Способ измерения контактных напряжений между поверхностями

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности определения распределения контактных напряжений в стыке. Для этого деформацию пластической металлической измерительной прокладки, расположенной между сжимаемыми поверхностями, измеряют непосредственно в момент действия сжимающего усилия путем контроля ее толщины ультразвуковым эхо-импульсным методом в различных сечениях стыка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4786514/28 (22) 26.01.90 (46) 23.09.92: Бюл. ¹ 35 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова (72) А.О,Харитонов, И.В.Костарев, Е.Е.Кавтаев и Н.М,Харитонова (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 311154, кл. G 01 1 1/24, 1968.

Авторское свидетельство СССР

N 918799, кл. G01 L1/06, G 01 411/00, 1 980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ МЕЖДУ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Изобретение относится к измерениям механических напряжений, а именно к экспериментальному определению контактных напряжений между двумя поверхностями.

Известен способ измерения контактных давлений, включающий размещение между взаимодействующими поверхностями пластической прокладки, например, из копировальной или писчей бумаги, ее деформирование с последующим извлечением для регистрации распределения плотности, по характеру которого судят о величине контактных давлений, Недостатком данного способа является его низкая точность из-за изменения состояния материала прокладки после ее извлечения для измерений, кроме того, невозможность достижения полного прилегания двух поверхностей из-за отклонений от плоскостности также снижает достоверность измерения при невозможности применения способа при повышенных температурах.

„„Я2„„1763908 А1 (и)5 G 01 1 1/06, G 01 В 17/02 (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности определения распределения контактных напряжений в стыке, Для этого деформацию пластической металлической измерительной прокладки, расположенной между сжимаемыми поверхностями, измеряют непосредственно в момент действия сжимающего усилия путем контроля ее толщины ультразвуковым эхо-импульсным методом в различных сечениях стыка. . 1 ил.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения контактных давленйй между двумя поверхностями, включающий размещение между ними металлической измерительной прокладки со свободными торцами, ее деформирование при определенной температуре, извлечение и последующую регистрацию деформации ее по толщине, по распределению которой судят о величине контактных давлений.

Недостатком данного способа является его низкая точность из-за различия толщины прокладки в каждом конкретном ее сечении в процессе нагружения и значения толщины в том же сечении после извлечения прокладки для измерения вследствие действия упругих сил в материале прокладки, Кроме того, имеющее место отклонение от плоскостности и шероховатость обеих поверхностей делают невозможным обеспечение до деформирования контакта прокладки по всей ее поверхности с контак1763908

55 тирующими поверхнстями, что также снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности определения распределения контактных напряжений в стыке.

Поставленная цель достигается тем, что при измерении контактных напряжений между поверхностями, включающем размещение между ними пластической металлической измерительной прокладки со свободными торцами, создание сжимающего усилия и измерение деформации прокладки, по которой с учетом тарировочных данных судят о величине контактных напряжений, деформацию прокладки измеряют путем контроля ее толщины ультразвуковым эхо-импульсным методом в различных сечениях стыка в момент действия сжимающего усилия, На чертеже показана схема измерения: слева — при тарировке эхо-импульсного излучения; справа — в процессе нагружения.

Пример. Способ реализуют в лабораторных условиях на прессе усилием деформирования до 1 МН. Измеряют контактные напряжения между поверхностями 1 и 2 с помощью свинцовой прокладки 3 со свободными торцами 4. Перед измерением в разведенном положении поверхность 1 обезжиривают, а на поверхность 2 наносят тонкий слой машинного масла, Поверхности прокладки 3 также очищают и обезжиривают. Отклонения формы поверхностей 1 и 2 не превышают допусков, соответствующих И!! степени точности, что достигается строганием на обрабатывающих станках нормальной точности. Шероховатость этих же поверхностей не превышает по параметру Ra 1,6 мкм, что соответствует 8 квалитету на допуски размеров, ограничивающих поверхность. После размещения прокладки 3 между поверхностями 1 и 2 ее нагружают.

Далее облучают поверхность 2 ультразвуковым эхо-импульсным излучением от системы пьезокерамических датчиков, подключенных к ультразвуковому дефектоскопу. Поочередно включаясь в работу, датчики измеряют толщину прокладки в различных сечениях стыка, Сигнал, посланный датчиком, проходит до предварительно подготовленной поверхности 2 с нанесенным на нее слоем масла, далее проходит через слой ма.териала прокладки 3 до поверхности 1, отражается от нее и, проходя в обратном направлении, воспринимается тем же датчиком. По изменению времени прохождения сигнала измеряют толщину прокладки, а по толщине последней — величину контактных

40 напряжений. Для этого осуществляют тарировку излучения, Изменение времени прохождения сигнала на экране дефектоскопа отсчитывают по изменению расстояния между опорным сигналом и сигналом, отраженным от поверхности 2, По тарировочной кривой, построенной в координатах контактное напряжение — толщина слоя прокладки определяют искомую величину.

Построение тарировочной кривой осуществляют по нагружению прокладки пуансоном, имеющим форму и размеры опорной поверхности, равные соответствующим па раметрам датчиков. В рассматриваемом примере при исходной толщине прокладки

3, равной 4 мм, тарировку осуществляют при помощи толщины последней, равной 3,2 мм. В конечный момент нагружения толщина прокладки в ее центральном сечении составляет 1,3 мм, что по тарировочной кривой соответствует 1392,4 МН/м, при длине поверхностей 1 и 2, равной 80 мм. По окончании измерения прокладку 3 разгружают, поверхности 1 и 2 разводят и удаляют прокладку.

Преимущество предлагаемого способа измерения состоит в повышении точности определения распределения контактных напряжений в стыке за счет того, что измерение производят в нагруженном состоянии прокладки и определяют полную ее деформацию, состоящую из упругой и пластической составляющих., Использование предлагаемого способа измерения контактных напряжений между поверхностями позволит повысить точность измерения без удорожания работ, ускорить обработку результатов с возможностью использования для этого вычислительной техники, Формула изобретения

Способ измерения контактных напряжений между поверхностями, заключающийся в том, что между поверхностями размещают пластическую металлическую измерительную прокладку со свободными торцами, создают заданное сжимающее усилие и измеряют деформацию прокладки, по которой с учетом тарировочных данных, судят о величине контактных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения контактных напряжений в стыке, деформацию прокладки измеряют путем контроля ее толщины ультразвуковым эхоимпульсным методом в различных сечениях стыка в момент действия сжимающего усилия, 1763908

Составитель А.Харитонов

Техред М.Моргентал Корректор Н,Бучок

P еда кто р Г. Бел ьская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3451 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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