Установка для механических испытаний образцов при нагреве

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцрв при непрерывном нагреве. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов в процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур. Установка содержит полую цилиндрическую печь, внутри которой размещен теплозащитный экран, жестко связанный с полым цилиндром, который охватывает активный и пассивный захваты, предназначенные для крепления испытуемого образца и связанные с рычагом. Внутренняя полость печи разделена двумя теплозащитными поворотными перегородками на две зоны, в каждой из которых установлено по одной секции нагревателей и поддерживается необходимая температура. Секции нагревателей I и рычаг с грузом связаны с системой . управ ления параметрами испытание,кото (Л рая согласует режимы теплового и механиt ческого нагружения образца. При вращении рычага вместе с образцом в окружном направлении последний попадает из зоны с одной температурой в зону с другой температурой и подвер- . гается попеременному нагреву и охлаждению . Расположение секций нагре вателей по отношению к экрану способствует неравномерному нагреву образца 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 N 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3782903/25-28

{22) 16.08.84 (46) 15.10.86. Бюл. и 38 (71) Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного

Знамени теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.3. Дзержинского (72) Л.В. Пяткова, Г.Н. Малышев, И.А. Пермитин и P.Е. Бараз (53) 620.172.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 487334, кл. G 01 N 3/18, 1974.

Авторское свидетельство СССР

9 1174825, кл. С 01 N 3/18, 1984. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ ОБРАЗЦОВ ПРИ НАГРЕВЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образов при непрерывном нагреве.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов в процессе испытания в широком диапазоÄÄSUÄÄ 1264043 не нагрузок и температур. Установка содержит полую цилиндрическую печь, внутри которой размещен теплозащитный экран, жестко связанный с полым цилиндром, который охватывает активный и пассивный захваты, предназначенные для крепления испытуемого образца и связанные с рычагом. Внутренняя полость печи разделена двумя теплозащитными поворотными перегородками на две зоны, в каждой из которых установлено по одной секции нагревателей и поддерживается необходимая температура. Секции нагревателей и рычаг с грузом связаны с системой щ управления параметрами испытани.t,êîòîрая согласует режимы теплового и механического нагружения об1,азца. При вращении рычага вместе с образцом в окружном направлении последний попадает из зоны с одной температурой в зону с другой температурой и подвер- . гается попеременному нагреву и охлаждению. Расположение секций нагревателей по отношению к экрану способ- «ф» ствует неравномерному нагреву образца 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ф

1264043

Установка содержит основание 1 и установленную на нем вертикальную полую двухсекционную печь 2. Цилиндрический теплозащитный экран 3 размещен внутри печи 2 коаксиально ее внутренней поверхности на оси 4.

К поверхности экрана 3 прикреплен полый цилиндр 5, выполненный из теплопроводного материала и расположенный в кольцевом зазоре между печью

2 и экраном 3. Вдоль образующих цилиндра 5 выполнены диаметрально противоположные сквозные продольные прорези 6. Механизм вращения экрана 3 представляет собой электропривод 7 и две электромагнитные муфты 8 и 9.

Муфта 8 соединяет электропривод 7 с экраном 3. На внутренней поверхности печи 2 установлены две радиальные теплозащитные перегородки 10 и 11 с возможностью поворота относительно осей их крепления. По крайней мере

35 одна перегородка 10 установлена с возможностью перемещения в окружном направлении относительно печи 2 и связана с электроприводом 7 через

40 электромагнитную муфту 9. Перегородки 10 и 11 делят внутренне пространство печи 2 на зоны Я и б . На оси

4 экрана 3 в верхней ее части шарнирно закреплен силовозбудитель, выполЯ ненный в виде рычага 12 с грузом 13 на одном его конце и ограничителя 14 поворота рычага 12. Ограничитель 14 состоит из электропривода 15, связан— ного с подвижным контактом 16, контакта 17, установленного на рычаге

12, подвижного упора 18 и исполнительного механизма 19, предназначен— ного для фиксации рычага 12 в заданном положении. Другой конец рычага

12 взаимодействует с активным захватом 20. Пассивный захват 21 жестко соединен с нижней частью экрана 3.

