Машина испытательная силоизмерительная электрогидравлическая с расширенным диапазоном управления и измерения

Изобретение относится к метрологической технике - образцовым и рабочим средствам хранения, воспроизведения, передаче единицы силы к средствам измерения или испытываемых объектов (образцов). Машина состоит из силовой рамы, образованной основанием, поперечиной и колоннами, силового гидроцилиндра в основании сервогидравлической системы нагружения и измерения, пассивного и активного захватов (опор), к одному из них присоединены эталонные силоизмерительные средства, попеременно встраиваемые в систему, а к другому - силовозбудитель, блока управления, гидравлических и электрических линий соединений блоков и агрегатов машины. Эталонное силоизмерительное средство (ЭСИ) с максимальным верхним пределом измерений встроено в силовую раму, а ЭСИ с нижним минимальным пределом измерения через управляемый механический упор соединено со штоком широкоходового гидравлического арретира, связанного с поперечиной силовой рамы соосно со штоком управляемого механического упора. В режиме работы с максимальным верхним пределом измерения управляемый механический упор зафиксирован, а широкоходовой арретир открыт, а в режиме работы с нижним минимальным пределом измерения шток управляемого арретира расфиксирован, а управляемый механический упор зафиксирован. Технический результат: достижение требуемой высокой точности измерения как можно в максимально широком диапазоне нагружения и измерения. 1 ил.

 

Изобретение относится к метрологической технике - образцовым и рабочим средствам хранения, воспроизведения, передаче единицы силы к средствам измерения или испытываемых объектов (образцов).

Известные образцовые и испытательные машины осуществляют передачу единицы силы одного знака к средствам измерения - поверяемым динамометрам или к испытываемым на прочность образцам материалов. В метрологической практике хранения, воспроизведения и измерения единицы силы и механических (прочностных) испытаний образцов материалов и конструкций актуальной задачей является достижение требуемой высокой точности измерения как можно в максимально широком диапазоне нагружения и измерения. Более того, ряд НТД на методы испытаний основных строительных и машиностроительных материалов: цемента, бетона, стали, полимеров уже сформированы так, что обязательными стали механические испытания одного и того же образца в широком диапазоне измерения прикладываемых нагрузок, которые позволяют получить информацию о механических свойствах материалов от комплекса силовых воздействий: растяжения, сжатия, изгиба. Силовые воздействия при изгибе как минимум на порядок меньше чем при растяжении и сжатии. А при испытании ряда специальных аппаратов, например антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и коммуникаций АЭС типа Р-5, Р-10, Р-20, Р-50, Р-100, Р-170 и Р-450 тс отношение максимального значения измеряемых сил к минимальному превышает тысячи.

При построении единого нагружающего устройства с единой системой измерения силы и управление по ней нагруженном, с целью удовлетворения основному положению метрологии - сохранения единства условий испытаний, возникает конструктивное противоречие решения задач точного измерения и надежного управления нагруженном в около нулевой зоне, где электрические измерительные и управляющие сигналы с датчика силы по своей мощности соизмеримы или, хуже того, меньше мощности "шумов" в электрических измерительных управляющих цепях.

Сущность изобретения состоит в том, что эталонные силоизмерительные средства (ЭСИ) с максимальным верхним пределом измерений встроены в силовую раму, а ЭСИ с нижним минимальным пределом измерения через посредство управляемого механического упора соединены со штоком широкоходового гидравлического агрегата, связанного с поперечиной силовой рамы соосно со штоком управляемого механического упора, при этом в режиме работы с максимальным верхним пределом измерения управляемый механический упор зафиксирован, а широкоходовой арретир открыт, а в режиме работы с нижним минимальным пределом измерения шток управляемого арретира расфиксирован, а управляемый механический упор зафиксирован.

