двойкой , так как
Относительная ошибка определения модуля упругости при пользовании формулой (4.5):
δ E = δ P + δ l + δ D l + 2δα = 0 , 01 + 0 , 001 + 0 , 0042 + 2 × 0 , 001 = 0 , 0172 .
Для повышения точности определения E в данном примере необходимо повысить точно c ть замера нагрузок , например , c использованием тарировочных графиков для данной машины .
Для практического использования результат определения E можно записать в виде E = ( 110 ± 2 ) ГПа .
Вопросы для самопроверки
1. Дать определение модуля упругости .
2. Написать формулу для экспериментального определения модуля упругости .
3. Принцип работы пресса Гагарина .
4. Устройство механизма для поддержания горизонтального положения силоизмерительного рычага на прессе Гагарина .
5. Название и принцип работы прибора для измерения деформаций .
6. В чем заключается высокая точность работы прибора для измерения деформаций ?
7. Источники ошибок при определении модуля E .
8. Какую размерность имеет модуль упругости ?
9. Как по диаграмме растяжения в координатах σ − ε определить модуль упругости ?
10. Выстроить материалы , приведенные в таблице в лабораторной работе в порядке возрастания жесткости . Какой из этих материалов наиболее жесткий ?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ
Цель работы - ознакомление с методикой испытаний на сжатие и исследование процесса сжатия хрупких и пластических материалов .
Постановка задачи . Деформация сжатия в отличие от деформации растяжения имеет следующие особенности :
1. истинные напряжения меньше условных , так как при сжатии площадь поперечного сечения образца увеличивается ;
2. пластичные материалы не образуют шейку и их не удается разрушить вследствие поворота плоскостей деформаций ;
3. хрупкие материалы разрушаются путем сдвига по плоскостям , наклоненным под углом в 45° к оси образца ;
4. смятие поверхностного слоя и трение по торцам осложняют
Диаграммы сжатия для пластичных материалов приведены на рис .5.1, 5.2, где для сравнения нанесена диаграмма растяжения . До предела пропорциональности диаграммы сжатия и растяжения совпадают . Площадка текучести при сжатии незначительна или совсем отсутствует . При больших
деформациях диаграмма сжатия располагается выше диаграммы растяжения вследствие увеличения площади поперечного сечения при сжатии . Истинные
диаграммы при растяжении и сжатии практически совпадают на всем диапазоне деформаций . Диаграммы сжатия сильно зависят от длины образца . С увеличением длины образца предел прочности уменьшается . Трение по торцам
приводит к бочкообразной форме деформированного образца и сложно - напряженному состоянию , увеличивающему сопротивление разрушению . Для снижения трения по торцам образца наносят тонкий слой парафина .
Для ряда хрупких материалов ( чугун , бетон и др .) предел прочности при сжатии оказывается значительно больше предела прочности при растяжении . Такие материалы называют различно сопротивляющимися растяжению - сжатию .
Испытания на сжатие по ГОСТ 25.503-80 предусматривают определение предела текучести , предела прочности и других механических характеристик по аналогии с растяжением .
Рис .5.1. Диаграммы деформирования
Рис .5.2. Диаграмма сжатия хрупких
пластичных материалов : а - диаграмма
сжатия ; б - истинная диаграмма ; в -
диаграмма растяжения Образцы для испытаний . Металлические образцы на сжатие изготовляют
круглыми с диаметром d 0 =10..30 мм ( рис .5.3). Образцы на сжатие не могут быть длинными , так как в них возможна потеря устойчивости и возникает деформация изгиба . В коротких образцах велико трение по торцам . ГОСТ
25.503-80 рекомендует выбирать отношение h 0 d 0 в зависимости от показателя деформационного упрочнения материала при сжатии . Так , для образцов из меди h 0 = 3 d 0 , для стальных образцов h 0 ≈ 2 d 0 , для образцов из алюминиевых сплавов h 0 ≈1,5 d 0 , для чугунных образцов h 0 ≈ d 0 .