Захваты 20 и 21 предназначены для

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов при нагреве.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов в процессе испытания в широком диа1пазоне нагрузок и температур.

На чертеже изображена предлагаемая установка (печь изображена в двух проекциях). крепления испытуемого образца 22 и размещены внутри полого цилиндра 5.

Система управления. параметрами испытания, предназначенная для согласования режимов теплового и механического нагружения образца 22, содержит два блока 23 и 24 питания, выходы которых связаны с секциями 25 и 26 нагревателей печи 2 соответственно. Одни выходы усилителей 27 и

28 сигналов связаны с соответствующими входами блоков 23 и 24 питания, а другие выходы связаны с входами первой логической схемы 29 И. Датчики

30 и 31 температуры, установленные в полости печи ?, связаны с одними входами усилителей 27 и 28 сигналов, а другие входы усилителей 27 и 28 сигналов связаны с выходами задатчика

32 температуры. Выход первой логичес кой схемы 29 И связан с входом блокиратора 33 сигналов, входом логической схемы 34 И-HE и первым входом второй логической схемы 35 И. Выход схемы

34 И-НЕ подключен к исполнительному механизму 19 подвижного упора

18. Выход блокиратора 33 сигналов связан с входом первого блока 36 задержки времени, выходы которого связаны с электроприводом 15, а также с вторым входом второй логической схемы 35 И. Выход второй логической схемы 35 И связан с одним из входов схемы 37 ИЛИ, первый выход которой связан с электромагнитной муфтой 8.

Блок 38 управления силовозбудителем связан через второй блок 39 задержки времени с вторым входом блокиратора

33 сигналов и с входом задатчика 32 температуры. Третий блок 40 задержки времени связан с выходом второй логической схемы 35 И и с электромагнитной муфтой 9 через коммутатор 41 сигналов. Импульсный датчик 42 перемещений связан с вторым входом схемы

37 ИЛИ, второй выход которой связан с одним из выходов пускового блока

43, связанного с электроприводом 7 механизма вращения экрана 3.

Установка .работает следующим образом.

Испытуемый образец 22 закрепляют в захватах 20 и 21. Выставляют заданиый угол между радиальными теплозащитными перегородками 10 и 11.

Включают задатчик 32 температуры, в результате чего на первые входы усилителей 27 и 28 сигналов поступают соответствующие сигналы для обес1264043 печения заданных температур в зонах

Ф и о печи 2, где соответственно расположены секции 25 и 26 нагревателей.

Усилители 27 и 28 формируют и выдают сигналы на входы соответствующих блоков 23 и 24 питания, которые подают соответствующее напряжение на секции 25 и 26 нагревателей, в результате чего зона A печи 2 нагревается до 500 С, а зона Б — до 600 С. При 10 достижении в зонах А и Ь печи 2 заданной температуры с датчиков 30 и

31 поступают сигналы на входы усилиа телей 27 и 28, которые формируют и выдают электрические импульсы на соответствующие входы первой логической схемы 29 И и одновременно снимают сигналы с входов блоков 23 и 24 питания.

При поступлении сигналов с усилителей 27 и 28 первая логическая схема 29 И формирует и выдает сигнал на вход схемы 34 И-НЕ и на вход второй логической схемы 35 И, а также

t на вход блокиратора 33. Схема 34 И-НЕ

- убирает сигнал с исполнительного механизма 19, и рычаг 12 нагружает образец 22, а блокиратор 33 сигналов подает сигнал на блок 36 задержки времени, который включает электропривод 15. При этом сигнал с другого

I выхода блока 36 задержки времени от.сутствует. Через заданный интервал времени блок 36 задержки времени с помощью электропривода 15 размыкает 3g контакты 16 и 17 и отводит контакт 16 на заданное расстояние. Таким образом, задается один из промежуточ0 ных режимов теплового и механического нагружения, т.е. нагрев образца 2240 до заданной температуры и его нагружение до заданной деформации, определяемой расстоянием между контактами

16 и 17. Испытуемый образец 22 будет находиться под действием тепловой и 45 механической нагрузки до тех пор, пока электрические контакты 16 и 17 не замкнутся. При замыкании контактов 16 и 17 отключается сигнал с одного выхода блока 36 задержки временит 1 и одновременно с его другого выхода поступает сигнал на один из входов второй схемы 35 И. Так как на входах второй схемы 35 И присутствуют сигналы, то она формирует и выдает сигнал на вход 37 ИЛИ, которая подает сигналы на включение электромагнитной муфты Я и через пусковой блок 43 включает электропривод 7. При этом сигнал с другого выхода схемы 37 ИЛИ одновременно поступает на один из входов коммутатора 41 сигналов и тем самым деблокирует появление вьгходного сигнала с коммутатора 41. Электромагнитная муфта 8 соединяет привод 7 с осью 4 цилиндрического теплозащитного экрана 3, которая приводится приводом 7 во вращение. Вместе с осью 4 и цилиндрическим теплозащитным экраном 3 вращаются рычаг 12, активный 20 и пассивный 21 захваты с испытуемым образцом 22 и полый теплопроводный цилиндр 5. В результате указанного перемещения образец 22, поворачивая теплозащитную перегородку 10, перемещается из зоны А, где он нагревается до 500 С, в зону Ь где он нагреваетсядо 6СО С. Время воздействия нагрузки на образец 22 при заданных температурах определяется соотношениям протяженности зон и 5, которая зависит от места расположения подвижной теплозащитной перегородки 10. При движении образца

22 в окружном направлении нагрев ег одной стороны осуществляется через теплопроводный цилиндр 5 от секций 25,,и 26 нагревателей, а другая сторона образца 22 охлажадется со стороны теплозащитного экрана 3. При перемещении теплопроводного цилиндра

5 газовая среда через сквознь е прорези 6 омывает поверхность образца

22, имитируя, например, односторонее движение топочных газов при нагреве ширмовых пароперегревателей котлов.

Испытание образца 22 в заданном режиме ведут до достижения им заданной величины деформации, при которой происходит замыкание электрических кон1тактов 16 и 17. При этом система управления параметрами испытания переводит работу установки на другой режим теплового и механического нагружения. В этом случае температура печи 2 в зоне Д составляет, например, 600 С, а в зоне Б — 700 С.

Угол между теплозащитными перегородками 10 и 11 в зоне А, например, 225, а в зоне Б — 135О. Расстояние между контактами 16 и 17 автоматически увеличивается, например, на 5 мм.

По окончании первого режима испытания и при переходе на следующий режим с электропривода 15 поступает сигнал на второй блок 39 задержки

1264043

Ь

Вторая логическая схема 35 И воздей-! ствует через схему 37 ИЛИ на привод

3 и возвращает образец 22 в исходное состояние.

При восстановлении температуры в зонах 4 и Ь до заданной процесс автоматического управления параметрами испытания продолжается.

5 времени, датчик 32 температуры и на вход третьего блока 40 задержки времени. В результате задатчик 32 температуры автоматически изменяют температуру в зонах ч и, при этом снижаются сигналы на входах логической схемы 29 И. Одновременно эта схема компенсирует выходной сигнал с блокиратора 33 сигналов и входа схемы 34 И-НЕ, которая формирует 10 и выдает сигнал на включение исполнительного механизма 19, снимающего нагрузку с образца 22. Второй блок

39 задержки времени через промежуток, равный времени изменения температуры в зонах и Б, выдает сигнал на вход блокиратора 33 сигналов, где он компенсируется, в результате чего на втором выходе второй схемы

35 И сигнал отсутствует. Вторая ло- 2О гическая схема 35 И предотвращает появление сигнала на схеме 37 ИЛИ.

При достижении заданной деформации образца 22 сигнал с импульсного датчика

42 компенсируется в схеме 37 ИЛИ,в 25 результате чего последняя через пусковой блок 43 отключает электромагнитную муфту 8, которая отсоединяет ось 4 от электропривода 7, а сигнал на соответствующем входе коммутатора

41 отсутствует. При этом образец ?2 находится в неподвижном состоянии.

