Устройство для измерения работыразрушения образцов материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„ 796709

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. ъ

G 01 Й 3/06

G 01й 3/30 (22) Заявлено 12.03.7 6 (21) 2339178/25-28 с присоединением заявки М

Гаоударетевииый комитет

СССР (23) Приоритет ло делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 1 5,01.81. Бюллетень М 2

Дата оаублнкования описания 25.01.81 (53) УДК 620. . 22(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. П. Фридман и Б. П. Фридман

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАБОТЫ

РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измеритель ной технике, используемой при испытаниях:йрочностных свойств материалов, в частности, при исследовании образцов материалов и изделий,,подвергаемых . ударному разрушению.

Известен копер для определения характеристики сопротивления стальных изделий ударным нагрузкам, в котором для регистрации работы разрушения образцов материалов испольэуетая опредето ление потери энергии копра после удара.

Изменение энергии производится по разнице скоростей маховика, скорость которого постоянна, и маховика, совершившего . удар. Разность скоростей определяется с помощью .механического устройства g1)

Недостатками указанного копра являются его сложность и низкая точность измерений.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство для :измерения работы разрушения образцов материалов, содержащее ротор2 ный копер с захватами для образца, тахогенератор и стрелочный индикатор 12).

Недостатком укаэанного устройства является малая скорость измерения, исключающая возможность его использования для высокопроизводительного контроля образцов материалов и иэделий в условиях многосерийного или поточного производства.

Цель изобретения — повышение скорости измерений.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство, содержащее роторный копер с захватамн для образца, тахогенератор и стрелочный индикатор, снабжено детектирующим элементом, двумя фильтрами, джрференциальным усилителем и реле с перекидным KoHTGKToM а тахогенератор через детектирующий элемент и перекидной контакт реле связан со входами фильтров, выходы фильтров подсоединены к соответствующим входам дифференциального усилителя, к выходу которого подключен стрелочный индикатор, а обмотка реле подключена к источнику питания через захваты, выполненные токопроводяшими и изолированными.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит . тахогенератор

1 переменного тока, ось ротора которого совпадает с осью ротора обслужит ваемого копра или связана с осью копра фрикционной передачей (не показаны).

Выходная обмотка 2 тахогенератора

1 одним из своих концов непосредственно соединена с общей точкой двух встречно включенных П-образных фильтров 3 и 4 (типа С С), потенциальные выходные клеммы которых гальванически соединены с симметричными входами дифферинциального усилителя 5 постоянного тока, нагруженного стрелочным индикатором 6, второй конец выходной обмотки 2 тахогенератора 1 через детектируюший элемент 7 соединен со средним контактом перекидной контактной группы 8 поляризованного реле 9, крайние контакты которого соединены с раздельными потенциальными входными клеммами упомянутой пары встречно включенных фильтров 3 и 4.

Питание обмотки реле 9 осуществляется через цепь 10, включающую испытуемый на ударный разрыв образец 11, закрепленный в токопроводяших изолироваванных захватах 12 и потенциометр 13 установки чувствительности от источника 14 питания всего устройства, а к выходам фильтров 3 и 4 подключены контакты двухполюсной кнопки 15.

Устройство работает следующим образом.

После установки и закрепления подлежащего исследованию образца 11 материала (например, отрезка проволоки) включается приводной двигатель роторного копра. По достижении ротором копра требуемого числа оборотов кратковременно нажимается кнопка 15. При этом происходит одновременный разряд выходных емкостей фильтров 3 и 4 и сброс их остаточных напряжений.

Перед подачей команды роторному копру на удар, через обмотку реле 9 течет ток, проходящий от источника 14 пита ия через по-,Йнциометр 13 и образец

11. Этому соответствует показанное на чертеже верхее положение якоря контактной группы 8 поляризованного реле 9, также заряд емкостных элементов фильтра 3 через детектирующий элемент 7 до

10 амплитудного значения переменного напряжения, генерируемого в обмотке 2 тахогенератора 1 в момент, предшествующий удару. Выходная емкость фильтра

3 заряжается при этом до генерируемого тахогенератором 1 напряжения, которое пропорционально угловой скорости вращения ротора копра в момент, не— посредственно предшествующий воздействию ударной части копра на испытуемый образец 11. Детектирующая цепь, составленная обмоткой 2 тахогенератора

1, детектирующим элементом 7 и элементами фильтра 3, скоммутированного контактами 8 поляризованного реле 9 в верхнем положении якоря этого- реле

J работая в режиме пикового детектора, своими накопительными элементами

"запоминает" исходную скорость вращения ротора копра перед ударным воздействием на подлежащий исследованию об.— разец 11.

На выходной емкости фильтра 3, не— посредственно приключенной к одной из входных клемм дифференциального усилителя 5 постоянного тока, фиксируется потенциал, отвечающий в опр еделенном

I масштабе угловой скорости исоответствуюшей ей исходной кинетической энергии роторной части копра перед ударным воэдествием на образец.

В течение короткого интервала времени, отвечающего импульсному воздействию ротора копра на образец, когда в процессе

Э5 растяжения образца 11 он проходит через стадии пропорциональной деформации, достигая пределов упругости и текучести, обмотка реле 9 находится под током, протекающим через образец 11, вплоть до момента, соответствующего полному разрушению (разрыву) испытуемого образца. При этом описанная детектируюшая цепь продолжает сохранять свое исходное состояние, которое предшествовало удару.

4Я

Несмотря на то, что в процессе ударного нагружения испытываемого образца

11 скорость ротора копра несколько снижается и соответственно падает уровень переменного сигнала, поступающего на

50 детектируюшнй элемент 7 с обмотки 2 тахогенератора 1, на протяжении интервала взаимодействия ударной части копра с исследуемым образцом напряжение, зафиксированное на выходной емкости фильтра 3 и отвечающее исходной энергии ротора копра (до соударения с образцом), сохраняется неизменным. Это связано с тем, что для уменьшающегося

S 7967 по уровню в процессе удара переменного напряжения на обмотке 2 тахогенератора

1, детектирующий элемент 7 сохраняет запертое состояние, обусловленное воздействием на этот элемент со стороны фильтра 3 более высокого запирающего постоянного напряжения, соответствующего ранее зафиксированной накопительными элементами фильтра 13 более высокой исходной скорости ротора копра. 30

В конце интервала взаимодействия испытуемого образца с ударной частью копра, то есть в момент разрыва образца 11, когда ротор в результате со-. противления образца разрушению теряет

15 часть своей исходной энергии и соответственно угловой скорости, происходит прерывание цепи питания поляризованного реле 9 и обеспечнввние его обмотки.

Происходящий при этом переброс якоря реле 9 прерывает ранее скоммутированную исходную цепь связи обмотки 2 и детектирующего элемента 7 с фильтром

3, замыкая через нижний по схеме элемент контактной группы 8 цепь связи обмотки 2 тахогенератора 1 и детектирующего элемента 7 со входом второго фильтра 4, параметры резистивного и емкостных элементов которого, так же как и у фильтра 3, обусловливают работу детектирующей цели, содержащей элементы 2, 7 и 8 и фильтр 4, в режиме пикового детектирования.

Сформированная непосредственно после разрыва образца 11 детектирующая 35 цепь, состоящая из обмотки 2 тахогенератора 1, детектирующего элемента 7, замкнувшихся нижьп х контактов группы

8, реле 9 и фильтра 4, фиксирует амплитудное:.значение переменного сигнала, Ю вырабатываемого твхогенервтором 1, сразу же после разрушения испытанного обрьэца 11.

На выходной емкости фильтра 4 создается при этом постоянный потенциал, 4$ пропорциональный угловой скорости ротора копра в момент, соответствующий разрыву исследуемого образца, когда скорость вращения ротора и отвечающая ей энергия ротора снижается относитель- SO но исходных значений этих параметров на велечины, определяемые работой разрушения образца.

Выходная емкость фильтра 4,запоминает", таким образом, конечную угловую скорость и энергию роторного копра, которые отвечают моменту разрыва образца, т.е. моменту завершения испытательного цикла.

