Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях

Е довательский разрушающих ачества матеПРЕДЕ НИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исслеинститут по разработке неметодов и средств контроля криалов(56) 1, Авторское свидетельство СССРй 1308890, кл, 0 01 М 29/04, 1987,2. Патент США М 4569229. кл. С 01 М29/00, 1987,3. Бобренко В,М., Ванчели М.С,и Куценко А,Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала-деталеймашин./Под.ред, А,В,Корнева. КишиневШтиинца, 1981, с,101, рис.49.(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕ ВРЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ(57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для определения механических Изобретение относится к нераэрушающим испытаниям ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля затяжки реэьбовых деталей.Известен способ определения механических напряжений (1), заключающийся в том, что возбуждают в ненагруженном контролируемом изделии упругие колебания, принимают эхо-сигналы и измеряют время их распространения, нагружают изделие и измеряют время распространения упругих волн и по измеренным временам определянапряжений в резьбовых соединениях, Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах. Пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗК в гайке (3) до и после затяжки, определяют мехайическое напряжение в шпильке (2) по формуле: о = ( т 1 - 1 о/ф 1 об )(Я/Ящ - 1 ), где 11 - время распространения УЗК после затяжки; 1 о - время распространения УЗК до затяжки: ф - акустоупругий коэффициент; а - конструкционный коэффициент; Я - общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки; Зш - площадь поперечного сечения шпильки. 1 ил,ют величину механических напряжений в изделии.Известен также способ измерения механических напряжений в болтах(2, заключающийся в том, что в контролируемом изделии создают внутренние искусственные отражатели. Возбуждают и принимают упругие колебания, отраженные от пары отражателей, определяют разность времени . распространения ультразвука,по которой рассчитывают величину внешних мехайических напряжений в зоне, ограничиваемой каждой парой отражателей.10 20 25 30 40 45 50 55 Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является ультразвуковой способ 33, заключающийся в том, что о механическом напряжении судят по изменению времени распространения ультразвуковых колебаний (УЗК), излучаемых и принимаемых пьезоэлектрическим преобразователем до и после приложения нагрузки, Измерение времени распространения ультразвуковых колебаний производят между торцами шпильки, для чего пьезоэлектрический преобразователь устанавливают на торец шпильки в ненагруженной области и определяют интегральное значение механического напряжения вдоль акустического пути.Данный способ может быть использован для контроля резьбовых деталей (шпилек), выполненных с соблюдением жестких требований к плоскопараллельности торцов и их неперпендикулярности к акустической оси, либо с предварительно изготовленными искусственными отражателями, и не может быть использован для контроля деталей с большим затуханием УЗК либо выполненных с отклонениями от требований,Целью изобретения является расширение области применения способа эа счет обеспечения возможности определения на пряжения втруднодоступных местах.Поставленная цель в ультразвуковомспособе определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающемся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени распространения ультразвука до и после приложения нагрузки. достигается тем, что возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения.На чертеже представлено устройство для измерения механических напряжений в реэьбовых соединениях. Устройство содержит разьемное соединение 1, стянутое первой резьбовой деталью 2, например шпилькой, и второй резьбовой деталью 3, например гайкой, на которой установлен пьезоэлектрический преобразователь 4,Для определения механического напряжения в шпильке пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения УЗК в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗ К в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле ош=( ) ( -- 1) о 1-т Я то а Я где 11 - время распространения УЗ К в гайке после затяжки;10 - время распространения УЗ К в гайке до затяжки;3 - акустоупругий коэффициент: а - конструкционный коэффициент; Я - общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки;Яш - площадь поперечного сечения шпильки,Использование предложенного способа дает возможность определения механических напряжений в реэьбовых соединениях сложной конфигурации, без предъявлен 1 я особых требований к их торцам и геометрическим размерам, а также без изготовления дополнительных отражателей.Формула изобретения Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающийся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени распространения ультразвука до и после приложения йагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах, возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения,1753399 Коррект дактор С.Кулакова. уска ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составител Техред М.М каз 2765 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж Дворниентал Подписноезобретениям и открытиямРаушская наб., 4/5