Установка для испытаний образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом

.10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-исследовательского института имени Ф,Э.Дзержинского(56) Борэдыка А.М, Методы горячих механических испытаний металлов.М.: Металлургиздат, 1962, с.319, рис.286.Там же, с.143, рис 4. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ С НАГРЕВОМ(57) Изобретение относится к испытаниям образцов на длительную прочность и позволяет повысить производительность путем обеспечения режимов теплового и механического нагружений, ступенчатого нагружения образца грузами, плавного приложения нагрузки к образцу, а также дозирования в автоматизированном режиме механической нагрузки, В нагревательной камере в захватах размещается испытуемый образец, Последовательность и ре",кимы испытания образцаобеспечиваются с помощью узла нагрузки в виде гидроцилиндра, установленной на нем муфты с системой рычагов с грузами и соединенного с этой муфтой электропривода. Температуру в нагревательной камере устанавливают эадатчиком температуры, а поддержание необходимой температуры обеспечивается с помощью датчика и регулятора температуры. При растяжении образца с помощью узла нагрузки линейные перемещения устанавливают с помощью задатчика линейных перемещений, а опрос системы о величине линейных перемещений - с помощью датчика линейных перемещений. Скорость деформации образца устанавливается ф и регулируется задатчиком скорости деформации, регулятором и датчиком. Непосредственно линейное перемещение С н скорость деформации образца приа заданной температуре обеспечивается с помощью перепускного трубопровода с размещенными в нем клапанами и электропривода. Работой клапанов и электропривода по программе испытания управляет соединенная с ниИи система в виде задатчика и датчика линейных перемещений, задатчика и сдатчика скорости деформации, регулятора скорости деформации, блока за-. держки времени, блока И, второго э- датчика температуры и позиционного ре гулятора температуры с датчиком. 1 ил.12215 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для длительных испытаний образцов при растяжении с нагревом, и может быть использовано в теплоэнергетике и металлургической промышленности при термических испытаниях металлов.Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения режимов теплового и механического нагруО жений, ступенчатого нагружения образца грузами, плавного приложения нагрузки к образцу, а также дозирования в автоматизированном режиме механической нагрузки. 1На чертеже показана установка,общий вид.Установка для испытаний образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом содержит основание 1, 20 на котором размещена нагревательная камера 2 с элементом 3 нагрева, траверсой 4 и датчиками 5 и 6 температуры. В камере 2 установлены два захвата 7 и 8, в которых размещается 25 испытуемый образец 9. Захват 7 закреплен в подшипниковой опоре 10, которая установлена на траверсе 4. Захват 8 соединен с узлом нагружения, выполенным в виде гидроцилиндра 11 с двухсторонним штоком 12 перепускного трубопровода 13, который соединяет полости 14 и 15 гидроцилиндра 11. В трубопроводе 13 последовательно установлены регулировочный и отсечной клапаны 16 и 17. На гидроцилиндре 11 закреплены обойма 18 с муфтой 19, направляющие пальцы 20. Муфта 19 имеет шестерню 21 и рычаги 22. На штоке 12 распо- ф ложена ступица 23 с подшипником 24, который размещен в корпусе 25. Корпус 25 имеет нажимной диск 26. На муфте 19 и диске 26 корпуса 25 шарнирно установлены рычаги 27 и 28, ко- ф 5 торые также шарнирно соединены между собой. В месте соединения рычагов 27 и 28 установлены грузы 29. Рычаги 27 и 28 с помощью пружины 30 соединены с рычагами 22 муфты 19, На И основании 1 установлен электропривод 31 с валом 32, на котором закреплена шестерня 33, связанная с шестерней 21 муфты 19. На основании 1 также установлены датчик 34 линей- Я ных перемещений и датчик 35 скорости деформации, которые связаны со штоком 12 гидроцилиндра 11, Дат 36 1чик 34 линейных перемещений связантакже с задатчиком 36 линейных перемещений. Регулировочный клапан 16 и отсечной клапан 17 снабжены испольнительными механизмами 37 и 38.Исполнительный механизм 37 клапана 16 имеет линию 39 обратной связи, первый и второй входы 40 и 41, а исполнительный механизм 38 отсечного клапана 17 имеет линию 42 обратной связи, первый и второй входы 43 и 44.