Установка для испытаний образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом

 

Изобретение относится к испытаниям образцов на длительную прочность и позволяет повысить производительность путем обеспечения режимов теплового и механического нагружений, ступенчатого нагружения образца грузами, плавного приложения нагрузки к образцу, а также дозирования в автоматизированном режиме механической нагрузки. В нагревательной камере в захватах размещается испытуемыйобразец. Последовательность и режимы испытания образца обеспечиваются с помощью узла нагрузки в виде гидроцилиндра, установленной на нем муфты с системой рычагов,, с грузами и соединенного с этой му фтой электропривода. Температуру в нагревательной камере устанавливаю.т задатчиком температуры, а поддержание необходимой температуры обеспечивается с помощью датчика и регулятора температуры. При растяжении образца с помощью узла нагрузки линейные перемещения устанавливают с помощью задатчика линейных перемещений , а опрос системы о величине линейных перемещений - с помощью датчика линейных перемещений. Скорость деформации образца устанавливается и регулируется задатчиком скорости деформации, регулятором и датчиком. Непосредственно линейное перемещение и скорость деформации образца при заданной температуре обеспечивается с помощью перепускного трубопровода с размещенными в нем клапанами и электропривода. Работой клапанов и электропривода по программе испытания управляет соединенная с ними система в виде задатчика и датчика линейных перемещений, задатчика и 1датчика скорости деформации, регулятора скорости деформации, блока за-. держки времени, блока И, второго 3адатчика температуры и позиционного регулятора температуры с датчиком. 1 ил i (Л to ю О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А (51) 4 С 01 N 3/10, 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

Зр;,: ...,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 3, (/

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ й@др,„,, (21) 3802337/25-28 (22) 16.10.84 (46) 30.03.86. Бюл. № 12 (71) Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-исследовательского института имени

Ф.Э.Дзержинского (72) Г.Н.Мальппев, И.А.Пермитин и P.Е.Бараз (53) 620.172.251 (088.8) (56) Борздыка А.М. Методы горячих механических испытаний металлов.М.:

Металлургиздат, 1962, с.319, рис.286.

Там же, с.143, рис.104. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ С НАГРЕВОМ (57) Изобретение относится к испытаниям образцов на длительную прочность и позволяет повысить производительность путем обеспечения режимов теплового и механического нагружений, ступенчатого нагружения образца грузами, плавного приложения нагрузки к образцу, а также дозирования в автоматизированном режиме механической нагрузки. В нагревательной камере в захватах размещается испытуемый образец. Последовательность и ре",кимы испытания образца обеспечиваются с помощью узла нагрузки в виде гидроцилиндра, установленной на нем муфты с системой рычагов, с грузами и соединенного с этой муфтой электропривода. Температуру в нагревательной камере устанавливают эадатчиком температуры, а поддержание необходимой температуры обеспечивается с помощью датчика и регулятора температуры. При растяжении образца с помощью узла нагрузки линейные перемещения устанавливают с помощью задатчика линейных перемещений, а опрос системы о величине линейных перемещений — с помощью датчика линейных перемещений. Скорость деформации образца устанавливается и регулируется задатчиком скорости деформации, регулятором и датчиком.

Непосредственно линейное перемещение С„ и скорость деформации образца при а заданной температуре обеспечивается с помощью перепускного трубопровода с размещенными в нем клапанами и электропривода. Работой клапанов и электропривода по программе испытания управляет соединенная с ними система в виде задатчика и датчика

Ьив линейных перемещений, задатчика и датчика скорости деформации, регуля- @

1 тора скорости деформации, блока sa-. держки времени, блока И, второго э датчика температуры и позиционного ре гулятора температуры с датчиком. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для длительных испытаний образцов при растяжении с нагревом, и может быть использовано в теплоэнергетике и металлургической промышленности при термических испытаниях металлов.

Цель изобретения — повышение производительности путем обеспечения режимов теплового и механического нагру-1О жений, ступенчатого нагружения образца грузами, плавного приложения нагрузки к образцу, а также дозирования в автоматизированном режиме механической нагрузки. ll5

На чертеже показана установка, ! общий вид.

Установка для испытаний образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом содержит основание 1, 20 на котором размещена нагревательная камера 2 с элементом 3 нагрева, траверсой 4 и датчиками 5и 6 температуры. В камере 2 установлены два захвата 7 и 8, в которых размещается 25 испытуемый образец 9. Захват 7 закреплен в подшипниковой опоре 10, которая установлена на траверсе 4. Захват 8 соединен с узлом нагружения, выполенным в виде гидроцилиндра 11 с двухсторонним штоком 12 перепускного трубопровода 13, который соединяет полости 14 и 15 гидроцилиндра 11 ° В трубопроводе 13 последовательно установлены регулировочный и отсечной клапаны 16 и 17.

На гидроцилиндре 11 закреплены обойма 18 с муфтой 19, направляющие пальцы 20. Муфта 19 имеет шестерню

21 и рычаги 22. На штоке 12 распо- 40 ложена ступица 23 с подшипником 24, который размещен в корпусе 25. Корпус 25 имеет нажимной диск 26. На муфте 19 и диске 26 корпуса 25 шарнирно установлены рычаги 27 и 28, ко- 5 торые также шарнирно соединены между собой. В месте соединения рычагов 27 и 28 установлены грузы 29. Рычаги 27 и 28 с помощью пружины 30 соединены с рычагами 22 муфты 19. На основании 1 установлен электропривод 31 с валом 32, на котором зак— реплена шестерня 33, связанная с шестерней 21 муфты 19. На основании 1 также установлены датчик 34 линей- 55 ных перемещений и датчик 35 скорости деформации, которые связаны со штоком 12 гидроцилиндра 11. Дат36 2 чик 34 линейных перемещений связан также с задатчиком 36 линейных перемещений.

Регулировочный клапан 16 и отсечной клапан 17 снабжены испольнительными механизмами 37 и 38.

Исполнительный механизм 37 клапана 16 имеет линию 39 обратной связи, первый и второй входы 40 и 41, а исполнительный механизм 38 отсечного клапана 17 имеет линию 42 обратной связи, первый и второй входы 43 и 44.

На силовых элементах (не показаны), размещенных на основании 1, закреплены первый коммутатор 45 с первым, вторым и третьим контактами 46, 47 и 48, второй коммутатор 49 также с первым, вторым и третьим контактом 50, 51 и 52.

Датчики 5 и 6 температуры, которые информируют о состоянии температуры в нагревательной камере 2 соединены: датчик 5 с регулятором 53 температуры, который соединен с первым задатчиком 54 температуры и первым блоком 55 питания, а первый блок 55 питания связан с элементом 3 нагрева камеры 2; датчик 6 температуры соединен с позиционным регулятором 56 температуры, который связан с вторым задатчиком 57 температуры. Позиционный регулятор 56 имеет два выхода: первый выход 58 и второй выход 59.

Первый выход 58 позиционного регулятора 56 температуры через второй контакт 47 первого коммутатора 45 соединен с первым входом 43 исполнительного механизма 38 отсечного клапана 17 а второй выход 59 позиционного регулятора 56 температуры через третий контакт 48 первого коммутатора 45 соединен с вторым входом 44 ис полнительного механизма 38 отсечного кпапана 17. Первый вход 43-исполнительного механизма 38 через первый .контакт 46 первого коммутатора 45 соединен с вторым блоком 60 питания, который через первый контакт 50 второго коммутатора 49 в свою очередь соединен с вторым входом 41 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16. Второй вход 41 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16 через второй контакт 51 второго коммутатора 49 соединен с первым выходом 61 регулятора 62 скорости деформации, второй вход 63 которого связан с датчиком 35

1221536 4

55 скорости деформации. Второй выход 64 регулятора 62 скорости деформации соединен через третий контакт 52 второго коммутатора 49 с первым входом

40 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16. Второй выход 64 регулятора 62 скорости дефор— мации соединен с блоком 65 задержки времени через его выход 66. Блок 65 задержки времени имеет первый 67 и второй 68 входы.

Для осуществления алгоритма технологического процесса испытания на силовых элементах (не показаны), размещенных на основании 1, закреплены блок 69 И, который имеет первый вход

70, второй вход 71, третий вход 72, четвертый вход 73 и выход 74. Выход

74 блока 69И соединен с пусковым блоком 75, который связан с электроприводом 31.

Первый вход 70 блока 69И соединен с вторым входом 68 блока 65 задержки времени и с линией 42 обратной связи исполнительного механизма 38 от о сечного клапана 17. Первый вход 67 блока 65 задержки времени соединен

) с третьим входом 72 блока 69И. Второй вход 71 блока 69И соединен с датчиком 34 линейных перемещений и с первым коммутатором 45 и с вторым коммутатором 49. Четвертый вход 73 блока

69И соединен с линией 39 обратной связи испольнительного механизма 38 регулировочного клапана 16. Регулятор 62 скорости деформации соединен с задатчиком 76 скорости деформации.

Установка работает следующим образом.

В исходном положении для осуществления программы испытаний задатчиками 54, 57, 76 и Зб задаются температура, скорость деформации, величина линейного перемещения образца 9 и включаются регуляторы 53, 56 и 62.

С датчика 34 линейных перемещений до окончания программы испытаний, заданной задатчиком Çb линейных перемещений, поступает сигнал на второй вход 71 блока 69 И и на коммутаторы

45 и 49 сигналов, последние замыкают контакты 47, 48, 52 и 51 и размыкают контакты 49 и 50, грузы 29 стя- нуты пружинами 30, а нажимной диск

26, связанный с рычагами 27 и 28, находится в крайнем положении, обусловленном натяжением пружин 30.

Для нагрева образца 9 в камере 2 до заданной температуры задатчиком

54 включается регулятор 53, который формирует и выдает сигнал на блок 55 питания, последний включает элемент 3 нагрева.

При достижении заданной температуры в нагревательной камере 2 с датчи-, ка 6 температуры поступает сигнал к позиционному регулятору 56, последний с первого выхода 58 через контакт 47 коммутатора 45 сигналов выдает сигнал на включение исполнительного механизма 38,.который полностью открывает отсечной клапан 17 на перепускном трубопроводе 13, после чего испольнительный механизм 38 отключается. После отключения исполнительного механизма 38 последний формирует выходной сигнал через линию 42 обратной связи на первый вход 70 блока 69И и на вход 68 блока 65 задержки времени, последний формирует и выдает сигнал на исполнительный механизм 37 регулировочного клапана 16, проходное сечение которого открывается на величину, соответствующую времени задержки блока 65. При открытии клапана 16 исполнительный механизм 37 формирует и выдает сигнал через линию 39 обрат- ной связи на четвертый вход 73 блока 69 И.По истечении времени задержки блок 65 отключает исполнительный механизм 37, одновременно с первого выхода 67 блок 65 задержки времени выдает сигнал на третий вход 72 блока

69 И. В результате поступления всех четырех сигналов на выходы блока 69 И последний формирует и выдает сигнал на включение пускового блока 75 элек-. тропривода 31. При включении электропривода 31 начинает вращаться вал 32 и шестерня 33, находящаяся в зацеплении с шестерней 21 на муфте 19, в результате чего муфта 19 также начинает вращаться в обойме 18, закрепленной на гидроцилиндре 11. Муфта 19 передает вращательное движение рычагам 27 и 28, грузам 29, нажимному диску 26.

В результате вращательного движения появляется центробежная сила инерции грузов 29. Пс1д действием центробежной силы грузы 29 расходятся, удаляясь от оси вращения, растягивают пружины 30 и поворачивают рычаги 27 и 28, при этом рычаги 27 и 28 сближаются друг с другом.

Центробежная сила грузов 29 воздействует на рычаги 27 и 28 и пере12215

При достижении заданной задатчиком 36 величины линейного перемещения образца 9 с датчика 34 линейных перемещений поступает сигнал на второй вход 71 блока 69 И и входы коммутаторов 45 и 49 сигналов, при этом

5 мещает вдоль оси гидроцилиндра 11 рычаги 27, вместе с которыми получает линейное перемещение по оси гидроцнлиндра 11 нажимной диск 26. Нажимной диск 26 воздействует на под5 шипник 34 и через него на ступицу 23, жестко закрепленную на штоке 12, и перемещает в осевом направлении шток

12 в гидроцилиндре 11 °

Так как направляющие пальцы 20 препятствуют повороту ступицы 23 относительно оси гидроцилиндра tt, ступица 23 не может вращаться вокруг оси, а получает только поступательное линейное перемещение в осевом направлении. Шток t2 при перемещении . передает усилие захвату 8 и растягивает образец, который закреплен в захвате 7. В момент приложения наг.рузки захват 7 самоустанавливается, в подшипнике 10, размещенном на траверсе 4. При движении штока 12 жидкость в гидроцилнндре 11 перетекает через полностью открытый отсечной клапан 17 и частично приоткрытый ре- 25 гулировочный клапан tá по перепускному трубопроводу 13 иэ полости 14 в полость 15 ° Движение штока 12 контролируется датчиком 35 скорости деформации и датчиком 34 линейных перемещений.

При отклонении скорости деформации образца 9 от заданного задатчиком 76 значения с датчика 35 скорости деформации поступает сигнал на второй вход 63 регулятора 62 скорости деформации, который сравнивается с заданным, и в случае отклонения величины сигнала от заданного с первого или второго выходов 61 или 64 ре- 4О гулятора 62 поступает сигнал через контакты 52 и 51 коммутатора 49 сигналов соответственно на первый или на второй входы 40 или 41 исполнительного механизма 37, что соответствует открытию или закрытию регулировочного клапана tá. Процее регулирования скорости деформации образца 9 осуществляется регулятором 62 по сигналам датчика 35 до окончания про->О граммы испытаний, заданной задатчиком 36 линейных перемещений.

36 d в коммутаторах 45 и 49 сигналов контакты 47, 48, 52 и 51 размыкаются, а контакты 46 и 50 замыкаются и через них от блока 60 питания поступают на. закрытие клапанов 17 и 16 через вторые входы 44 и 41 исполнительных механизмов 38, 37 и одновременно с блока 69 И снимается сигнал на выходе пускового блока 75, который отключает электропровод 31, при этом вал 32, шестерня 33, шестерня 21 и муфта 19 останавливаются и центробежная сила грузов 29 становится равной нулю.

Под действием пружин 30 грузы 29 сближаются и становятся в исходное положение, а рычаги 27 и 28 так же возвращаются в исходное положение вместе с нажимным диском 26.

Так как клапаны 16 и 17 закрыты, переток жидкости чз полостей 14 и 15 гидроцилиндра 11 по перепускному трубопроводу 13 прекращается и шток

12 останавливается в положении, соI ответствующем окончанию первоначаль ного режима испытаний, заданного запатчиком 34 линейных перемещений.

При переходе на новый режим испытаний эадатчиком 54, 57, 76 и 36, меняется программа и процесс испытаний образца 9 повторяется. е

В процессеиспытаний образца 9 в случае отклонения температуры в нагревательной камере 2 от заданной с датчика 57 температуры поступает сигнал на вход регулятора 56, последний выдает с второго выхода 59 сигнал через контакт 48 коммутатора 45 сигналов на второй вход 44 исполнительного механизма 38, которь и закрывает отсечной клапан 17.

