Способ контроля упругих свойств сильфонов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик

<11 991204 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено13. 04. 81 (21) 3274110/18-.10 с присоединением заявки ¹â€” (23} Приоритет

Опубликовано 23.0183. Бюллетень № 3

Р М К з

G .01 Ь 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (%31УДК 531.787 (088. 8) Дата опубликования описания 2301.83 (72) Авторы изобретения

° И.H.Æèáàðåâà и Л.Е.Мисникова (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ СИЛЬФОНОВ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам контроля упругих свойств чувствительных элементов, а именно сильфонов. 5

8 настоящее время при производстве сильфонов контроль упругих свойств производится по их микротвердости(1 J.

Метод контроля микротвердости обла-тп дает большой погрешностью. Результаты трехкратного измерения микротвердости материала на гофрах сильфона в шлифе показывают, что величина микротвердости в одной и той же точке при каждом последующем измерении суще- ственно увеличивается. Эта погрешность, достигающая 6-9%, объясняется влиянием;подготовки шлифа перед каждым измерением, а именно нагартовкой при полировке материала, которая практически не лимитируется и приводит к увеличению твердости. В серийном производстве измерение микротвердости осуществляется не в шлифе, а на поверхности бортика сильфона в предварительно вырезанном образце небольшого размера. Для удобства измерений образец постукиванием выпрямляют, что также увеличивает его нагартовку.

Кроме того, существенным является вопрос, в каком месте сильфона производится измерение микротвердости.

Микротвердость вдоль гофр не одинако.ва, хотя закон изменения твердости повторяется от гофра к гофру. Микротвердость по борту значительно отли чается от микротвердости материала на вершинах гофр, определяющей практически упругие свойства сильфона.Однако рекомендовать измерение микротвердости по вершинам гофр нецелесообразно, так как подготовка (выравнивание) образца заведомо приведет к существенному искажению результата из-эа малого радиуса при вершине.

:Вследствие изложенного, контроль микротвердости по борту сильфона имеет еще большую погрешность.

Контроль упругих свойств материала сильфона (гистерезис, .смещение после воздействия перегрузочного давления) можно также производить по измерению разности его перемещений в прямом н обратном ходах при его нагружении равномерно распределенным давлением такой величины, чтобы ход сильфона был равен его ходу при работе в сильфонном измерительном уэлесистеме "Сильфон — пружина" f2).

991204

Осуществить такие измерения с надлежащей точностью, обеспечив герметизацию сильфона при больших величинах давлений (десятки атмосфер), крайне затруднительно. Использование же неразъемных соединений, как это имеет место в реальной конструкции, практически приводит к проверке упругих несовершенств всего измерительного узла .и в случае несоответствия контролируемых параметров заданным к непроизводительным затратам, связанным с забракованием дорогостоящей арматуры и со сборочнЫми. работами.

Целью иэобретеиия является опре. деление годности сильфонов для работы в измерительными узлах манометричес- 5

15 ких приборов .послй их сборки, т.е. для обеспечения т ебований к сильфонному измерител ному узлу по гисте резису и смещению после воздействия перегрузочного да ления. для этого необходимо выбрат такой критерий оценки сильфона, оторый характери, Зовал бы его упру ие несовершенства, был прост при проведении контроля

20 и дал бы возможность определять по- 25 грешности сильфон в путем измерения разности перемещений контролируемого сильфона в прямом и обратном ходе при одинаковой нагрузке.

Указанная цель; достигается тем, 30 что согласно способу контроля упругих свойств сильфонов, заключающемуся в определении разности перемещений в прямом и обратном ходе, контролируе° мый сильфон сжимают не менее чем на величину рабочего хода осевой силой, циклически не менее трех раз в течение 10-15 с за каждый цикл, выдерживают его в свободном состоянии после каждого цикла не менее 3-4 ча-, сов, затем проводят еще одно нагружение и по величине невозврата судят о годности сильфона.

На фиг, 1 схематически изображена установка для нагружения сильфонов; на фиг. 2 — график зависимости ползу- 45 чести сильфона от времени постоянного воздействия нагрузки; на фиг. 3график зависимости невозврата сильфо.на от количества циклов на фиг.4.график зависимости невозврата сильфо -50 на от времени его отдыха после каждого последующего нагружения осевой сжимающей силы; на фиг, 5 - зависимость между смещением сильфонного измерительного узла после воздейст- 55 вия перегрузочного давления и невозвратом самого сильфона после воздей,ствия на него осевой сжимающей силы.

В качестве метода оценки смещения щ сильфона после воздействия перегрузочного давления предлагается производить измерение невозврата после воздействия на него осевой сжимающей си-лой (фиг. 1). Как уже говорилось, это обусловлено, во-первых, тем, что нагружение давлением крайне затруднительно в случае воздействия больших давлений (десятки атмосфер) с точки зрения герметизации; во-вторых, схема нагружения сильфона сжимающей силой проще по сравнению со схемой нагружения его растягивающей силой и аналогична схеме работы системы

"Сильфон - поужина" в датчике, где сильфон за счет пружины находится в сжатом состоянии уже в условиях хранения (без воздействия на сильфои давления).

Величина воздействующей на сильфон осевой нагрузки должна быть таковой, чтобы.в сильфоне при этом возникали напряжения, равные напряжениям при воздействии перегрузочного давления, при котором ход, совершаемый сильфоном, несколько больше рабочего, так как при контроле упругих свойств сильфона целесообразно делать измерение того параметра, при оценке которого в сильфоне вознйкают наибольшие напряжения (или имеющие наибольшую величину), что облегчает проведение испытаний.

При определении невозврата сильфон 1 (фиг. 1) устанавливают в приспособление 2 и нагружают его осевой сжимающей силой 3. По индикатору часового типа 4 фиксируют начальное положение сильфона. После выдержки сильфона под нагрузкой в течение

10-15 с нагрузку снимают и по индикатору 4 определяют величину невозврата сильфона в первоначальное положение.

Указанное время выдержки сильфона под нагрузкой определено экспериментально на партии сильфонов из 15 штук, что показано на фиг, 2, где изображена зависимость ползучести сильфонов, т.е. изменение его длины под воздействием постоянной во времени нагрузки, от времени воздействия нагрузки.

Характерные кривые ползучести при ведены для пяти сильфонов, изменение длины которых за одно и то же время (одну минуту). находится в пределах от 25 до 2б0 мкм, что объясняется различием упругих свойств материала сильфонов.

Чем меньше величина полэучести .сильфона, тем меньше и время выдержки его под нагрузкой. Так, для сильфонов с полэучестью менее 100 мкм.— время их выдержки составляет не более

10 с.

Иэ приведенного графика следует, что для всех сильфонов время их выдержки под нагрузкой составляет 1015 с, т.е. после 10-15 с непрерывного воздействия нагрузки величина ползучести сильфона практически пос- тоянна.

991204

Экспериментально также установлено влияние количества циклов нагружения и времени отдыха сильфона на .величину его невозврата после воздей.ствия осевой нагрузки.

Как видйо иэ графика фиг. 3, на котором изображена зависимость вели- чины невозврата сильфона от количе.ства циклон нагружения, максимальный невозврат сильфона от воздействия осевой силы наблюдается после первого 1О цикла нагружения. С увеличением количества циклов нагружения величина невозврата сильфона уменыаается и после

3-го цикла практически ие изменяется к не зависит от ..числа последующих 15 циклон нагружейия. поэтоМу .для оценки упругих свойств

;материала скльфона путем определения невозврата и получения результатов измерений, неэавксиэаа(от числа. цик- 2О лов нагружений, сильфон предварительно должен быть подвергнут воздействию осевой нагрузки,- равной по величине

;предельной контролируемой в количэстse не менее трех циклов с отдыхом 25 сильфона после =каждого цикла в течение достаточно больщого времени, например в течение суток.

Вместе с тем, можно определить оптимальное время отиса сильфона пос- ЗО ле каждого последуюэээго его нагружения на основании данных, приведенных на графике фиг.4, изображающего зависимость невозврата снльфона после воздействия на него, осевой сжимающей силы от длительности отдыха сильфона в свободном состоянии .после каждого . цикла нагружения. Как видно кэ графиков, приведенных на фиг. 3 и 4, только с отдыхом скльфона после каждого из нагружений не менее 3-4 ч невозврат равен постоянной величине и характеризует для данной конструкции упругие свойства материала каждого конкретного образца скльфона.

Допустимая величина невозврата сильфона установлена на основании статистической .связи межщу смещением с нулевого положения сильфонного изме рктельного узла после воздействия на него перегрузочного давления и невозвратом самого сильфона после sosдействия íà aего осевой сжимающей силы.

Формула изобретения

Способ контроля упругих свойств сильфонов путем определения разности перемещений контролируемого скльфоиа в прямом и обратном ходе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью определения годности сильфонов для работы в измерительных узлах манометрических приборов после их сборки, контролируеваай сильфон сжимаот йе менее чем на величину рабочего хода осевой силой, циклически не менее трех раэ в течение 10-15 с за каждый цикл, выдерживают его в свободном состоянии после каждого цикла не менее 3-4 ч, затем проводят еще одно нагружение и по величине невозврата судят о годности скльфона, Источники информации, принятые во внимание прк экспертизе

1. Измерение микротвердости вдавливанием алмазным наконечником.

ГОС2 9450». 76.

2. Бурцев Е.О. Металлические силь фоны. Машгкз, 1963, r. 11.

991204

Х

Врвмя sa@paxu, час фюзи

ЗР 44 Ю

Набозбром, ики

ФжГ

ВЙИИПИ Заказ 111/56 Тираж 871 ° Подписное, Филиал ППП "Патент", г.Ултород,ул.Проектная,4