09 6

Зафиксированный выходной емкостью фильтра 4 постоянный потенцйал, равный амплитудному значению переменного напряжения нв обмотке 2 тахогенератора в момент разрыва образца, в дальнейшем не изменяется, сохраняя первиЧно "запомненную" величину благодаря запиранию детектирующего элемента 7 постоянным потенциалом выходной цепи детектора, препятствующим отпиранию элемента 7 убывающим по уровню переменным входным сигналом.

Работа входных цепей дифференциального усилителя 5 в режиме микротоков, а также выполнение входных ступеней дифференциального усилителя 5 на электрометрических элементах практически полностью исключает какое-либо шунтирующее воздействие дифференциального усилителя 5 на режи.,м работы выходных емкостей фильтров 3 и 4.

В момент завершения испытательного цикла с выходных емкостей фильтров 3 и 4 на симметричный вход дифференциального усилителя 5 поступают два встречно действующих и потому вычитаюшихся, один из другого потенциала, первый из которых на выходе фильтра 3 отражает зафиксированную устройством цсходную скорость вращения роторного копра, предшествовавшую ударному нагружению образца, а второй на выходе фильтра 4 отражает в том же масштабе зафиксированную схемой коническую рабочую угловую скорость ротора копра, соответствующую моменту разрушения образца 11.

1(аждый иэ встречно действующих потенциалов на выходных емкостях фильтров 3 и 4 положительным полюсом приложен к общэй шине, а отрицательным— к раздельным клеммам симметричного входа дифференциального усилителя 5.

Разность выходных напряжений филь- тров 3 и 4, пропорциональная потере угловой скорости ротора копра за время удара и соответствующая части исходной энергии ротора, затраченной на работу разрушения испытываемого образца, после прохождения через дифференциальный . усилитель 5 вызывает отклонение стрел— ки индикатора 6, шкала которого отградуирована в единицах угловых или линейных скоростей.

При известных массе Ю и исходной скорости вращения ротора копра (угловой скорости и0 или линейной скорости

Ч. ) работа А разрушения образца по результатам замера разности начальной и

796709 или

А = 0) 5 Ь V(2 V„- Ь V) и .

A= м vÄ(aV).

При обычно устанавливаемых в процессе серийных испытаний заводских изделий определенных значениях исходной скорости роторного копра шкала стрелоч-, ного индикатора 6 может быть отградуирована непосредственно в единицах контролируемого параметра — a единицах 20 энергии, что исключает необходимость в каких-либо переводах единиц и пересчетных операциях, обеспечивая непосредственнск:ть и максимальную оперативность снятия показаний. 25

Приведение к нулю стрелочного индикатора 6 после снятия показаний и определения энергии разрушения осуществляется нажатием кнопки 15, разряжающей одновременно емкости обоих фильтров 30

3и4.

Снимая ограничения с диапазона изменения угловых скоростей ротора копра и с задаваемых скоростей протекания про-. цесса ударного разрушения, устройство

9 1 8 Подписное

61 60

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 конечной скоростей д V ротора легко определяется с помощью соотношения

A =0,5m v„ -0 sm(v„- дч)

8 случае относительной близости начальной и конечной скоростей ротора, работа разрушения исследуемого образца определяется из выражения обеспечивает полную автоматизацию процесса измерений, непосредственно выдаваемых показаний и максимальную оперативность контроля образцов мате5 риалов и иэделий как в процессе опытных лабораторных исследований, так и в условиях поточного многосерийного производства.

Формула изобретения

Устройство для измерения работы разрушения образцов материалов, содержащее роторный копер с захватами для образца тахогенератор. и стрелочный индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости измерений, оно снабжено детектируюшим элементом, двумя фильтрами, дифференциальным усилителем и реле с перекидным контактом, а тахогенератор через детектируюший элемент и перекидной контакт реле связан со входами фильтров, выходы фильтров подсоединены к соответствующим входам дифференциального усилителя, к выходу которого подключен стрелочный индикатор, а обмотка реле подключена к источнику питания через захваты, выполненные токопроводяшими и изолированными .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР

% 52182, кл. Су 01 М 3/30, 1946.

2. Авдеев Б. А. Испытательные машины и приборы. М., Машгиз, 1957, с. 131-133 (прототип).