МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ Российский патент 2005 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к испытательной технике для определения механических свойств материалов. Преимущественная область применения - исследования эксплуатационных характеристик антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и другого оборудования АЭС. Одним из основных требований к машинам такого назначения является диапазон параметров испытаний (скоростей нагружения и перемещения), обеспечивающий весь типоразмерный ряд номенклатуры гидроамортизаторов АЭС: Р-450, Р-300, Р-170, Р-100, Р-50, Р-20, Р-10 и Р-5.

Известны машины для испытаний амортизаторов АЭС производства японской фирмы "SANWA NEKKI". Это ряд машин: STA-500, STA-200, STA-60, STA-20, содержащие силовую раму с силовым гидроцилиндром, захваты для закрепления испытываемых амортизаторов, систему гидропривода, электрическую систему измерения параметров испытаний.

Недостатками таких машин является сравнительно малый диапазон воспроизведения и измерения параметров испытаний, в связи с чем для испытаний всего ряда типоразмеров номенклатуры амортизаторов необходимо 4 типа испытательных машин. Кроме того, измерение нагрузки производится пассивно, т.е. по давлению в силовом гидроцилиндре, при этом трение в узлах машины вносит существенную погрешность в результаты измерения силы.

Ближайшим прототипом заявляемой машины является "Машина испытательная для проверки эксплуатационных характеристик гидроамортизаторов атомных электростанций: МИ-500", ТУ 25-7703.008-87.

Машина МИ-500 представляет собой силовую жесткую раму, состоящую из основания и поперечины, соединенных между собой 4-мя параллельными колоннами. В основании размещен силовой гидроцилиндр, на штоке которого закреплен активный захват, а на поперечине - пассивный захват. Захваты служат для установки в них гидроамортизаторов испытываемых на растяжение - сжатие. Испытательная нагрузка создается за счет подачи в гидроцилиндр от насосной установки рабочей жидкости под высоким регулируемым давлении. В качестве силоизмерительной системы машины используются электрические датчики давления, соединенные трубопроводами с полостями силового гидроцилиндра и электрическими линиями связи с измерительной аппаратурой.

Недостатком прототипа является то, что при косвенном измерении нагрузки (по давлению в силовом гидроцилиндре) результаты измерения складываются из фактической нагрузки, воспринимаемой испытываемым амортизатором, и сил трения, возникающих между взаимно подвижными сопрягаемыми деталями гидроцилиндра. Кроме того, наличие трения отрицательно сказывается на плавности нагружения, особенно при малых скоростях, и на нижних пределах измерения.

Отмеченных недостатков лишена предлагаемая испытательная машина.

Сущность изобретения состоит в том, что в штоке силового гидроцилиндра выполнено отверстие, в котором размещен дополнительный гидроцилиндр, шток которого соединен с активным захватом, а в поперечине установлен дополнительный датчик силы, соединенный с пассивным захватом посредством тяги, при этом активный и пассивный захваты снабжены муфтами, отсоединяющими их соответственно от штока основного силового гидроцилиндра и от поперечины, и узлы соединения колонн с поперечиной выполнены в виде электрических датчиков силы, при этом электрические выходы датчиков объединены сумматором (и электрические датчики силы выполнены в виде узлов соединения колонн с поперечиной).

На чертеже схематично изображена заявляемая машина.

Основными составньми частями заявляемой испытательной машины являются силовая рама, образованная основанием 1, поперечиной 2 и четырьмя колоннами 3, соединяющими основание 1 и поперечину 2 через электрические датчики силы 4 растяжения - сжатия, защищенные от воздействия поперечных сил мембранами 5, податливыми в осевом направлении. Силовая рама смонтирована на станине 6, при этом поперечина 2 соединена со станиной посредством упругих опор 7. В основании 1 смонтирован силовой цилиндр 8 со штоком 9, обеспечивающий создание максимальной испытательной нагрузки. В штоке 9 установлен активный захват 10 с возможностью перемещения относительно штока 9 в осевом направлении и жестко соединенный с ним с помощью муфты 11. Кроме того, в штоке 9 кооксиально установлен дополнительный цилиндр 12, шток 13 которого соединен с активным захватом 10. В центральном отверстии поперечины 2 установлен пассивный захват 14 с возможностью осевого смещения относительно поперечины 2 и жестко соединен с ней посредством муфты 15. Центрирование захвата 14 в отверстии поперечины 2 осуществляется посредством податливой в осевом направлении мембраны 16, кроме того, пассивный захват 14 посредством тяги 17 жестко соединен с установленным на поперечине 2 соосно с захватом 14 дополнительным электрическим датчиком силы 18.

