Устройство для контроля прочности деталей конструкции

СОЮЗ СожтСНИХсоциАлистическихРЕСПУБЛИК ьв 4 С 01 М 3/32 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМпРи Гннт сссР(71) Ижный Филиал Всесоюзного научноисследовательского теплотехнического института им. Ф, Э. Дзержинского (72) В. Г. Канцедалов, В. А. Дорошенко, В, П, Самойленко, Л. Б, Новгородцева иВ. И. Кравченко(56) Авторское свидетельство СССР У 1348711, кл. С 01 И 3/32, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ КОНСТРУКЦИИ(57) Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов и элементов конструкций и может быть использовано для определения долговечЯО 1499171 А 1 ности конструкций. Цель изобретенияповышение точности за счет снижениявеличины мертвой эоны. Устройствосодержит образец-свидетельс концентратором напряжений, установленныйв отверстии конструкции 2. На его поверхности установлена пробка-волновод4, выполненная в виде конуса со сАерической вершиной. На боковой поверхности конуса устанавливаются с возможностью свободного перемещения ультразвуковые датчики 6, Положение ультразвуковых датчиков на боковой поверхности конуса позволяет регулироватьзону проэвучивания в образце-свидетеле и контролировать с большой точностью изменения параметров концентратора, 2 ил.(6) 2 Б 1 К,отсюда К 2 Б. 3Изобретение относится к областиисследования прочностных свойств материалов и элементов конструкций и может быть использовано для определениядолговечности конструкций.5Цель изобретения - повышение точности эа счет снижения величины мертвой эоны.На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на Фиг, 2 - схема расчетаположения датчика ультразвукового контроля,Устройство содержит образец-свидетель 1, установленный в конструкцию2, с нанесенным в нем концентраторомнапряжений в виде трещины 3. На свободном торце образца-свидетеля 1 установлена пробка-волновод 4 в видеусеченного конуса, вершина которого 20имеет поверхность. Зазор между пробкой-волноводом 4 и наружной поверхностью образца-свидетеля 1 заполнен иммерсионной средой 5. Датчик 6 ультразвукового контроля расположен с возможностью перемещения по поверхностиконуса. Пробка-волновод 4 размещенав бобышке 7, герметично закрепленнойна поверхности конструкции 2 с помощью переходной втулки 8. 30Устройство работает следующим образом.Устройство монтируют и размещаютв сквозном отверстии конструкции. Перемещают датчик 6 по образующей поверхности усеченного конуса пробкиволновода 4 и обеспечивают контрольразличных участков образца-свидетеля1 в плоскости, проходящей уерез егоось и образующую усеченного конуса, 40вдоль которой перемещается датчик 6.Изменяют плоскость контроля перемещением датчика вокруг усеченного конусаобразца-свидетеля,Согласно схеме расчета положениядатчика в координатах (х, у) дпя контроля деФекта в виде трещины, располагаемой на глубине Ь от внутреннеготорца образца-свидетеля ъ. ЬЬ + Й + у - (1,5 0 + й -- х)Сд Мхгде ед Ы - ;уЬ, 0- высота и диаметр образцасвидетеля соответственно;1, д - высота и диаметр цилиндрической части пробки-волновода соответственно; х, у - координаты центра датчикаультразвукового контроля наповерхности конуса;Ы - угол падения ультразвукового луча на цилиндрическуюстенку пробки-волновода илиобразца-свидетеля,При нормальном вводе ультразвукового луча в усеченный конус пробки-волновода 4 угол а можно оценить из требования контроля внутреннего торцаобразца-свидетеля при расположениидатчика 6 у нижнего основания усеченного конуса, т.е, когда у = О, ЬО,тогда из Формулы (1) следует, что В этом случае угол между образующей конуса и его нижним основаниемопределяется из выражения Для Фокусирования ультразвукового луча от датчика 6, расположенного у нижнего основания усеченного конуса (в данном начальном положении), луч направляют изнутри на сФерическую поверхность усеченного конуса пробкиволновода 4 под углом по отношению к вертикали, близким к с(, т.е. вдоль образующей конуса. Применяя Формулу сФерического зер- кала где Б - расстояние от источника доз еркала;- расстояние от зеркала до иэображения источника,Из Формулы (5) следует, что дляполучения действительного изображенияисточника при 2 ) О, 1499171Принимая численное значение Б, иэ равенства (6) определяют К, т.е. радиус кривизны сферической части верхнего основания усеченного кону:а.Перемещая датчик вдоль образующей конуса, т.е. изменяя Б, управляют глубиной фокусировки Г, которую рассчитывают по Формуле (5).10П р и м е р. На барабане котла ЗУЭТЭЦ ВТИ устанавливают образец-свидетель с пробкой-волноводом со следующими размерами: 1. 100 м; 1 = 55 мм;0 100 мм; д = 55 мм.15Из Формулы (2) находят тд=0,76, " 37.Принимая Б = 35 мм, из равенства (6) определяют значение К, К ( 2 Б, К = 65 мм.20Таким образом, радиус К кривизны сферической части верхнего основания усеченного конуса составляет 65 мм.Перемещая датчик вдоль образующей ко нуса, т.е. изменяя Б, управляют глубиной. Фокусировки Г, которую рассчитывают по формуле (5) при выполнении условия (6)Так,= 455 мм, что значительно 30 превышает высоту образца-свидетеля, т.е. устройство позволяет контролировать образец-свидетель по всей его высоте путем перемещения излучателя вдоль образующей конуса, а перемещение излучателя по окружности конуса вызывает вращение сфокусированного луча вокруг оси образца-свидетеля.Глубина прозвучивания нормальными к поверхности конуса излучателями по1 формуле (1) зависит от координат излучателя (х, у) относительно поверхности конуса: Ь0,76 х + у.В пробке-волноводе высота усеченного конуса выбрана 30 мм, т.е. у23 мм, Следовательно, Ь ,47 мм. Такая пробка-волновод позволяет детально двумя системами датчиков контролировать внутреннюю и наружную поверхности образца-свидетеля.Формула изобретенияУстройство для контроля прочности деталей конструкции, содержащее образец-свидетель с концентратором напряжений, закрепленную на нем своей торцовой поверхностью пробку-волновод и установленный на ее свободной торцовой поверхности ультразвуковой датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности за счет снижения величины мертвсй воны, свободная торцовая поверхность пробкиволновода 1 на которой с возможностью перемещения установлены ультразвуковые датчики, выполнена конической со сферическим скруглением, на котором с возможностью перемещения установлены ультразвуковые датчики.1499171Составитель И, Гринев Редактор О. Юрковецкая Техред М.Ходанич Корректор М. Самборская Заказ 4681/39 Тираж 789 Подписное ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101