Испытательная машина . Испытание на сжатие
машине ГМС -50. Машина предназначена для
статических испытаний на растяжение , сжатие и
Рио .5.3. Образец для
испытаний на сжатие
Машина имеет три шкалы с максимальной нагрузкой в 100, 250 и 500 кН . Машина ГМС -50 ( рис .5.4) состоит из двух агрегатов : механизма нагружения и узла пульта управления , в котором располагается силоизмерительный механизм и масляный насос .
Механизм нагружения состоит из двух сопряженных рам , соединенных между собой гидравлическим цилиндром . От электродвигателя 21 с помощью
клиноременной передачи приводится во вращение шестиплунжерный масляный насос 20 , развивающий давление 25 МПа . Масло из бачка 19 насосом по трубопроводу 15 подается в рабочий цилиндр машины 13 , закрепленный на верхней траверсе 10 , и поднимает поршень 11 вверх . На подушку поршня через шарик и конус опирается подвижная рама , состоящая из верхней моторной траверсы 12 и подвижной траверсы 3 , связанных между собой двумя ходовыми винтами 8 .
Верхняя часть подвижной траверсы 3 служит столом , на котором устанавливаются приспособления для испытаний на сжатие и изгиб . Под давлением масла вместе с поршнем вверх перемещается вся подвижная рама , осуществляя сжатие между траверсами 3 и 10 или растяжение между универсальными захватами 1 и 2 . Подвижная траверса 3 и нижний захват 1 имеют еще электромеханические приводы , служащие только для настройки машины .
Полость рабочего цилиндра 13 трубопроводом 14 связана с цилиндром силоизмерительного механизма 24 . Маятниковый силоизмеритель представляет собой закрепленную на оси штангу 22 с грузами . Два съемных груза служат для
настройки на три шкалы . Сила давления масла на плунжер силоизмерителя уравновешивается отклонением маятника , который связан с поршнем тягами 25 . Усилие , развиваемое машиной , пропорционально давлению масла и вызывает соответственное отклонение маятника силоизмерителя . Чтобы
повысить чувствительность силоизмерителя путем снижения трения плунжеру силоизмерителя сообщается постоянное вращательное движение через червячную пару и ременную передачу от электромотора 23 .
Регулировка скорости нагружения производится рукояткой 17 , которая , воздействуя через рычаг на перепускной клапан 18, стравливает излишки масла . На шкале машины , кроме рабочей стрелки имеется контрольная стрелка , фиксирующая максимальную нагрузку . Маятник в крайних положениях
посредством кулачков воздействует на микровыключатель и выключает машину при превышении предельной нагрузки и разрушении образца .
Машина имеет диаграммный аппарат 16 . Движение траверсы 3
посредством нити передается на барабан диаграммного аппарата и заставляет его вращаться . Вдоль оси барабана движется штанга , связанная с маятником и стрелкой шкалы , и на ней укреплен карандаш , записывающий диаграмму . По окружности барабана отсчитываются деформации в масштабе 4:1 или 1:1 в зависимости от используемого шкива . По оси барабана отсчитываются нагрузки в масштабе в 1 мм 3 кН при шкале "500 кН ".
Проведение испытаний . Перед испытанием проводят замеры образцов , их диаметра d 0 и высоты h 0 с точностью до 0,05 мм . Приспособление для испытаний на сжатие состоит из нижней подушки 4 ( рис .5.4), устанавливаемой в центральную проточку подвижной траверсы 3 , на которую помещается испытуемый образец 5 .
