Устройство для измерения работыразрушения образцов материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ796709 Союз СоветскнкСоциалистическихРеспубликС(22) Заявлено 12.03.7 6 (21) 2339179/25-28 с присоединением заявки Рй Гаоуиретвеииый комитет СССР(23) Приоритет ло делам изобретеиий и открытийОпубликовано 15.01,81, Бюллетень М 2 Дата оаублнкования описания 25.01.81(72) Авторы изобретения Б. П. Фридман и Б. П. Фридман Уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(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 изделийподвергаемых . ударному разрушению.Известен копер для определения характеристики сопротивления стальных изделий ударным нагрузкам, в котором для регистрации работы разрушения образцов материалов испольэувтая опредето ление потери энергии копра послеудара, Изменение энергии производится по разнице скоростей маховика, скорость которого постоянна, и маховика, совершившего . удар. Разность скоростей определяется с помощью механического устройства 111,Недостатками указанного копра являются его сложность и низкая точность измерений.Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устрой- ство для :измерения работы разрушения образцов материалов, содержащее ротор 2ный копер с захватами для образца, тахогенератор и стрвлочный индикатор 121.Недостатком укаэанного устройстваявляется малая скорость измерения,исключающая возможность его использования для высокопроизводительного контроля образцов материалов и иэделий вусловиях многосерийного или поточногопроизводства.Цель изобретения - повышение скорости измерений,Указанная цель достигается твм,чтопредлагаемое устройство, содержащее ро-торный копер с захватамн для образца, тахогенератор и стрелочный индикатор, снабженодетектирующим элементом, двумя фильтрами,джрфвренциальным усилителем и реле сперекидным контактом, а тахогенераторчерез детектнрующий элемент и перекидной контакт реле связан со входамифильтров, выходы фильтров подсоединенык соответствующим входам дифференциального усилителя к выходу которогоподключен стрелочный индикатор, а об мотка 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 обслужитваемого копра или связана с осью копра фрикционной передачей (не показаны).Выходная обмотка 2 тахогенератора 1 одним ю своих концов непосредственно соединена с общей точкой двух встречно включенных П-образных фильтров 3 и 4 (типа СС), 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 детектирующий 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 токопроводящих изолироваванных захватах 12 и потенциометр 13 установки чувствительности от источника 14 питания всего устройства, а к выходамфильтров 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 ротор- ного 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 черезпо-,Йнциометр 13 и образец 11. Этому соответствует показанное на чертеже верхее положение якоря контактной группы 8 поляризованного реле О, также заряд емкостных элементов фильтра 3 через детектирующий элемент 7 до1 О 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, непосредственно предшествующий воздействию ударной части копра на испытуемыи образец 11. Детектирующая цепь,составленная обмоткой 2 тахогенератора1, детектирующим элементом 7 и элементами фильтра 3, скоммутированногоконтактами 8 поляризованного реле 9в верхнем положении якоря этого релеЯработая в режиме пикового детектора,своими накопительными элементами"запоминает" исходную скорость вращения ротора копра перед ударным воздействием на подлежащий исследованию образец 11.На выходной емкости фильтра 3, непосредственно приключенной к одной извходных клемм дифференциального усилителя 5 постоянного тока, фиксируетсяпотенциал, отвечающий в определенноммасштабе угловой скорости исоответствующей ей исходной кинетической энергиироторной части копра перед ударным воэдествием на образец.В течение короткого интервала времени,отвечающего импульсному воздейсгвиюротора копра на образец, когда в процессе Э 5растяжения образца 11 он проходитчерез стадии пропорциональной деформации, достигая пределов упругости и текучести, обмотка реле 9 находится подтоком, протекающим через образец 11,вплоть до момента, соответствующегополному разрушению (разрыву) испытуемого образца, При этом описаннаядетектируюшая цепь продолжает сохранять свое исходное состояние, котороепредшествовало удару.4Несмотря на то, что в процессе ударного нагружения испытываемого образца11 скорость ротора копра несколько снижается и соответственно падает уровеньпеременного сигнала, поступающего на 50детектируюшнй элемент 7 с обмотки 2тахогенератора 1, на протяжении интервала взаимодействия ударной части копрас исследуемым образцом напряжение,зафиксированное на выходной емкостифильтра 3 и отвечающее исходной энергии ротора копра (до соударения с образцом), сохраняется неюменным. Это связано с тем, что для уменьшающегося5 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. 10В конце интервала взаимодействияиспытуемого образца с ударной частьюкопра, то есть в момент разрыва образца 11, когда ротор в результате со-.противления образца разрушению теряет15часть своей исходной энергии и соответственно угловой скорости, происходитпрерывание цепи питания поляризованногореле 9 и обеспечнвание его обмотки,Происходящий при этом переброс якоря реле 9 прерывает ранее скоммутированную исходную цепь связи обмотки 2 идетектирующего элемента 7 с фильтром3, замыкая через нижний по схеме элемент контактной группы 8 цепь связиобмотки 2 тахогенератора 1 и детектируюшего элемента 7 со входом второгофильтра 4, параметры резистивного иемкостных элементов которого, так жекак и у фильтра 3, обусловливают рабо- З 0ту детектирующей цели, содержащейэлементы 2, 7 и 8 и фильтр 4, в режиме пикового детектирования,Сформированная непосредственно после разрыва образца 11 детектирующая 35цепь, состоящая из обмотки 2 тахогенератора 1, детектирующего элемента 7,замкнувшихся кижах контактов группы8, реле 9 и фильтра 4, фиксирует амплитудное:.значение переменного сигнала, Ювырабатываемого тахогенератором 1, сразуже после разрушения испытанного обрьэца 11.На выходной емкости фильтра 4 создается при этом постоянный потенциал, 45пропорциональный угловой скорости ротора копра в момент, соответствующийразрыву исследуемого образца, когдаскорость вращения ротора и отвечающаяей энергия ротора снижается относительно исходных значений этих параметровна велечины, определяемые работой разрушения образца.Выходная емкость фильтра 4 ,запоминает", таким образом, конечную угловую 55скорость и энергию роторного копра, которыеотвечают моменту разрыва образца, т,е.моменту завершения испытательногоцикла,09 6Зафиксированный выходной емкостьюфильтра 4 постоянный потенцйал, равный амплитудному значению переменногонапряжения на обмотке 2 тахогенераторав момент разрыва образца, в дальнейшемне изменяется, сохраняя первиЧно "запомненную" величину благодаря запиранию детектирующего элемента 7 постоянным потенциалом выходной цепи детектора, препятствующим отпиранию элемента 7 убывающим по уровню переменнымвходным сигналом.Работа входных цепей дифференциального усилителя 5 в режиме микротоков,а также выполнение входных ступенейдифференциального усилителя 5 на электрометрических элементах практическиполностью исключает какое-либо щунтирующее воздействие дифференциальногоусилителя 5 на режи.,м работы выходныхемкостей фильтров 3 и 4.В момент завершения испытательногоцикла с выходных емкостей фильтров 3и 4 на симметричный вход дифференциального усилителя 5 поступают двавстречно действующих и потому вычитаюшихся, один из другого потенциала, первый из которых на выходе фильтра 3отражает зафиксированную устройствомцсходную скорость вращения роторногокопра, предшествовавшую ударному нагружению образца, а второй на выходефильтра 4 отражает в том же масштабезафиксированную схемой коническуюрабочую угловую скорость ротора копра,соответствующую моменту разрушенияобразца 11,1(аждый иэ встречно действующихпотенциалов на выходных емкостях фильтров 3 и 4 положительным полюсом приложен к общэй шине, а отрицательным -к раздельным клеммам симметричноговхода дифференциального усилителя 5.Разность выходных напряжений филь-тров 3 и 4, пропорциональная потереугловой скорости ротора копра за времяудара и соответствующая части исходнойэнергии ротора, затраченной на работуразрушения испытываемого образца, после прохождения через дифференциальныйусилитель 5 вызывает отклонение стрел -ки индикатора 6, шкала которого отградуирована в единицах угловых или линейныхскоростей.При известных массе п 1 и исходнойскорости вращения ротора копра угловой скорости Ж или линейной скоростиЧ.1) работа А разрушения образца по результатам замера разности начальной и796709 или А= 0,5 ь И,2 ч-дУ)и. 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 - в единицах 20 энергии, что исключает необходимость в каких-либо переводах единиц и пере- счетных операциях, обеспечивая непосредственнссть и максимальную оперативность снятия показаний. 2Приведение к нулю стрелочного индикатора 6 после снятия показаний и определения энергии разрушения осуществляется нажатием кнопки 15, разряжающей одновременно емкости обоих фильтров 30 3 и 4.Снимая ограничения с диапазона изменения угловых скоростей ротора копра и с задаваемых скоростей протекания про-. цесса ударного разрушения, устройство З 918 Подписное 61 60 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7конечной скоростей д Ч ротора легкоопределяется с помощью соотношенияА = о, 5 п ч- о бе ( ч- д ч) В случае относительной близости начальной и конечной скоростей ротора, работа разрушения исследуемого образца определяется из выражения обеспечивает полную автоматизацию процесса измерений, непосредственно выдаваемых показаний и максимальнуюоперативность контроля образцов матеЗ риалов и иэделий как в процессе опытныхлабораторных исследований, так и в условиях поточного многосерийного производства.Формула изобретенияО Устройство для измерения работыразрушения образцов материалов, содержащее роторный копер с захватами дляобразца тахогенератор. и стрелочныйиндикатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения скоростиизмерений, оно снабжено детектирующимэлементом, двумя фильтрами, дифференциальным усилителем и реле с перекидным контактом, а тахогенератор черездетектирующий элемент и перекиднойконтакт реле связан со входами фильтров, выходы фильтров подсоединены ксоответствующим входам дифференциального усилителя, к выходу которого подключен стрелочный индикатор, а обмоткареле подключена к источнику питаниячерез захваты выполненные токопроводящими и изолированнымиИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР