6. Механизм работы губок с насечкой в клиновом зажиме

Механизм работы губок в клиновом зажиме, хотя, в основном, и напоминает механизм работы насечки при испытаниях в экспериментальной установке, однако имеет и свои отличительные особенности.

В случае работы материала в губках экспериментального устройства полное прижимное усилие прикладывается до приложения усилия растяжения к образцу. В процессе растяжения пластическая деформация, претерпеваемая материалом, может выравнивать отдельные неравномерности деформированного состояния, сглаживать и уменьшать концентрацию напряжений в отдельных точках контактной поверхности образца и насечки. Отсюда пониженная склонность материала к перекусыванию при растяжении образцов.

В губках клинового зажима прижимное усилие Q передается на образец постепенно и зависит от усилия растяжения, которое прикладывается к растягиваемому образцу

Создаваемое предварительное давление Q₁ в зажиме обычно невелико и необходимо для последующего заклинивания губок в зажиме.

При равномерном прилегании насечки к образцу и точном исполнении углов клина на губках и в корпусе зажима для каждой стадии нагружения образца будет примерно та же картина распределения усилий на контактирующей поверхности образца с насечкой, что и в экспериментальном зажиме.

Различие в том и другом случаях в работе зажимов будет заключаться в следующем. В процессе растяжения прижимное усилие Q возрастает и, следовательно, растет усилие прижима на зуб (q_ф). В связи с этим с увеличением усилия растяжения (Р_раст ) меняется в сторону увеличения максимальная удерживающая способность зуба насечки, т. е. максимальное усилие сдвига, которое зуб насечки способен сдерживать без проскальзывания материала.

В первоначальный момент нагружения образца распределение усилий сдвига по зубьям имеет такой характер, при котором наибольшее усилие сдвига приходится на первый и соседние с ним зубьям (подобно рис. 37, I, II). Такое распределение усилия сдвига по зубьям насечки будет сохраняться до тех пор, пока не будет происходить проскальзывания по передним зубьям. С появлением на контактирующей поверхности зоны скольжения, с проявлением влияния утонения материала на удерживающую способность губок происходит, как и в экспериментальном зажиме, перераспределение давлений Q.

Перераспределение давлений по зубьям насечки в значительной степени проявляется при переходе растягиваемого материала за предел текучести. Таким образом, с увеличением усилия растяжения Р_раст все большая доля усилия прижима Q будет восприниматься задними зубьями, при этом доля усилия на задние зубья будет тем больше, чем больше величина абсолютного утонения материала.

С перераспределением давлений по зубьям насечки меняется и характер загрузки зубьев сдвигающим усилием. Передние зубья, обладающие меньшей удерживающей способностью, проскальзывают, и вследствие этого все меньшая доля нагрузки растяжения снимается передними зубьями. Вместе с большим углублением задних зубьев в материал образца увеличивается их удерживающая способность и загрузка зубьев сдвигающим усилием. При соответствующем отношении загрузка задних зубьев к моменту разрушения материала образца становится выше загрузки передних зубьев насечки.

Необходимо отметить, что такой характер распределения усилий по зубьям насечки будет наблюдаться лишь при равномерном прилегании зубьев насечки к материалу образца (до его растяжения) и точном совпадении углов клина на губках и в корпусе зажима.

В этом случае, как и в случае работы с экспериментальными губками, концентрация напряжений по переднему зубу насечки будет отсутствовать (см. рис. 38).

Распределение деформаций по зажимаемой части образца и на рабочей длине его будет подобным распределению местных деформаций в случае работы в зажимах образца с уширенной зажимаемой частью (рис. 42).

При обеспечении подобного распределения деформаций по зажиму (см. рис. 38, 42) представляется возможным отказаться от принятой до сих пор формы образцов с лопатками, применяемых для механических испытаний, заменив их образцами прямоугольной формы (полосой).

В последних справочниках ВИАМ появились в качестве стандартных образцы для испытаний такой формы. Немецкие исследователи ссылаются на возможность успешного использования вместо образца с лопатками простой полосы той же ширины, что, как видно из проведенных нами исследований, вполне возможно и при изготовлении образцов выгодно.

При несоответствии углов клина на губках и в корпусе зажима создается опасность перекусывания. Это объясняется следующим. Известно, что материал образца, обладающий до приложения усилия растяжения определенной способностью пластически деформироваться, в процессе растяжения упрочняется, и в связи с этим способность пластического деформирования уменьшается.

Упрочненный в процессе растяжения материал становится более чувствительным к надрезам, к концентрации напряжений.

Рис. 42.Распределение местных деформаций по оси образца

В случае несоответствия углов клина на губках и в корпусе зажима насечка устанавливается по отношению к образцу с перекосом так, что создается неравномерное закусывание материала образца в процессе самозаклинивания губок, в результате чего губки могут держать передними (или только задними) зубьями насечки. При этом проскальзывание материала по передним зубьям насечки затруднено, что способствует возникновению концентрации напряжений.

В этом случае по мере роста усилия растяжения усилие прижима будет возрастать параллельно с упрочнением материала и возрастанием чувствительности материала к надрезу, к концентрации напряжений. Отсюда возникает опасность перекусывания материала, которая будет важна, когда к этим неблагоприятным условиям добавиться еще неравномерность изготовления плоскостей насечки губок и установка губок с насечкой в положение «зуб на зуб».

ВЫВОДЫ

На основании экспериментальных исследований зажимных устройств, принцип действия которых основан на использовании сил сцепления между зажимными губками и листом, возникающих при действии на зажимные губки определенною усилия, можно сделать следующие основные выводы:

1. Определен механизм работы губок с насечкой при растяжении плоских образцов.

2. Установлен характер зависимости: условное удельное тангенциальное усилие — условное удельное давление (t—q) для различных материалов.

3. Характер зависимости t—q обусловливается сопротивлением сдвигу того слоя материала, d котором происходит процесс трения (поверхностный слой, слой собственно-материала).