Способ контроля упругих свойств сильфонов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик 11991204(22) Заявлено 13,04,81 (21) 3274110/18-.10с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 23,0183. Бюллетень Но 3 РМ К з С 01 Ь 27/ОО Государственный комитет сссР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 230183(54) спосов контРоля упРугих свойств сильфонов Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам контроля упругих свойств чувствительных элементов, а именно сильфонов. 5В настоящее время при производстве сильфонов контроль упругих свойств производится по их микротвердости 113.р Метод контроля микротвердости облаО 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 иэмереЬий образец постукиванием выпрямляют, что также увеличивает его нагартовку.30 Кроме того, существенным являетсявопрос, в каком месте сильфона производится измерение микротвердости,Микротвердость вдоль гофр не одинако.ва, хотя закон изменения твердостиповторяется от гофра к гофру, Микротвердость по борту значительно отличается от микротвердости материала навершинах 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"эамалого радиуса при вершине.:Вследствие изложенного, контрольмикротвердости по борту сильфонаимеет еще большую погрешность,Контроль упругих свойств материала сильфона (гистерезис, смещениепосле воздействия перегрузочного давления) можно также производить поизмерению разности его перемещенийв прямом и обратном ходах при егонагружении равномерно распределеннымдавлением такой величины, чтобы ходсильфона был равен его ходу при работе в сильфонном измерительном узлесистеме фСильфон - пружина" (2).Осуществить такие измерения с надлежащей точностью, обеспечив герметизацию сильфона прй 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 иэобретейия являетсяопре.деление годности сильфонов для работы в измерительныМ узлах манометричес15 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 погрешности сильфонв путем измеренияразности перемещений контролируемогосильфона в прямом и обратном ходепри одинаковой нагрузке.Указанная цель; достигается тем, 30что согласно способу контроля упругихсвойств сильфонов, заключающемуся вопределении разности перемещений впрямом и обратном ходе, контролируе мый сильфон сжимают не менее чем навеличину рабочего хода осевой силой,циклически не менее трех раз в течение 10-15 с за каждый цикл, выдерживают его в свободном состояниипосле каждого цикла не менее 3-4 ча-,сов, затем проводят еще одно нагружение и по величине невозврата судят огодности сильфона,На фиг, 1 схематически изображенаустановка для нагружения сильфонов;на фиг, 2 - график зависимости ползучести сильфона от времени постоянноговоздействия нагрузки; на Фиг. 3 график зависимости невозврата сильфо.на от количества циклов на Фиг.4.график зависимости невозврата сильфо на от времени его отдыха после каждого последующего нагружения осевойсжимающей силы; на Фиг, 5 - зависимость между смещением сильфонногоизмерительного узла после воздейст- .55вия перегрузочного давления и невозвратом самого сильфона после воздей,ствия на него осевой сжимающей силы. В качестве метода оценки смещения ц) 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, чтонагружение давлением крайне затруднительно в случае воздействия большихдавлений (десятки атмосфер) с точкизрения герметизации; во-вторых, схема нагружения сильфона сжимающей силой проще по сравнению со схемой нагружения его растягивающей силой ианалогична схеме работы системыфСильфон - поужина" в датчике, гдесильфон за счет пружины находится всжатом состоянии уже в условиях хранения (без воздействия на сильфоидавления).Величина воздействующей на сильФон осевой нагрузки должна быть таковой, чтобы.в сильфоне при этомвозникали напряжения, равные напряжениям при воздействии перегрузочногодавления, при котором ход, совершаемый сильфоном, несколько больше рабочего, так как при контроле упругихсвойств сильфона целесообразно делатьизмерение того параметра, при оценкекоторого в сильфоне вознйкают наибольшие напряжения (или имеющие наибольшую величину), что облегчаетпроведение испытаний.При определении невозврата сильфон 1 (Фиг. 1) устанавливают в приспособление 2 и нагружают его осевойсжимающей силой 3. По индикатору часового типа 4 фиксируют начальноеположение сильфона. После выдержкисильфона под нагрузкой в течение10-15 с нагрузку снимают и по индикатору 4 определяют величину невозврата сильфона в первоначальное положение.Указанное время выдержки сильфонапод 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, изменениедлины которых за одно и то же время(одну минуту) находится в пределахот 25 до 2 б 0 мкм, что объясняетсяразличием упругих свойств материаласильфонов.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 более10 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 величинаползучести сильфона практически пос-тоянна.Экспериментально также установлено влияние количества циклов нагружения и времени отдыха сильфона на .величину его невозврата после воздей.ствия осевой нагрузки.Как видко иэ графика Фиг. 3, на котором изображена зависимость величины невозврата силь 4 юна от количе.ства циклон нагруженкя, максимальный невозврат сильфона от воздействия осевой силы наблюдается после первого 1 ф 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, независимых от числа цик О лов нагружений, скльфон предварительно должен быть одвергнут воздействию осевой нагрузки, равной по величине ;предельной контролируемой в колкчэстве не менее трех циклов с отдыхом 25 силь 4 юна после каждого цикла в течение достаточно больщого времени, например в течение суток,Вместе с тем, можно определить оптимальное время отдыха сильфона пос- :щ ле каждого последуювээго его нагружения на основании данных, приведенных на графике Фиг.4, изображающего зависимость невозврата снльфона после воздействия на него, осевой сжимающей 35 силы от длительности отдыха сильфона в свободном состоянии .после каждого . цикла нагруженкя. 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 силь 4 юна после воздействия на него осевой сжимающей силы.формула изобретенияСпособ контроля упругих свойствсильфонов путем определения разностиперемещений контролируемого скльфонав прямом и обратном ходе, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюопределения годности сильфонов дляработы в измерительных узлах манометрических приборов после их сборки,контролируеиай силь 4 юн сжимаот йе менее чем на величину рабочего ходаосевой силой, циклически не менеетрех раэ в течение 10-15 с за каждыйцикл, выдерживают его в свободном.состоянии после каждого цикла не менее 3-4 ч, затем проводят еще однонагружение и по величине невозвратасудят о годности силь 4 юна.источники информациипринятые во внимание прк экспертизе1. Измерение микротвердости вдавливанием алмазным наконечником,ГОС 2 9450. 76,2. Бурцев Е.О. Металлические сильфоны. Машгиз, 1963, г, 11.991204 ип иал ППП фпатенте, г,Ужгород,ул,проектная м яадВрзкю,фагЗ