Устройство для измерения и исследования тепловых потоков

,ЯО 1096551 А 3(59 С 01 И 25/58 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОтНРЫтИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 688872, кл. С 01 И 25/58, 1978(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ по авт.св. 9 688872, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит зубчатую рейку, установленную в направляющих основания, у которой один конец находится в зацеплении с шестерней, закрепленной черездатчик трения к нагревателю, а второй через тягу соединен с пальцем, установленным с возможностью радиального перемещения на маховике, соединенном с механизмом нагружения.Изобретение относится к устрой:твам, используемым при исследовании процесса теплообмена в теплоэнергетике, например в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах поршневого типа. для создания и измерения нестационарного периодического теплового потока, контактного давления и трения между контактирующими по 10 верхностями.По основному авт. св.В 688872 извест" но устройство, предназначеное для создания и измерения нестационарного теплового потока при контакте поверхностей под действием динамически при 15 ложенного давления. Это устройство состоит из механизма нагружения, представляющего собой профильныйкулачок, который перемещает холодильник с образцом до встречи со вторым образцом, закрепленным в нагревателе. При перемещении нагревателя сжимаются пружины с регулируемой затяжкой, обеспечивая необходимое давление межд поверхностями контакта образцовУст 5 ройство оснащено механизмом регулировки длительного контакта и электронной аппаратурой для регистрации контактного давления и температур в образцах с использованием тензодатчика и термопар Г 1 1.Недостатком известного устройства является невозможность создания и измерения нестационарного периодического теплового потока и контакт- З 5 ного давления между контактирующими поверхностями при их взаимном трении.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства 40 путем создания и измерения нестационарного периодического теплового потока, контактного давления и трения между контактными поверхностями при их знакопеременном перемещении. 15Указанная цель достигается тем, что в устройстве дополнительно установлена зубчатая рейка в направляющих основания, один конец которой находит 50 ся в зацеплении с шестерней, закрепленной через датчик трения к нагревателю, а второй конец через тягу соединен с пальцем, установленным с возможностью радиального перемещения на маховике, соединенном с механизмом55 нагружения.На фиг. 1 изображено устройство;на Фиг, 2 - вид А на Фиг, 1. Устройство состоит из механизма 1, нагружения, представляющего собой профильный кулачок, приводящий в воэвратно-по тупательное движение через датчик 2 давления, холодильник 3, в котором закреплен один образец 4. Второй образец 5 закреплен в нагревателе 6, который установлен в подшипниках корпуса 7 с возможностью вращения. Перемещение корпуса 7 в направляющих плиты 8 ограничено комплектом пружин 9, затяжка которых регулируется винтом 10. Нагреватель 6 через датчик 11 трения соединен с шестерней 12, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 13, которая установлена в направляющих основания 14, Второй конеп зубчатой рейки 13 через тягу 15 соединен с пальцем 16, который может перемещаться в радиальном направлении по маховику 17, приводимому во вращение от механизма 1 нагружения, Частота вращения профильного кулачка механизма 1 нагружения изменяется с помощью привода 18. Кеханиэм 19 регулировки длительности контакта позволяет перемещать плиту Я по направляющим основания 14. В образцах 4 и 5 на поверхностях контакта установлены поверхностные термопары, выводы которых через переключатель 20 и электронный усилитель 21 подключены к осциллографу 22, к которому также подключень. выводы от датчиков частоты перемещения 23 механизма 1 нагружения и частоты вращения 24 нагревателя 6. Регистрация контактного давления от датчика 2 и трения от датчика 11 осуществляется на осциллографе 22 с помощью тензоусилителя 25. Тепловойпоток через зону контакта создается электрическим нагревателем б срегулируемым источником питания и водяным холодильником 3 с регулируемым расходом и темперетурой воды, Передача. термо-ЗДС от термопар и питание токоМ нагревателя 6 осуществляется через токосъемное устройство. Для контроля стационарных температур образцов используется потенциометр 26.Устройство работает слелующим образом.Образец 4 установленный в холо)дильнике 3, привопится в возвратно- поступательное перемещение через датчик 2 давления от профильного кулачка механизма 1 нагружения с частотой,ид Я ВНИИПИТираж 82 аказ 381 Подписно Фиг. Г 3 10.96551 например, 20 Гц. Образец 5, установленный в нагревателе 6, с момента касания образцов препятствует движениюобразца 4 под действием пружин 9. установленных между корпусом 7 и плитой 8 С момента, когда усилие на контактных поверхностях становится большим усилия предварительной затяжки пружин 9, они начинают сжиматься и обе контактные поверхности движутся как одно целое ввиду перемещения нагревателя 6 вместе с коопчсом 7 го направляющим плиты 8. С этого момента и до момента размыкания контактных поверхностей поп15 воздействием нагрчзочного чстройства 1 через зонч контакта передается импчльс теплового потока, например. с амплитудой 10 Вт который 20м град2регулируется нагревателем 6 и холодильником 3. Одновременно с указанным перемещением образцов 4 и 5 в направлении движения механизма 1 нагружения, образец 5, установленный в нагревателе 6, приводится в кача- тельное движение от зубчатой рейки ,13, установленной в направляющих основания 14, Это выполняется с помощью тяги 15, соединяющей рейку 13 с пальцем 16, кдторый закреплен на маховике 17 и может перемещаться по нему в радиальном направлении для регулировки средней скорости и35 пути перемещения при качании образца 5 относительно образца 4, например, в диапазоне 5-12 м/с и 60-340 мм.Это соответствует величине пере-мещения порпневого кольца на40 большинстве транспортных двигателей. В результате при возвратно-поступательном перемещении и качательным движениям образцов 4 и 5 под действием механизма 1 нагружения и проти 45 водавлении пружин 9 создается заданное для каждого момента времени контактное давление и трение между поверхностями контакта образцов 4 и 5. Тепловое состояние образцов 4 и 5 и50 4величина теплового потока, передаваемого через зону контакта, контролируется с помощью термопар, установленных в образцах, Для этого поверхностные малоинерционные термопарыподключены через переключатель 20и электронный усилитель термо-ЭДС косциллографу 22. Стационарные термопары соединены с потенциометром 26,к которому могут также подключатьсяповерхностные термопары через переключатель 20. Контроль и регулировкаконтактного давления и силы трения наконтактных поверхностях образцов 4и 5 осуществляется с помощью датчиков2 и 11 тенэоусилителя 25 и осциллографа 22. Контроль и регулировкавзаимного перемещения образцов 4 и 5осуществляется с помоцью датчиков 24частоты перемещения. Длительностьконтакта может изменяться от 0 до длительности цикла за счет изменениямоментов соприкосновения и размыкания контактных поверхностей образцов4 и 5 путем перемещения плиты 8 понаправляющим основания 14 с помощьюмеханизма 19 регулировки длительностиконтакта. Контактное давление, например, 100 ИПа для каждого момента времени обеспечиваетсязатяжкой пружины9 винтом 10,Режим работы, конструкция, материал и технология изготовления контактных поверхностей образцов обеспечивает моделирование работы конкретныхдеталей,Предлагаемое устройство позволяетна образцах производить отработкутехнологии изготовления и конструктивного исполнения термонапряженныхдеталей ряда энергетических установок, для которых теплообмен и трениена контактных поверхностях имеетопределяющее значение, Полученные спомощью предлагаемого устройстварезультаты позволяют существенносократить затраты средств и времени,связанные с новым проектированием,отработкой технологии изготовления,испытанием и доводкой таких деталей. иал ППП "Патент", Ужгород, ул, Проектная, 4