Установка для механических испытаний образцов при нагреве

(56)У 487Ав КИХ ИСПЬ испита спольри путем вог азцов в диапазо. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 3782903/25-2816.08.8415.10.86. Бюл. У 38Уральский филиал Всесоюзного жды ордена Трудового Красногони теплотехнического научновательского института(54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСТАНИИ ОБРАЗЦОВ ПРИ НАГРЕВЕ(57) Изобретение относится ктельной технике и может бытьзовано для испытания образпрнепрерывном нагреве.Цель изобретения - расширфункциональных возможностейварьирования параметров теплмеханического нагружения обрпроцессе испытания в широком 801264043 не нагрузок и температур. Установкасодержит полую цилиндрическую печь,внутри которой размещен теплозащитный экран, жестко связанный с полымцилиндром, который охватывает активный и пассивный захваты, предназначенные для крепления испытуемогообразца и связанные с рычагом. Внутренняя полость печи разделена двумятеплозащитными поворотными перегородками на две зоны, в каждой из которых установлено по одной секции нагревателей и поддерживается необходимая температура. Секции нагревателейи рычаг с грузом связаны с системой щуправления параметрами испытани.,которая согласует режимы теплового имеханического нагружения об 1,азца. При вра- Сфщении рычага вместе с образцом в окружном направлении последний попадает из зоны с одной температурой взону с другой температурой и подвергается попеременному нагреву и охлаждению. Расположение секций нагревателей по отношению к экрану способ- фЬствует неравномерному нагреву образца 1 з.п. ф-лы, 1 ил.10 Установка содержит основание 1 и установленную на нем вертикальную полую двухсекционную печь 2. Цилиндрический теплозащитный экран 3 размещен внутри печи 2 коаксиально ее внутренней поверхности на оси 4.20 К поверхности экрана 3 прикреплен полый цилиндр 5, выполненный из теплопроводного материала и расположенный в кольцевом зазоре между печью 2 и экраном 3, Вдоль образующих ци- д линдра 5 выполнены диаметрально противоположные сквозные продольные прорези 6. Механизм вращения экрана 3 представляет собой электропривод 7 и две электромагнитные муфты 8 и 9. Муфта 8 соединяет электропривод 7 с экраном 3, На внутренней поверхности печи 2 установлены две радиальные теплозащитные перегородки 10 и 11 с возможностью поворота относительно осей их крепления. По крайней мере35 одна перегородка 10 установлена с возможностью перемещения в окружном направлении относительно печи 2 и связана с электроприводом 7 через40 электромагнитную муфту 9. Перегородки 10 и 11 делят внутренне пространство печи 2 на зоны Я и б . На оси 4 экрана 3 в верхней ее части шарнирно закреплен силовозбудитель, выполЯ 5 ненный в виде рычага 12 с грузом 13 на одном его конце и ограничителя 14 поворота рычага 12. Ограничитель 14 состоит из электропривода 15, связанного с подвижным контактом 16, контакта 17, установленного на рычаге 12, подвижного упора 18 и исполнительного механизма 19, предназначенного для фиксации рычага 12 в заданном положении, Другой конец рычага 12 взаимодействует с активным захватом 20. Пассивный захват 21 жестко соединен с нижней частью экрана 3, Захваты 20 и 21 предназначены для 30 Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов при нагреве.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов в процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур.На чертеже изображена предлагаемая установка 1,печь изображена в двух проекциях). крепления испытуемого образца 22 иразмещены внутри полого цилиндра 5.