На силовых элементах (не показаны), размещенных на основании 1, закреплены первый коммутатор 45 с первым, вторым и третьим контактами 46, 47 и 48, второй коммутатор 49 также с первым, вторым и третьим контактом 50, 51 и 52.Датчики 5 и 6 температуры, которые информируют о состоянии температуры в нагревательной камере 2 соединены: датчик 5 с регулятором 53 температуры, который соединен с первым задатчиком 54 температуры и первым блоком 55 питания, а первый блок 55 питания связан с элементом 3 нагрева камеры 2; датчик 6 температуры соединен с позиционным регулятором 56 температуры, который связан с вторым задатчиком 57 температуры. Позиционный регулятор 56 имеет два выхода: первый выход 58 и второй выход 59.Первый выход 58 позиционного регулятора 56 температуры через второй контакт 47 первого коммутатора 45 соединен с первым входом 43 исполнительного механизма 38 отсечного клапана 17, а второй выход 59 позиционного регулятора 56 температуры через третий контакт 48 первого коммутатора 45 соединен с вторым входом 44 ис- полнительного механизма 38 отсечного кпапана 17. Первый вход 43 исполнительного механизма 38 через первый .контакт 46 первого коммутатора 45 соединен с вторым блоком 60 питания, который через первый контакт 50 второго коммутатора 49 в свою очередь соединен с вторым входом 41 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16. Второй вход 41 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16 через второй контакт 51 второго коммутатора 49 соединен с первым выходом 61 регулятора 62 скорости деформации, второй вход 63 которого связан с датчиком 355 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 скорости деформации. Второй выход 64регулятора 62 скорости деформациисоединен через третий контакт 52 второго коммутатора 49 с первым входом40 исполнительного механизма 37 регулировочного клапана 16. Второй выход 64 регулятора 62 скорости деформации соединен с блоком 65 задержкивремени через его выход 66, Блок 65задержки времени имеет первый 67 ивторой 68 входы.Лля осуществления алгоритма технологического процесса испытания на силовых элементах (не показаны), размещенных на основании 1, закрепленыблок 69 И, который имеет первый вход70, второй вход 71, третий вход 72,четвертый вход 73 и выход 74. Выход74 блока 69 И соединен с пусковым блоком 75, который связан с электроприводом 31.Первый вход 70 блока 69 И соединенс вторым входом 68 блока 65 задержкивремени и с линией 42 обратной связи исполнительного механизма 38 отосечного клапана 17. Первый вход 67 блока 65 задержки времени соединен)с третьим входом 72 блока 69 И, Второй вход 71 блока 69 И соединен с датчиком 34 линейных перемещений и с первым коммутатором 45 и с вторым коммутатором 49. Четвертый вход 73 блока69 И соединен с линией 39 обратнойсвязи испольнительного механизма 38регулировочного клапана 16. Регулятор 62 скорости деформации соединенс задатчиком 76 скорости деформации.Установка работает следующим образом.В исходном положении для осуществления программы испытаний задатчиками 54, 57, 76 и 36 задаются температура, скорость деформации, величиналинейного перемещения образца 9 ивключаются регуляторы 53, 56 и 62.С датчика 34 линейных перемещений доокончания программы испытаний, заданной задатчиком 36 линейных перемещений, поступает сигнал на второйвход 71 блока 69 И и на коммутаторы45 и 49 сигналов, последние замыкают контакты 47, 48, 52 и 51 и размыкают контакты 49 и 50, грузы 29 стя-нуты пружинами 30, а нажимной диск26, связанный с рычагами 27 и 28, находится в крайнем положении, обусловленном натяжением пружин 30.Для нагрева образца 9 в камере 2до заданной температуры задатчиком 54 включается регулятор 53, которыц Формирует и выдает сигнал на блок 55 питания, последний включает элемент 3 нагрева.При достижении заданной температуры в нагревательной камере 2 с датчи-, ка 6 температуры поступает сигнал к позиционному регулятору 56, последний с первого выхода 58 через контакт 47 коммутатора 45 сигналов выдает сигнал на включение исполнительного механизма 38, который полностью открывает отсечной клапан 17 на перепускном трубопроводе 13, после чего испольнительный механизм 38 отключается, После отключения исполнительного механизма 38 последний формирует выходной сигнал через линию 42 обратной связи на первый вход 70 блока 69 И и на вход 68 блока 65 задержки времени, последний формирует и выдает сигнал на исполнительный механизм 37 регулировочного клапана 16, проходное сечение которого открывается на величину, соответствующую времени задержки блока 65. При открытии клапана 16 исполнительный механизм 37 формирует и выдает сигнал через линию 39 обрат-ной связи на четвертый вход 73 блока 69 И.По истечении времени задержки блок 65 отключает исполнительный механизм 37, одновременно с первого выхода 67 блок 65 задержки времени выдает сигнал на третий вход 72 блока 69 И. В результате поступления всех четырех сигналов на выходы блока 69 И последний формирует и выдает сигнал на включение пускового блока 75 электропривода 31. При включении электро- привода 31 начинает вращаться вал 32 и шестерня 33, находящаяся в зацеплении с шестерней 21 на муфте 19, в результате чего муфта 19 также начинает вращаться в обойме 18, закрепленной на гидроцилиндре 11. Муфта 19 передает вращательное движение рычагам 27 и 28, грузам 29, нажимному диску 26. В результате вращательного движения появляется центробежная сила инерции грузов 29. Пс 1 д действием центробежной силы грузы 29 расходятся, удаляясь от оси вращения, растягивают пружины 30 и поворачивают рычаги 27 и 28, при этом рычаги 27 и 28 сближаются друг с другом.Центробежная сила грузов 29 воздействует на рычаги 27 и 28 и пере2215 При достижении заданной задатчиком 36 величины линейного перемещения образца 9 с датчика 34 линейных перемещений поступает сигнал на второй вход 71 блока 69 И и входы коммутаторов 45 и 49 сигналов, при этом 5мещает вдоль оси гидроцилиндра 11рычаги 27, вместе с которыми получает линейное перемещение по оси гидроцнлиндра 11 нажимной диск 26, Нажимной диск 26 воздействует на под 5шипник 34 и через него на ступицу 23,жестко закрепленную на штоке 12, иперемещает в осевом направлении шток12 в гидроцилиндре 11.Так как направляющие пальцы 20препятствуют повороту ступицы 23 относительно оси гидроцилиндра 11,ступица 23 не может вращаться вокругоси, а получает только поступательное линейное перемещение в осевомнаправлении. Шток 12 при перемещениипередает усилие захвату 8 и растягивает образец, который закреплен взахвате 7. В момент приложения наг.рузки захват 7 самоустанавливается 20,в подшипнике 10, размещенном на траверсе 4. При движении штока 12 жидкость в гидроцилнндре 11 перетекаетчерез полностью открытый отсечнойклапан 17 и частично приоткрытый регулировочный клапан 16 по перепускному трубопроводу 13 иэ полости 14 вполость 15Движение штока 12 контролируется датчиком 35 скорости деформации и датчиком 34 линейных перемещений,При отклонении скорости деформации образца 9 от заданного задатчиком 76 значения с датчика 35 скорости деформации поступает сигнал навторой вход 63 регулятора 62 скорости деформации, который сравниваетсяс заданным, и в случае отклонения величины сигнала от заданного с первого или второго выходов 61 или 64 регулятора 62 поступает сигнал черезконтакты 52 и 51 коммутатора 49 сигналов соответственно на первый илина второй входы 40 или 41 исполнительного механизма 37, что соответствует открытию или закрытию регулировочного клапана 16. Процее регулирования скорости деформации образца 9 осуществляется регулятором 62 посигналам датчика 35 до окончания про-ограммы испытаний, заданной задатчиком 36 линейных перемещений,36 Ьв коммутаторах 45 и 49 сигналов контакты 47, 48, 52 и 51 размыкаются, а контакты 46 и 50 замыкаются и через них от блока 60 питания поступают на. закрытие клапанов 17 и 16 через вторые входы 44 и 41 исполнительных механизмов 38, 37 и одновременно с блока 69 И снимается сигнал на выходе пускового блока 5, который отключает электропровод 31, при этом вал 32, шестерня 33, шестерня 21 и муфта 19 останавливаются и центробежная сила грузов 29 становится равной нулю.Под действием пружин 30 грузы 29 сближаются и становятся в исходное положение, а рычаги 27 и 28 так же возвращаются в исходное положение вместе с нажимным диском 26.Так как клапаны 16 и 17 закрыты, переток жидкости чз полостей 14 и 15 гидроцилиндра 11 по перепускному трубопроводу 13 прекращается и шток 12 останавливается в положении, соответствующем окончанию первоначального режима испытаний, заданного задатчиком 34 линейных перемещений.тПри переходе на новый режим испытаний эадатчиком 54, 57, 76 и 36,меняется программа и процесс испытаний образца 9 повторяется.еВ процессеиспытаний образца 9 вслучае отклонения температуры в нагревательной камере 2 от заданнойс датчика 57 температуры поступаетсигнал на вход регулятора 56, последний выдает с второго выхода 59сигнал через контакт 48 коммутатора 45 сигналов на второй вход 44исполнительного механизма 38, который закрывает отсечной клапан 17.Одновременно после закрытия клапана 17 с выхода исполнительного механизма 38 через линию 42 обратнойсвязи снимается сигнал с входа 68блока 65 задержки времени и первоговхода 70 блока 69 И,В результате снятия входных сигналов блок 65 задержки времени спервого выхода 67 снимает сигнал стретьего входа 72 блока 69 И.В результате отсутствия входныхсигналов на первом и третьем входах70 н 72 блока 69 И последний формирует и снимает сигнал с пусковогоблока 75, который отключает электропровод 31. После достижения заданнойтемпературы в нагревательной камере 2 вновь открывается клапан 17 ивключается электропривод 31. 11 риразрыве образца 9 по окончании испытания столб жидкости в полости 14гидроцилиндра 11 препятствует быстрому отрыву и. движению разрушенногообразца, этим самым обеспечиваетсябезударная работа установки при разрывах образцов. Формула из обретения 1 О 20 30 Установка для испытания образцов на длительную прочность при растяжении с нагревом, содержащая основание, размещенную на нем нагревательную камеру, установленные в камере два захвата, соединеннный с одним из захватов узел нагружения, регулятор температуры с датчиком, связанный с узлом нагружения датчиклинейных перемещений и блок питания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения производительности, узел нагружения выполнен в виде гидроцилиндра с двухсторонним што- . 25 ком и соединяющим полости гидроцилиндра перепускным трубопроводом с последовательно установленными в нем регулировочным и отсечным клапанами, закрепленной на гидроцилиндре обоймы с муфтой, расположенной на штоке ступицы с подшипником, шарнирно установленных на муфте и корпусе подшипника и подпружиненных относительно муфты рычагов с грузом,установленно 35 .го на основании элсктропривода,кинематически связанного с муфтой, установка снабжена датчиком скорости деформа-.ции, соединенным с одной из сторон штока гидроцилиндра, исполнительными механизмами регулировочного и отсечного клапанов, каждый из которых имеет линию обратной связи, двумя коммутаторами, Каждый с тремя контактами, блоком задержки времени задать 45 чиком скорости деформации, соединенным с регулятором скорости деформации, блоком И, соединенным с выходом блока И и электроприводом пусковьсч блоком электроприцода, задатчиком линейных перемещений, соединенным с датчиком линейных перемещений, вторым блоком питания, соединеным через первый контакт первого коммутатора с первым входом исполнительного механизма отсечного клапана и через первый контакт второго коммутатора - с вторым входом исполнительного механизма регулировочного клапана, первым задатчиком температуры и соединенным с ним и датчиком температуры позиционным регулятором температуры, вторым задатчиком температуры, соединенным с регулятором температуры, второй вход исполнительного механизма регулировочного клапана через второй контакт коммутатора соединен с первым входом регулятора скорости деформации, второй вход которого связан с датчиком скорости деформации, выход регулятора скорости деформации соединен через третий контакт второго коммутатора с первым входом исполнительного механизма регулировочного клапана и выходом блока задерж- . ки времени, второй вход которого соединен с первым входом блока И и линией обратной связи исполнительного механизма отсечного клапана, а первый вход блока задержки времени - с третьим входом блока И, вход второго коммутатора соединен с датчиком линейных перемещений, вторым входом блока И и входом первого коммутатора, четвертый вход блока И соединен с линией обратной связи исполнительного механизма регулировочного клапана, первый выход позиционного регулятора температуры соединен через второй контакт первого коммутатора с первым входом исполнительного механизма отсечного клапана, а второй выход позиционного регулятора теппературы через третий контакт первого коммутатора соединен с вторым входом исполнительного механизма отсечного клапана.1221536 7 оставител: В .;1 ак аровехред ЛОлейник Корректор В.Бутяга Гулько раж 778 рственногообретений дписноесср ВНИИПИ Госуд комитетаи открыти 5 ская наб ал ППП "Патен по делам и13035 Москва,жгород улПроектная