Пресс Гагарина применяется для испытаний как на сжатие, так и на растяжение. При испытании на растяжение используется приспособление, называемое реверсором. Образец ( рис. 1, б) устанавливается в реверсор, как показано на рис. 1, в; при этом сжимающая сила пресса, действующая сверху и снизу на упорные поверхности реверсора, растягивает образец. Существуют также реверсоры для испытаний на срезывание и на кручение. [2]
Пресс Гагарина относится к обширному классу испытательных машин, имеющих винтовой силовозбудитель и рычажный силоизме-ритель. От Других машин этого класса пресс Гагарина выгодно отличается тем, что имеет приспособление для автоматического уравновешивания нагрузки. Большим достоинством пресса Гагарина является крупный масштаб диаграммы, изображающей зависимость между нагрузкой и удлинением образца. [4]
Пресс Гагарина представляет собой испытательную машину с рычажным силоизмерителем, механическим приводом и диаграммным самопишущим прибором, автоматически вычерчивающим кривую испытания. Большие масштабы диаграммы позволяют определить по ней не только предел прочности при разрыве, но также и другие характеристики прочности материала: предел пропорциональности, предел текучести ( действительный или условный) и работу деформации. [5]
Пресс Гагарина выпускался отечественной промышленностью с 1898 по 1930 г. Для его замены в 1942 г. И. В. Кудрявцев и М. И. Чулошников предложили сначала конструкцию пресса, а позднее - разрывной машины для испытания малых образцов, имеющих диаметр рабочей части 6 мм. [6]
Пресс Гагарина состоит из трех основных механизмов: механизма нагружения с барабаном. [7]
Схема пресса Гагарина на 5 т с большой диаграммной записью, механическим приводом и рычажным силоизмерением, а также реверсор к нему приведены на фиг. Испытание на растяжение осуществляется при помощи реверсора. [8]
Схема пресса Гагарина на5т с большой диаграммной записью, механическим приводом и рычажным сило-измерением, а также реверсор к нему приведены на фиг. Испытание на растяжение осуществляется при помощи реверсора. [9]
Получаемая на диаграмме пресса Гагарина упругая деформация является преувеличенной, так как включает в себя деформацию реверсора и других частей машины. [10]
Для производства испытаний рекомендуются пресс Гагарина и машина ИМ-4Р, снабженные аппаратами для записи диаграмм большого масштаба. [11]
Для производства испытаний рекомендуются пресс Гагарина и машина ИМ-4Р, снабженные аппаратами для записи диаграмм большого масштаба. [12]
Для этого пригодны машины ИМ-4А, ИМ-12А, пресс Гагарина . Испытанию подвергают образцы по ГОСТу 9455 - 60 типа IV. [14]
Для испытания на сжатие помимо универсальных машин могут быть использованы пресс Гагарина , машина ИМ-4А, а также разрывные машины с применением реверсоров. [15]
-1000x1000.jpg)
Алексей СЕМЁНОВ 17 октября, 20:00
Разговор о прототипах часто напоминает шарлатанство. Писатель, сочиняя истории, свободен в своём воображении. Он может заимствовать внешность реального человека, его биографию, какие-то отдельные черты его характера… Но значит ли это, что этот реальный человек – прототип?
Прототипом Гарина называют кроме Гагарина ещё и изобретателей Ивана Коровина, Михаила Филиппова и Аполлона Цимлянского. Но скорее всего тот же Филиппов мог повлиять на образ Манцева.
Андрей Гагарин, вероятно, изобрёл нечто похожее, но он, в отличие от Филиппова, не рассчитывал на то, что войны станут невозможны. Оружие массового поражения как сдерживающая сила – вещь известная. Уже более полувека такая роль отводится атомному оружию. Так что если изобретение и было, то Андрей Гагарин предпочёл доверить его самому надежному хранителю тайн – огню.
В книге Алексея Толстого всё получилось иначе: «Да, Роллинг, да, на аппарат инженера Гарина… Всё, что о нём сообщалось, скользнуло мимо вашего внимания… Но я-то знаю, насколько это серьёзно… Семёнов принёс мне странную вещь. Он получил её из России…
Что же касается Филиппова, то его слов об электромагнитной волне и заряде динамита вполне достаточно, чтобы развить мысль если не учёного, то писателя-беллетриста.
И всё же главное его достижение – создание за короткий срок (2,5 года) политехнического института. Ничего подобного тогда в России не было. Появился целый студенческий городок по образцу Кембриджа и Оксфорда, при строительстве активно применялись технические новинки. Именно туда, в политех, отправится из Пскова в 1925 году абитуриент Исаак Кикоин, о котором я писал здесь 3 сентября.
Главным в петербургском политехе начала ХХ века были не современные технологии, а творческая независимость, а если говорить шире – независимость вообще. Князь Гагарин её отстаивал до последнего. Иначе бы его не уволили и не подвергли суду.
Российское правительство настаивало на том, чтобы политех был похож на военно-учебные заведения. Но Гагарин был против. Он – сам артиллерийский офицер – понимал, что институт – не казарма.
Российская власть, в конце концов, дождалась того, что в полный голос заявили о себе настоящие революционеры.
При большевиках Гагарин не оставил науки и страну не покинул. Преподавал, изобретал… Существует несколько объяснений тому, каким образом у него в руках оказался документ с подписью Ленина. Документ позволял ему жить в своём бывшем имении Холомки в Псковской губернии.
Документ в своём роде образец беззакония:
Председатель Совета Народных Комиссаров В. Ульянов (Ленин)
То есть получается, что если вы не смогли получить такой документ, то вас могут спокойно брать в заложники и реквизировать ваши вещи. И керосину не дадут.
Царская власть Гагарина судила, порховские крестьяне дважды его избивали (за то, что запускали на земли имения своих коров и лошадей, а он им препятствовал). Одно избиение Гагарина закончилось тем, что ему сломали ногу.
Но если бы у него под рукой был бы всемогущий гиперболоид…
Наготове пронзительные лучи.
Распишись и получи.
Они не знают преград.
Луч как предвестник утрат
Утраивает боль
И умножает миллион на ноль.
Опусти оружие со своего плеча
И запусти два-три луча.
Они впереди лет на сто.
Шатается в трёх местах двуглавый престол.
Империя уходит на дно,
А заодно
Туда же сползает имперский апломб.
Империи не хватило бомб.
Изобретатель лучами славы согрет,
Но холоден его главный секрет.
В большинстве музеев есть правило — экспонаты руками не трогать. А как по-другому понять устройство старинных механизмов? В Музее истории СПбПУ пошли навстречу любителям техники и решили сделать цифровые копии самых ценных предметов, чтобы желающие могли рассмотреть их в деталях (и можно даже прямо у себя дома).
Следом появились цифровые двойники лампы Лодыгина, ваттметра Чернышёва (единственного существующего в мире экземпляра), пирометра Курнакова (единственной оригинальной версии аппарата), факела Олимпиады-80, телевизора КВН-49 и вот теперь — пресса Гагарина.
Это приспособление для механического испытания материалов будущий первый директор Санкт-Петербургского Политехнического института князь Андрей Григорьевич ГАГАРИН разработал во время службы в Петербургском Арсенале. Крешерный пресс, названный впоследствии именем его изобретателя, вызвал большой интерес у специалистов. В 1896 году на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде князь Гагарин получил за него золотую медаль.
Пресс Гагарина до сих пор считается одной из лучших машин для механического испытания материалов и используется в учебных лабораториях вузов. В Политехе их два — в механическом и химическом корпусах, а с учетом цифровой модели — три.
Сейчас в виртуальной экспозиции семь изобретений, мы намерены продолжать проект, и в ближайшем будущем коллекцию пополнит цифровой двойник первого механического телевизора Б-2 , — поделился планами Иван Хламов.
С оригиналами экспонатов из уникального собрания изобретений политехников можно ознакомиться в экспозиции музея по истории науки и техники во 2-м Профессорском корпусе.
Читайте также: