Установка для испытания образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом
Изобретение относится к испытаниям образцов на длительную прочность и позволяет расширить эксплуатационные возможности установки путем обеспечения групповых испытаний по индивидуальным программам . На раме 1 размещены нагревательные камеры 2 и 3. В камерах 2 и 3 установлены датчики 4 и 5 температуры, тяги 6, 7, 8, 9 с вертикальными и нижними захватами , в которых размещены испытуемые образцы 10, 11. Нагружающий механизм выполнен в виде нагружающих рычагов 12, 13, аккумулирующего гидроцилиндра 16 с порщнем 17 и штоком 19, на конце которого установлены грузы 19, первого и второго рабочих гидроцилиндров 21, 22. В штоковых полостях гидроцилиндров 21, .22 установлены возвратные пружины 25 и 26. Штоки 27 и 28 шарнирно соединены с нагружающими рычагами 12 и 13. Полости гидроцилиндра 16 сообщены между собой и с бесщтоковыми полостями каждого из рабочих гидроцилиндров 21, 22 посредством перепускных трубопроводов 37, 38, 39, 40, 41, 42 с распределительными многоходовыми клапанами 43, 44. На гидроцилиндрах 21 и 22 установлены СО со со ;о о со фис-1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
5п 4 G 01 Х 3/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4039875/25-28 (22) 20.03.86 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (7l) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского (72) И. А. Пермитин, Г. А. Гребцова, А. И. Корман, А. П. Лысов и В. И. Худяков (53) 620.172.251 (088.8) (56) Борздыка А. М. Методы горячих механических испытаний металлов. М.: Металлургиздат, 1962, с. 350, рис. 287. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ
ОБРАЗЦОВ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ С НАГРЕВОМ (57) Изобретение относится к испытаниям образцов на длительную прочность и позволяет расширить эксплуатационные возможности установки путем обеспечения групповых испытаний по индивидуальным про„„Я0„„1323909 граммам. На раме 1 размещены нагревательные камеры 2 и 3. В камерах 2 и 3 установлены датчики 4 и 5 температуры, тяги 6, 7, 8, 9 с вертикальными и нижними захватами, в которых размещены испытуемые образцы 10, 11. Нагружающий механизм выполнен в виде нагружающих рычагов 12, 13, аккумулирующего гидроцилиндра 6 с поршнем 17 и штоком 19, на конце которого установлены грузы 19, первого и второго рабочих гидроцилиндров 21, 22. В штоковых полостях гидроцилиндров 21, 22 установлены возвратные пружины 25 и 26. Штоки 27 и 28 шарнирно соединены с нагружающими рычагами 12 и !3. Полости гидроцилиндра 16 сообщены между собой и с бесштоковыми полостями каждого из рабочих гидроцилиндров 21, 22 посредством перепуcKHhIx трубопроводов 37, 38, 39, 40, 41, 42 с распределительными многоходовыми клапанами 43, 44. На гидроцилиндрах 21 и 22 установлены!
323909 датчики 33, 34 пачаль)гс>го по,н>жс.ния IH)()III ней 23 и 24 и датчики 35, 36 конс1ного положения поршней 23 и 24. Элсктромеханический подъемник 45 включает э I K)))опривод, редуктор, ходовой ви>гг 46 с о>юрной площадкой 47 и указатель 48 1юложсния площа:IKH 47, который снабжен датчиком 49 начального положения площадки 47 и регулируемым по высоте датчиком 50 конечного положения площадки 47. Установка содсрИзобретение относится к технике Целью изобретения является раси)иренине эксплуатационных возможностей путем обеспечения групповых испытаний lio индивидуальным программам. г1а фиг. 1 схематично изображе11а предлагаемая установка; на фиг. 2 -- се принциальная электрическая схема. Установка для испытаний образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом содержит раму 1, на которой размс1цены нагревательные камеры 2 и 3. В )юследних соответственно установлены датчики 4 и 5 температуры и тяги 6 — 9 с верхними и нижними захватами, в которых размещены испытуемые образцы 10 и 11. Нагружающий механизм выполнен в виде нагружающих рычагов 12 и 13, установленных в шарнирах 14 и 15 и шарнирно соединенных с тягами 6 и 7, и аккумулирующего гидроцилиндра 16 с поршнем 17 и штоком 18, на конце которого установлены грузы 19. На раме 1 в шарнирах 20 закреплены первый 21 и второй 22 рабочие гидроцилиндры с первым 23 и вторым 24 поршнями. В штоковых полостях гидроцилиндров 21 и 22 уста- 30 новлены возвратные пружины 25 и 26 сжатия. Штоки 27 и 28 шарнирно соединены с»агружающими рычагами 12 и 13. На штангах 29 и 30, связанных с пор)пнями 23 и 24, установлены указатели 31 и 32 положения поршней 23 и 24. 35 Датчики 33 и 34 начального положения и датчики 35 и 36 конечного положения поршней 23 и 24 закреплены на гидроцилиндрах 21 и 22 и выполнены регулируемыми по высоте с возможностью вертикального 40 перемещения и приближения к датчикам 33 и 34 и удаления от них, жит также схему .:.вгоматического управления и регулирования. Устанавливают в нагревательных камсрах 2 и 3 испытуемые образцы 10 и 11. Включают схему автоматического управления и регулирования и с помощью на гружаю щего механизма и электромеханического подъемника 45 обеспечивают в а>зтоматическом режиме испытания образцов 10 и 11 по индивидуальным про раммам. 2 ил. Полости аккумулирующего 1идроцилиндра !6 сообщены между собой и с бесштоковыми полостями каждого из рабочих II;I!)оцилиндров 2! и 22 посредством первого 37, второго 38, третьего 39, четвертого 40, пятого 41 и шестого 42 перепускных трубопроводов с первым 43 и вторым 44 распределительными многоходовыми клапанами. Электромеханический подъемник 45, включающий электропривод, редуктор (не показан), ходовой винт 46 с опорной площадкой 47 и указатель 48 положения опорной площадки, снаб>кен датчиком 49 начальHoI o положения опорной площадки 47 и регулируемым по высотс датчиком 50 конечного положения опорной площадки 47. Схема автомати .еского управления и регулирования выпол:)ена в виде первой 51 и второй 52 логичес ких схем И, первого 53 и второго 54 коммутаторов сигналов. перво10 55 и второго 56 )усковых б,.юков, первого 57, второго 58 и третьего 59 блоков управления, первого 60, второго 61 и третьего 62 блокираторов сигналов и блока 63 задержки времени. Первый вход первой логической схемы И 51 соединен с первым выходом первого блока 57 управления, второй вход — с первым выходом датчика 49 начального поло>кения опорной площадки 47, третий вход— с первым выходом второго блока 58 управления, а четвертый и пятый входы — с датчиками 33 и 34 начального положения поршней 23 и 24 рабочих гидроцилиндров 21 и 22. Первый выход первой логической схемы И 51 соединен с первым входом второго 1)ускового блока 56, второй вход которого соединен с первым выходом блока 63 задержки времени. Второй выход первой логической схемы И 51 соединен с первым входом второй логической схемы И 52, третий выход — с первым входом первого пускового блока 56, второй вход которого соединен с первым выходом первого блокиратора 60 сигналов, второй выход последнего соединен с третьим входом 1323909 P i = P — (01 — ф), к ге, > 3 первого блока 57 управления. Вход первого блокиратора 60 сигналов соединен с датчиком 35 конечного положения поршня 23. Выход второго блокиратора 61 сигналов соединен с первыми входами первого 57, второго 58 и третьего 59 блоков управления, а вход — с датчиком 50 