Система управления. параметрами испытания, предназначенная для согласования режимов теплового и механического нагружения образца 22, содержит два блока 23 и 24 питания,выходы которых связаны с секциями 25и 26 нагревателей печи 2 соответственно, Одни выходы усилителей 27 и28 сигналов связаны с соответствующими входами блоков 23 и 24 питания,а другие выходы связаны с входамипервой логической схемы 29 И. Датчики30 и 31 температуры, установленные вполости печи 2, связаны с одними входами усилителей 2 и 28 сигналов, адругие входы усилителей 27 и 28 сигналов связаны с выходами задатчика32 температуры. Выход первой логической схемы 29 И связан с входом блокиратора 33 сигналов, входом логическойсхемы 34 И-НЕ и первым входом второйлогической схемы 35 И. Выход схемы34 И-НЕ подключен к исполнительному механизму 19 подвижного упора18. Выход блокиратора 33 сигналовсвязан с входом первого блока 36задержки времени, выходы которогосвязаны с электроприводом 15, а также с вторым входом второй логическойсхемы 35 И. Выход второй логическойсхемы 35 И связан с одним из входовсхемы 37 ИЛИ, первый выход которойсвязан с электромагнитной муфтой 8.Блок 38 управления силовозбудителемсвязан через второй блок 39 задержкивремени с вторым входом блокиратора33 сигналов и с входом задатчика 32температуры. Третий блок 40 задержкивремени связан с выходом второй логической схемы 35 И и с электромагнитной муфтой 9 через коммутатор 41 сигналов, Импульсный датчик 42 перемеще"ний связан с вторым входом схемы37 ИЛИ, второй выход которой связанс одним из выходов пускового блока43, связанного с электроприводом 7механизма вращения экрана 3.Установка работает следующим образом.Испытуемый образец 22 закрепляют в захватах 20 и 21, Выставляют заданиый угол между радиальными тепло- защитными перегородками 10 и 11. Включают задатчик 32 температуры, в результате чего на первые входы усилителей 27 и 28 сигналов поступают соответствующие сигналы для обес 1264043печения заданных температур в зонах Ю и Б печи 2, где соответственно расположены секции 25 и 26 нагревателей. Усилители 27 и 28 формируют и выдают сигналы на входы соответствующих блоков 23 и 24 питания, которые подают соответствующее напряжение на секции 25 и 26 нагревателей, в результате чего зона А печи 2 нагревается до 500 С, а зона Б - до 600 С. При 10 достижении в зонах А и Ь печи 2 заданной температуры с датчиков 30 и 31 поступают сигналы на входы усилиателей 27 и 28, которые формируют и выдают электрические импульсы на со ответствующие входы первой логической схемы 29 И и одновременно снимают сигналы с входов блоков 23 и 24 питания. 20При поступлении сигналов с усилителей 27 и 28 первая логическая схема 29 И формирует и выдает сигнална вход схемы 34 И-НЕ и на вход второй логической схемы 35 И, а такжена вход блокиратора 33. Схема 34 И-НЕ - убирает сигнал с исполнительного механизма 19, и рычаг 12 нагружает образец 22, а блокиратор 33 сигналовподает сигнал на блок 36 задержкивремени, который включает электропривод 15. При этом сигнал с другоговыхода блока 36 задержки времени отсутствует. Через заданный интервалвремени блок 36 задержки времени спомощью электропривода 15 размыкает З 5контакты 16 и 17 и отводит контакт16 на заданное расстояние. Таким образом, задается один из промежуточОных режимов теплового и механического нагружения, т.е. нагрев образца 2240до заданной температуры и его нагружение до заданной деформации, определяемой расстоянием между контактами16 и 17. Испытуемый образец 22 будетнаходиться под действием тепловой и 45механической нагрузки до тех пор,пока электрические контакты 16 и 17не замкнутся. При замыкании контактов 16 и 17 отключается сигнал с одного выхода блока 36 задержки времени 50и одновременно с его другого выходапоступает сигнал на один из входоввторой схемы 35 И. Так как на входахвторой схемы 35 И присутствуют сигналы, то она формирует и выдает сигнал на вход 37 ИЛИ, которая подаетсигналы на включение электромагнитноймуфты Я и через пусковой блок 43 включает электропривод 7. При этомсигнал с другого выхода схемы 37 ИЛИодновременно поступает на один извходов коммутатора 41 сигналов и темсамым деблокирует появление выходного сигнала с коммутатора 41. Электромагнитная муфта 8 соединяет привод 7 с осью 4 цилиндрического теплозащитного экрана 3, которая приводится приводом 7 во вращение. Вместе сосью 4 и цилиндрическим теплозащитным экраном 3 вращаются рычаг 12,активный 20 и пассивный 21 захватыс испытуемым образцом 22 и полый теплопроводный цилиндр 5В результатеуказанного перемещения образец 22,поворачивая теплозащитную перегородку 10, перемещается из зоны А, гдеон нагревается до 500 С, в зону Ьгде он нагреваетсядо 6 СОС. Времявоздействия нагрузки на образец 22при заданных температурах определяется соотношениям протяженности зони 5, которая зависит отместа расположения подвижной теплозащитной перегородки 10. При движении образца22 в окружном направлении нагревегодной стороны осуществляется через теплопроводный цилиндр 5 от секций 25 и 26 нагревателей, а другаясторона образца 22 охлажадется состороны теплозащитного экрана 3. Приперемещении теплопроводного цилиндра5 газовая среда через сквозные прорези 6 омывает поверхность образца22, имитируя, например, односторонеедвижение топочных газов при нагревеширмовых пароперегревателей котлов.Испытание образца 22 в заданном режиме ведут до достижения им заданнойвеличины деформации, при которой происходит замыкание электрических кон 1 тактов 16 и 17. При этом система управления параметрами испытания переводит работу установки на другой режим теплового и механического нагружения. В этом случае температура печи 2 в зоне Д составляет, например, 600 С, а в зоне Б - 700 С.Угол между теплозащитными перегородками 10 и 11 в зоне А , например,225, а в зоне Б - 135 О. Расстояниемежду контактами 16 и 17 автоматически увеличивается, например, на 5 мм. По окончании первого режима испытания и при переходе на следующий режим с электропривода 15 поступает сигнал на второй блок 39 задержки1264043ЬВторая логическая схема 35 И воздей ствует через схему 37 ИЛИ на привод3 и возвращает образец 22 в исходное состояние.При восстановлении температуры взонах 4 и Ь до заданной процесс автоматического управления параметрамииспытания продолжается. 3времени, датчик 32 температуры и на вход третьего блока 40 задержки времени. В результате задатчик 32 температуры автоматически изменяют температуру в зонах А и Б , при этом снижаются сигналы на входах логической схемы 29 И. Одновременно эта схема компенсирует выходной сигнал с блокиратора 33 сигналов и входа схемы 34 И-НЕ, которая формирует 10 и выдает сигнална включение исполнительного механизма 19, снимающего нагрузку с образца 22. Второй блок 39 задержки времени через промежуток, равный времени изменения температуры в зонах Л и Б , выдает сигнал на вход блокиратора 33 сигналов, где он компенсируется, в результате чего на втором выходе второй схемы 35 И сигнал отсутствует. Вторая ло гическая схема 35 И предотвращает появление сигнала на схеме 37 ИЛИ. При достижении заданной деформацииобразца 22 сигнал с импульсного датчика42 компенсируется в схеме 37 ИЛИ,в 25 результате чего последняя через пусковой блок 43 отключает электромагнитную муфту 8, которая отсоединяет ось 4 от электропривода 7, а сигнална соответствующем входе коммутатора З 0 41 отсутствует, При этом образец 22 находится в неподвижном состоянии, После заданной выдержки третий блок 40 задержки времени подает сигнална вход коммутатора 41, который подает сигнал на включение электромагнитной муфты 9 и через второй вход пускового блока 43 включает электропривод 7. Электромагнитная муфта 9соединяет подвижную перегородку 10 сэлектроприводом 7, который перемещает ее на угол, задаваемый третьим блоком 40 задержки времени. В этовремя сигнал на выходе третьегоблока 40 задержки времени отсутствует, а коммутатор 41 предотвращаетподачу сигнала на электромагнитнуюмуфту 9 и привод 7. Если в процессе работы установки имеет место отклонение температуры в зонах А и Ь от заданных значений, то логическая схема 29 И аннулирует сигнал на входах логической схемы 34 И-НЕ и второй логической схемы 35 И. Схема 34 И-НЕ подает сигнал на включение исполнительного механизма 19, который поднимает рычаг 12 в исходное состояние и разгружают образец 22. В процессе испытания определяют параметры разрушения образца 22, по которым судят о свойствах материала при заданных условиях теплового имеханического нагружения. Формула изобретения 1. Установка для механических испытаний образцов при нагреве, содержащая основание, вертикально установленную на нем полую цилиндрическую печь, цилиндрический экран, размещенный коаксиально внутренней поверхности печи с возможностью вращения вокруг своей оси, механизм вращения экрана, закрепленные на внутренней поверхности печи радиальные теплозащитные перегородки, пассивный и активный захваты для крепления испытуемого образца, размещенные в кольцевом зазоре между печью и экраном, силовозбудитель, выполненный в виде рычага, на одном конце которого установлен груз, а другой взаимодействует с активным захватом и ограничителем поворота рычага, и систему управления параметрами испытания, содержащую два блока питания, выходы которых соединены с нагревателями печи, два усилителя сигналов, выходы которых связаны с входами блоков питания, датчики температуры, связанные с одними входами усилителей сигналов, задатчик температуры, связанный своими выходами с другими входами усилителей сигналов, блокиратор сигналов, блоки задержки времени и пусковой блок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов н процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур, перегородки установлены с возможностью поворота относитель. но осей их крепления и по крайней мере одна из них установлена с возможностью перемещения в окружном направлении, силовозбудитель шарнирно зак 1264043реплен на верхней части экрана, пас-,сивный захват жестко соединен с нижней частью экрана, механизм вращенияэкрана выполнен в виде электропривода и двух электромагнитных муфт, одна из которых соединяет электроприводс экраном, а другая - с подвижной перегородкой, а установка снабженажестко связанным с наружной поверхностью экрана полым цилиндром с диа,метрально противоположными сквознымипродольными прорезями, охватывающимзахваты,2, Установка по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена входящими в систему управленияпараметрами испытания двумя логичес"кими схемами И, логической схемойИ-НЕ, логической схемой ИЛИ, коммутатором сигналов, блоком управления 20силовозбудителем и импульсным датчиком перемещений, входы первой схемыИ связаны с соответствующими выхо"дами усилителей. сигналов, а выход -8с входом блокиратора сигналов и выходом второй логической схемы И, вход логической схемы И-НЕ связан с выходом первой схемы И, а выход - с ограничителем поворота рычага выход блокиратора сигналов связан с входом первого блока задержки времени, выходы которого связаны с силовозбудителем и вторым входом второй схемы И, вход логической схемы ИЛИ связан с одной из электромагнитных муфт, блок управления силовозбудителем связан через второй блок задержки времейи с вторым входом блокиратора сигналов и с входом задатчика температуры, третий блок задержки времени связан с второй электромагнитной муфтой через коммутатор сигналов, а импульсный датчик перемещений соединен с вторым входом схемы ИЛИ, второй выход которой связан с одним иэ выходов пускового блока, связанного с механизмом вращения экрана и входом коммутатора сигналов.12 б 4043 Составитель Л. Нечипоренкоедактор Н. Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор М. М симишинец е омит отк д. 4/ ая на оиэводственно-полиграФическое предприятие, г. ужгород, ул ектна Заказ 5552/42 ВНИИП по 113035, Тираж 778 Государственного елам изобретений осква Ж, Рауш Подпита СССРтий