После заданной выдержки третий блок

40 задержки времени подает сигнал на вход коммутатора 41, который подает сигнал на включение электромагнитной муфты 9 и через второй вход ..пускового блока 43 включает электропривод 7. Электромагнитная муфта 9 соединяет подвижную перегородку 10 с электроприводом 7, который перемещает ее на угол, задаваемый третьим блоком 40 задержки времени. В это время сигнал на выходе третьего блока 40 задержки времени отсутству- 4> ет, а коммутатор 41 предотвращает подачу сигнала на электромагнитную муфту 9 и привод 7.

Если в процессе работы установки имеет место отклонение температуры в зонах 4 и Ь от заданных значений, то логическая схема 29 И аннулирует сигнал на входах логической схемы 34

И-НЕ и второй логической схемы 35 И.

Схема 34 И-НЕ подает сигнал на включение исполнительного механизма 19, который поднимает рычаг 1? в исходное состояние и разгружают образец 22.

В процессе испытания определяют параметры разрушения образца 22, по которым судят о свойствах материала при заданных условиях теплового и механического нагружения.

Ф о р м у л а изобретения

1. Установка для механических испытаний образцов при нагреве, содержащая основание, вертикально установленную на нем полую цилиндрическую печь, цилиндрический экран, размещенный коаксиально внутренней поверхности печи с возможностью вращения вокруг своей оси, механизм вращения экрана, закрепленные на внутренней поверхности печи радиальные теплозащитные перегородки, пассивный и активный захваты для крепления испытуемого образца, размещенные в кольцевом зазоре между печью и экраном, силовозбудитель, выполненный в виде рычага, на одном конце которого установлен груз, а другой взаимодейст вует с активным захватом и ограничителем поворота рычага, и систему управления параметрами испытания, содержащую два блока питания, выходы которых соединены с нагревателями печи, два усилителя сигналов, выходы которых связаны с входами блоков питания, датчики температуры, связанные с одними входами усилителей сигналов, задатчик температуры, связанный своими выходами с другими входами усилителей сигналов, блокиратор сигналов, блоки задержки времени и пусковой блок, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов н процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур, перегородки установлены с возможностью поворота относительно осей их крепления и по крайней мере одна из них установлена с возможностью перемещения в окружном направлении, силовозбудитель шарнирно зак

1264043 реплен на верхней части экрана, пас-, сивный захват жестко соединен с нижней частью экрана, механизм вращения экрана выполнен в виде электропривода и двух электромагнитных муфт, одна из которых соединяет электропривод с экраном, а другая — с подвижной перегородкой, а установка снабжена жестко связанным с наружной поверхностью экрана полым цилиндром с диа- 30 метрально противоположными сквозными продольными прорезями, охватывающим захваты.

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что она снабже- 15 на входящими в систему управления параметрами испытания двумя логическими схемами И, логической схемой

И-НЕ, логической схемой HJIH, коммутатором сигналов, блоком управления 20 силовозбудителем и импульсным датчиком перемещений, входы первой схемы

И связаны с соответствующими выхо" дами усилителей сигналов, а выход—

8 с входом блокиратора сигналов и выходом второй логической схемы И, вход логической схемы И-НЕ связан с выходом первой схемы И, а выход — с ограничителем поворота рычага выход блокиратора сигналов связан с. входом первого блока задержки времени, выходы которого связаны с силовозбудителем и вторым входом второй схемы И, вход логической схемы ИЛИ связан с одной из электромагнитных муфт, блок управления силовозбудителем связан через второй блок задержки времейи с вторым входом блокиратора сигналов и с входом задатчика температуры, третий блок задержки времени связан с второй электромагнитной муфтой через коммутатор сигналов, а импульсный датчик перемещений соединен с вторым входом схемы ИЛИ, второй выход которой связан с одним иэ выходов пускового блока, связанного с механизмом вращения экрана и входом коммутатора сигналов.

1 2б4043

Составитель Л. Нечипоренко

Техред N.Õîäàíè÷ Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Киштулинец

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5552/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4