Одновременно после закрытия клапана 17 с выхода исполнительного механизма 38 через линию 42 обратной связи снимается сигнал с входа 68 блока 65 задержки времени и первого входа 70 блока 69И.

В результате снятия входных сигналов блок 65 задержки времени с первого выхода 67 снимает сигнал с третьего входа 72 блока 69И.

В результате отсутствия входных сигналов на первом и третьем входах

70 н 72 блока 69 И последний формирует и снимает сигнал с пускового блока 75, который отключает электропровод 31. После достижения заданной температуры в нагревательной камере 2 вновь открывается клапан 17 и! 221536

20

30 включается электропривод 31. 11ри разрыве образца 9 по окончании испытания столб жидкости в полости 14 гидроцилиндра 11 препятствует быстрому отрыву и. движению разрушенного образца, этим самым обеспечивается безударная работа установки при разрывах образцов.

Формула из обретения

Установка для испытания образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом, содержащая основание, размещенную на нем нагревательную камеру, установленные в камере два захвата, соединеннный с одним из захватов узел нагружения, регулятор температуры с датчиком, связанный с узлом нагружения датчик линейных перемещений и блок питания, отличающаяся тем, что, с целью повьппения производительности, узел нагружения выполнен в виде гидроцилиндра с двухсторонним што- . 25 ком и соединяющим полости гидроцилиндра перепускным трубопроводом с последовательно установленными в нем регулировочным и отсечным клапана ми, закрепленной на гидроцилиндре обоймы с муфтой, расположенной на штоке ступицы с подшипником, шарнирно установленных на муфте и корпусе подшипника и подпружиненных относительно муфты рычагов с грузом,установленно35 .го на основании элсктропривода,кинематически связанного с муфтой, установка снабжена датчиком скорости деформа-. ции, соединенным с одной из сторон штока гидроцилиндра, исполнительными механизмами регулировочного и отсечного клапанов, каждый из которых имеет линию обратной связи, двумя коммутаторами, каждый с тремя контактами, блоком задержки времени задат45 чиком скорости деформации, соединенным с регулятором скорости деформации, блоком И, соединенным с выходом блока И и электроприводом пусковьм блоком электроприцода, задатчиком линейных перемещений, соединенным с датчиком линейных перемещений, вторым блоком питания, соединеным через первый контакт первого коммутатора с первым входом исполнительного механизма отсечного клапана и через первый контакт второго коммутатора — с вторым входом исполнительного механизма регулировочного клапана, первым задатчиком температуры и соединенным с ним и датчиком температуры позиционным регулятором температуры, вторым задатчиком температуры, соединенным с регулятором температуры, второй вход исполнительного механизма регулировочного клапана через второй контакт коммутатора соединен с первым входом регулятора скорости деформации, второй вход которого связан с датчиком скорости деформации, выход регулятора скорости деформации сое инен через третий контакт второго коммутатора с первым входом исполнительного механизма регулировочного клапана и выходом блока задержки времени, второй вход которого соединен с первым входом блока И и линией обратной связи исполнительного механизма отсечного клапана, а первый вход блока задержки времени— с третьим входом блока И, вход второго коммутатора соединен с датчиком линейных перемещений, вторым входом блока И и входом первого коммутатора, четвертый вход блока И соединен с линией обратной связи исполнительного механизма регулировоч- . ного клапана, первый выход позиционного регулятора температуры соединен через второй контакт первого коммутатора с первым входом исполнительного механизма отсечного клапана, а второй выход позиционного регулятора теппературы через третий контакт первого коммутатора соединен с вторым входом исполнительного механизма отсечного клапана.

1221536

71

Сост =,âèòåë::. Б Мак аров

Редактор А.Гулько Техред Л„Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 1606/49 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35... Раушская наб,, д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород„ ул„Проектная, 4