конечного положения опорной площадки 47. Вход третьего блокиратора 62 сигналов соединен с датчиком 49 начального положения опорной площадки 47. Второй выход блока 63 задержки времени соединен с вторыми входами первого 57 и второго 58 блоков управления, вход — с датчиком 36 конечного положения поршня 24, а третий выход — с вторым входом третьего блока 59 управления, третий вход которого соединен с выходом второй логической схемы И 52, четвертый вход — с выходом третьего блокиратора 62 сигналов, а выход — с электромеханическим подъемником 45. Второй и третий входы второй логической схемы И 52 соединены с датчиками 4 и 5 температуры через коммутаторы 53 и 54. Вторые выходы первого 57 и второго 58 блоков управления соединены соответственно с распределительными многоходовыми клапанами 43 и 44. Установка работает следующим образом. В исходном положении грузы 19 лежат на опорной площадке 47, указатель 48 которой выставлен соосно с датчиком 49 начального положения (показано пунктиром на фиг. 1) . Электромеханический подъемник 45 отключен от источника напряжения. Под действием возвратных пружин 25 и 26 поршни 23 и 24 находятся в рабочих гидроцилиндрах 21 и 22 в крайнем верхнем положении, указатели 31 и 32 выставлены соосно с датчиками 33 и 34 начального положения поршней 23 и 24. Датчики 35 и 36 выставлены по высоте в заданное конечное положение. Распределительные многоходовые клапаны 43 и 44 закрыты. Жидкость находится в полости гидроцилиндра 16 под поршнем 17, переток жидкости по перепускным трубопроводам 37 — 42 отсутствует, нагревательные камеры 2 и 3 отключены от сети электропитания. Нагружающие рычаги 12 и 13 через тяги 6 и 7 и захваты соединены с образцами 10 и 11 и выставлены в заданное, например, горизонтальное положение. При включении схемы автоматического управления и регулирования срабатывает первая логическая схема И 51 и выдает сигналы на пусковые блоки 55 и 56, через которые включаются нагревательные камеры 2 и 3, контроль температуры осуществляется датчиками 4 и 5. Сигналы с последних поступают на первый 53 и второй 54 коммутаторы, с помощью которых задается тепловой режим испытания. При достижении заданной температуры в нагревательных камерах 2 и 3 с первого 53 и второго 54 коммутаторов поступают сигналы на второй и тре5 1О 4 тий входы втопой логической схемы И 52 Одновременно на первый вход второй логической схемы И 52 поступает сигнал с второt.o выхода первой логической схемы И 51. При поступлении всеx трех сигналов вторая логическая схема И 52 формирует и выдает сигнал на третий вход третьего блока 59 управления. который включает электромеханический подъемник 45. В результате включения подъемника 45 ходовой винт 46, опорная площадка 47 н указатель 48 перемещаются вниз, при этом указатель 48 удаляется от датчика 49, а опорная площадка 47 отрывается от грузов 19 и опускается: Перемещение опорной площадки 47 от грузов 19 вниз продолжается до тех нор, пока указатель 48 не займет положение соосно с датчиком 50, при этом с последнего поступает сигнал на второй блокиратор 61 сигналов, с которого поступают сигналы одновременно на первые входы первого 57, второго 58 и третьего 59 блоков управления, блок 59 формирует и выдает сигнал на останов электромеханического подъемника 45, я блоки 57 и 58 формируют и выдают со своих вторых выходов сигналы на открытие распределительных многоходовых клапанов 43 и 44. После того, как электромеханический подьемник 45 останоьился в заданном конечном положении, грузы 19 в результате отрыва от опорной площадки 47 создают усилия на штоке 18, соединенном с поршнем 17. Последний под действием силы со стороны грузов 19 и штока 18 давит на жидкость в гидроцилиндре 16, создавая давление в полости под поршнем 17. Давление жидкости в гидроцилиндре 6 под поршнем 17 определяется по формуле 4Q Р= — —, — —, кгс/см -, :т!Ф - — d ) где Q — - масса грузов 19, кгс; D — диаметр поршня 16, см; d — диаметр штока 8, см. В результате открытия клапанов 43 и 44 полость аккумулирующего гидроцилиндра 16 под поршнем 17 сообщается с рабочими гидроцилиндрами 21 и 22. Жидкость под давлением из гидроцилиндра 16 через первый 37 и четвертый 40 трубопроводы и через открытые клапаны 43 и 44 по второму 38 и пятому 41 трубопроводам поступает в рабочие гидроцилиндры 21 и 22, давит на поршни 23 и 24 и создает усилия на штоК3х 27 H 28, t . H Ha KoTopbIx определяются по формуле где P — давление жидкости в гидроцилнндре 16, кгс/см; 0 — диаметр поршней 23 и 24, см; di — диаметр штоков 27 и 28, см. Штоки 27 и 28 создают усилие на нагружающих рычагах !2 и 13, которые. в свою 1323909 5 очередь, создают растягивающие усилия на испытуемых образцах 10 и 11. Последние под действием сил со стороны нагружавших рычагoB 12 и 13 деформируются и удлиняются. Ры гаги 12 и 13 поворачивак:тся в и)аоН«рах !4 и 15. Шарнирно связанные с рычагами 12 и 13 штоки 27 и 28 перемещаются вниз и сжимают возвратные пружины 25 и 26. Одновременно перемешаются указатели 31 и 32, отходят от датчиков 3, : и 34 начального положения и приближаются к дат "икам 35 и 36 конечного положения пори(ней. При движении штоков 27 и 28 вниз вместе с нагружающими рычагами 12 и 13 рабочие гидроцилиндры 21 и 22 поворачиваются в шарнирах 20, в результате чего штоки 27 и 28 самоустанавливаются без перекосов по касатсл)и)ой к дуге, описываемой нагружающими рычагами 12 и 13 при удлинении образцов. Движение поршней 23 и 2-! в рабочих гидроцилинрах 2! и 22 продолжяегс» lo T(х пор, пока указатели 31 и 3 .? Ие приблизятся к датчикам 37 и 36 конечного положения. Как только указатель 31 установится соосно с датчиком 35, последний срабатывает и выдает с !Ill(lл на первый блокиратор 60 «и) и,— лов, который формирует и с второго выхода выдаст сигнал на третий вход первого блока 57 управления для последу)ои(его поворота клапана 43. Последний поворачивается, отклю гает полость гидроцилиндра 16 под поршнем от рабочего гидроцилиндра 21 и соединяет гидроцилиндр . 21 с полостью аккумулирующего гидроцилиндра !6 над поршнем, при этом первый трубопровод 37 перс-крывается клапаном 43, а второй 38 и третий 39 трубопроводы соединяются клапаном 43, и жидкость под давлением из рабочего п(дроцилиндра 21 по второму трубопроводу 38 через открыть)й клапан 43 по третьему трубопроводу 39 перетекает в полость аккумулирующего гидроцилиндра 16 няд поршнем 17, в которой избыточное давление жидкости отсутствует. В результате перетока жидкости избыточное давление в рабочем гидроцилиндре . ?1 падает до нуля, поршень 23, шток 27 и связанный с ним нагружающий рычаг !2 в результате отсутствия давления останавливаются и усилие нагружения с испытуемого образца 10 снимается. Одновременно по сигналу с первого выхода блокиратора 60 первый пусковой блок 55 отключает нагревательную камеру 2 от источника напряжения. Г!оршень 24 в рабочем гидроцилиндре 22 под действием давления жидкости продолжает создавать нагрузку на шток 28, на связанный с ним нагружающий рычаг 13 и на испытуемый образец 11. Как только указатель 32 приблизится к датчику 36 и установится соосно с ним, датчик 32 срабатывает и выдает сигнал на вход блока 63 задержки времени, который формирует и выдает с второго выхода сигнал на второй вход второго! О 5О 6 бл(>ка 58 управ7ef)Hsf L,:H по«лсдующего поворота клапана 44. Р(fcиределительный клапан 44 поворачивается и соединяет рабочий ) идроцилиндр 2 ? с )н>лостью аккумулирую)цсго гидроцилиндра 1;) па, I иор пнем 17. Б рсзульта le поворотH к 7HIIHH;l 44 четвертый трубопровод 40 oTli.ffoHHется о- рабоче.-о )и i(po(IH IHII7ðà 22; котоэый, в сво)о очередь. через TpvGопров(>ды 41 .(: 42 и «срез открытый клапан 44 Ileðåòåêàåò . г слость гидроцилиндр; .! lIa;f l1(7pl«fI(. xf, гц(!7»IT<)vffne давлсние <)г«ут«твует. В 1>езульт IT(потери давл(ния жидкости в раоочем гидроцилиндрс 22 пор)пень 24, шток 28 и с(и динсннь>й с ним нагружающий рычаг 3 останавливиотся и нагрузка с испытуемо) о образца 11 снимается. Одновременно по си(налу с блока 63 задержки времени вт<,рой п ск()во)! бл<>к 56 отключает нагр BHTC I»lfólo камеру 3 oT исто.:1)ика напряжения. С выдержкой вре..вени с второго выхода блек» 63 по«тупакп. сиг-. налы на вторые входы первого 57 !I второго 58 блоков у)1!7авл(н))я, которые формируют и выдают cигналы на;юворот клапанов 43 и 44 в положе) и ", в которох) полости аккумулирующего ги ц)оци IHH;gapa 6 над поршнем и под I;op)I!1!Cv. сое,)ин>пот«я друг с другом, при этом трубопровсды 41 и 38 отключаются от гид17оцп,7индра !6, а трубопроводы 37, 39, 40 и 43 через клапаны 43 и 44 соединя)отся друг с другом и соединяют полости гидроцилиндра !б. В результатс соединения полостей гидроцилиндра 16 под действием груза 19 и штока 18 поршень 17 перемещается вниз и ВытеcHHeт жидкост) Ilo ) !7(. бо) .ровод() м 37, 39, 40 и 42 черс: откр:ITûc клапаны 43 и 44 из полости по 1 поршн м в полость гидроцилиндра 16 над поршнем. После сосдин(. ния п<)лости гидроцилиндра 16 с выдержкой времени с третьего выхода блока 63 поступает сигнал;а второй вход третьего блока 59 у).равления, последний формирует и B»I13(.T сигнал на реверс электромеханического п<>дьемника 45. Подьемник 45 включается, при этом ходовой винт 46, опорная площадка 47 и указатель 48 положения перемещаются вверх, указатель 48 удаляется от датчика 50 конечного положения опорной пло)падки 47 и подходит к датчику 49 начального положения. Опорная площадка 47 под>:одит к грузам 19, соприкасается с ними, ос",àíàâëèâàåò, поднимает и перемещает грузы 19, связанный с ними шток 18 и пор )Iснь 17 в начальное положение, при этом жидкость из полости гидроцилиндра 16 над поршнем по трубопроводам 39, 37, 42 и -40 через клапаны 43 и 44 перетекает в полость гидроцилиндра под поршнем. Как тол.>ко указатель 48 установится соосно с датчиком 49 начального положения, последний выдает сигнал на вход третьего блокиратора 62 сигналов, который с выхода выдает сигнал на четвертый вход третьего блока 59 у-(равления, последний 1323909 7 формирует и выдает сигнал на отключение электромеханического подъемника 45. Иоследний отключается. Ходовой винт 46 и опорная площадка 47 останавливаются. Вместе с опорной площадкой 47 останавливаются грузы 19 и поршень 17, которые снова занимают исходное положение в гидроцилиндре 16. Испытуемые образцы 10 и 1 извлекают из захватов, в которые устанавливают новые образцы для испытаний. Испытания новой группы образцов проводят аналогично описанному. Формула изобретения Установка для испытания образцов на 15 длительную прочность при растяжении с нагревом, содержащая раму, нагревательную камеру для размещения испытуемого образца с датчиком температуры, нагружающий механизм, включающий нагружающий рычаг и связанные с ним грузы, электромеханический подъемник, закрепленный на раме с возможностью взаимодействия своей опорной площадкой с грузами, и связанную с ним схему автоматического управления и регулирования, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения групповых испытаний по индивидуальным программам, она снабжена датчиком начального положения опорной площадки и регулируемым по высоте датчиком конечного положения опорной пло- 30 щадки, дополнительной нагревательной камерой с датчиком температуры, нагружающий механизм выполнен в виде двух нагружающих рычагов, аккумулирующего гидроцилиндра со штоком, на конце которого установлены грузы, шарнирно закрепленных на 35 раме двух рабочих гидроцилиндров с первым и вторым соответственно поршнями, возвратными пружинами сжатия в штоковых полостях и штоками, шарнирно соединенными соответственно с нагружающими рычагами, датчиками начального положения поршней и регулируемыми по высоте датчиками конечного положения поршней, неподвижно закрепленными на рабочих гидроцилиндрах, полости аккумулирующего гидроцилиндра сообщены между собой и с бесштоковыми 45 полостями каждого из рабочих гидроцилиндров посредством перепускных трубопроводов с распределительными многоходовыми клапанами, схемы автоматического уцравле и регулирования выполнены в виде llcðâoé и второй лоп ческих c åì И. первого и второго коммутаторов сигналов, первого и второго пусковых блоков, первого, второго и третьего блоков управления, первого, ьторого и третьего блокираторов сигналов, блока задержки времени, первый вход первой логической схемы И соединен с первым выходом первого блока управления, второй вход —— с первым выходом датчика начального положения опорной площадки, третий вход с первым выходом второго блока управления ) а четвертый и пятый входы — с датчиками начального положения поршней рабочиx гидроцилиндров, первый выход первой логической схемы И соединен с первым входом второго пускового блока, второй вход которого соединен с первым выходом блока задержки времени, второй выход первой логической схемы И -оединен с первым входом второй логической схемы И, третий выхоl-с первым в.содом первого пускового блока, второй вход которого соединен с первым выходом блокиратора сигналов, выход второго блокиратора сигналов соединен с первыми входами первого; второго и третьего блоков управления, второй выход блока задержки времени соединен с вторыми входами первого и второго блоков управления, вход блока задержки времени соединен с датчиком конечного положения второго поршня, а третий выход — с вторым входом третьего блока управления, третий вход которого соединен с выходом второй логической схемы И, четвертый вход — с выходом третьего блокиратора сигналов, а выход — с электромеханическим подьемником. третий вход первого блока управления соединен с вторым выходом первого блокиратора сигналов, второй и третий входы второй логической схемы И соединены с датчиками температуры через первый и второй коммутаторы соответствено, вторые выходы первого и второго блоков управления соединены соответственно с распределительными многоходовыми клапанами, вход второго блокиратора сигналов соединен с датчиком конечного положения опорной площадки, вход третьего блокиратора сигнала соединен с датчиком начального положения опорной плосцадки, а вход первого блокиратора сигналов соединен с датчиком конечного положения первого поршня.! 323909 Составитель О Ланко Редактор А. Лежнина Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов Заказ 2956 46 Тираж 776 Подписное БНИИГ1И Г осударств(нно! о K())III!(та СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж 65, Рау(иска)! наб., д. 4/5 ПроизВодс1 асино.но.)ВГрафич(ско(н )сд()рии1 ис, Г. ) жГород, и.!. 11ро(ктнаи, 4