Машина состоит (см. прилагаемую схему) из силовой рамы, образованной основанием 1, поперечиной 2 и колоннами 3, соединяющими основание 1 и поперечину 2 через электрические датчики силы 4 растяжения-сжатия, защищенные от поперечных сил мембранами 5, податливыми в осевом направлении. В основании 1 смонтирован силовой цилиндр 6 со штоком 7 и активным захватом 8. В центральном отверстии поперечины 2 установлен корпус механического упора 9 со встроенным в него подвижным штоком - упором 10, установленным на антифрикационные устройства 11. К концу штока со стороны зоны нагружения машины прикреплен пассивный захват 12. Другой конец подвижного штока - механического упора 9 соединен через малый датчик силы 13 со штоком 14 широкоходового гидравлического арретира 15. Полости арретира 16 и 17, соединенные или разобщенные гидрораспределителем 18, заполняются рабочей жидкостью или освобождаются (при превышении допустимого давления) устройствами соответственно 19, 20 и 21.

Активный захват 8 соединен с основанием 1 датчиком - преобразователем линейных перемещений 22.

Нагружение производится с помощью гидропривода 23 и регулирующей гидроаппаратурой (сервоклапаном) 24.

Электрическую систему измерения и управления составляют: блок задания режимов нагружения и обратной связи 25 и блок 26 измерения сигналов эталонных средств измерения силы (ЭСИ), группы ЭСИ поз.4 и поз.13.

Конструкция машины и автоматизированные системы измерения и управления обеспечивают два режима.

Для реализации первого режима, т.е. определения усилия холостого хода гидроамортизатора упор в штоке 10 вынут, т.е. открыт. Широкоходовой гидравлический арретир зафиксирован в неподвижном состоянии переключением гидрораспределителя 18 в положение " Закрыт". В таком положении упора в штоке 10 и штока 14 арретира 15 системы измерения силы и управления по ней штоком 7 единственного силового цилиндра 6 работают от электрических сигналов малого эталонного средства силы 13, работающего в своем штатном диапазоне измерения нагрузок, т.е. в диапазоне мощностей электрических сигналов, достаточных для надежного управления и достоверного измерения.

Перевод системы измерения и управления в режимы больших нагрузок, на датчики силы 4 происходит в момент равенства максимального значения электрического сигнала малого датчика 13 значению электрического сигнала первой реперной точки нижнего диапазона измерения большого датчика (группе датчиков по поз. 4). Для чего распределитель (кран) 18 по команде системы управления, в соответствии с ее программным обеспечением переводится в положение «открыто». Полости 16 и 17 гидравлического арретира сообщаются, давление в них выравнивается в течение некоторого времени в зависимости от сопротивления регулируемого дросселя в кране, соответственно нагрузка (реакция) от пассивного захвата 12 переходит на механический упор в штоке 10. Таким образом, силовой контур: шток 7 силового цилиндра 6, датчик (большой) 4, активный 8 и пассивный 12 захваты с испытываемым объектом, шток 10 арретира 9, поперечина 2, колонны 3 и основание 1 замыкаются, и измерение нагрузки, и управление нагружением происходит по электрическим сигналам большого датчика (группы датчиков) 4.

Машина испытательная силоизмерительная электрогидравлическая с расширенным диапазоном управления и измерения, состоящая из силовой рамы, образованной основанием, поперечиной и колоннами, силового гидроцилиндра в основании сервогидравлической системы нагружения и измерения, пассивного и активного захватов (опор), к одному из них присоединены эталонные силоизмерительные средства, попеременно встраиваемые в систему, а к другому - силовозбудитель, блока управления, гидравлических и электрических линий соединений блоков и агрегатов машины, отличающаяся тем, что эталонное силоизмерительное средство (ЭСИ) с максимальным верхним пределом измерений встроено в силовую раму, а ЭСИ с нижним минимальным пределом измерения, через управляемый механический упор, соединено со штоком широкоходового гидравлического арретира, связанного с поперечиной силовой рамы соосно со штоком управляемого механического упора, при этом в режиме работы с максимальным верхним пределом измерения управляемый механический упор зафиксирован, а широкоходовой арретир открыт, а в режиме работы с нижним минимальным пределом измерения шток управляемого арретира расфиксирован, а управляемый механический упор зафиксирован.