Нагружение (деформирование) испытываемых изделий осуществляется с помощью гидропривода, включающего насосную установку 19, распределительный гидравлический блок 20, электрогидравлические сервоклапаны 21 и 22 с линиями связи с блоком 20 и гидроцилиндрами 8 и 12.

Электрическая система управления и измерения включает блок 23 задания и управления гидроцилиндрами 8 и 12, блок 24 измерения перемещения и скорости захвата 10, блоки 25 и 26 измерения усилия на испытываемом амортизаторе, датчик 27 измерения перемещения и скорости с сердечником 28, соединенным линией обратной связи 29.

Конструкция машины должна обеспечивать два режима испытаний гидроамортизаторов, отличающихся требуемыми номинальными значениями нагрузок примерно в 1000 раз, поэтому в ней совмещены две системы нагружения, управления и измерения, работающие последовательно.

Режим малых нагрузок (определения сопротивления холостого хода гидроамортизатора).

Включается система гидропривода: насосная установка 19, распределительный блок 20 и электрическая система управления и измерения - блоки 23, 24, 25 и 26. Шток 9 гидроцилиндра 8 устанавливается в крайнее положение и жестко фиксируется. Муфта 11 выводится из зацепления, обеспечивая возможность свободного перемещения активного захвата 10 относительно штока 9; муфта 15 также выводится из зацепления, обеспечивая возможность смещения пассивного захвата 14 относительно поперечины 2 в осевом направлении. В активном и пассивном захватах закрепляется испытываемый амортизатор. Затем с блока управления 23, соединенного линией обратной связи 29 с блоком 24 измерения перемещения и скорости перемещения, подается, соответствующий режиму холостого хода, сигнал на сервоклапан 22, соединенный трубопроводами с гидроцилиндром 12, создает поток рабочей жидкости, перемещающий шток 13 и соединенный с ним захват 10 с подвижным элементом испытываемого гидроамортизатора; усилие перемещения воспринимается датчиком силы 18, соединенным тягой 17 с пассивным захватом 14. Сигнал датчика 18 поступает на силоизмерительный блок 25 визуальной индикации и графического изображения процесса испытания.

Режим предельных нагрузок.

Определение максимального усилия торможения гидроамортизатора осуществляется следующим образом. С помощью муфты 11 активный захват 10 жестко соединяется со штоком 9, и с помощью муфты 15 пассивный захват жестко соединяется с поперечиной. С блока управления 23 на сервоклапан 21 подается сигнал, соответствующий максимальной скорости перемещения подвижного элемента испытываемого амортизатора, контролируемой блоком измерения 24, соединенным линией связи 30 с датчиком 27. Усилие сопротивления испытываемого амортизатора воспринимается датчиками 4, соединяющими поперечину 2 с колоннами 3, и фиксируется блоком измерения силы 24.

Совмещение в одном испытательном модуле 2-х систем нагружения, управления и измерения параметров сопротивления сейсмических гидроамортизаторов позволяет испытывать их в широком диапазоне скоростей воздействия на них внешних факторов с высокой точностью воспроизведения заданных режимов в широком диапазоне скоростей и нагрузок.

Изобретение относится к испытательной технике для определения механических свойств материалов, в частности для исследования эксплуатационных характеристик антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и другого оборудования АЭС. Испытательная машина содержит силовую раму, состоящую из основания с силовым гидроцилиндром и поперечины, соединенных между собой колоннами, активный и пассивный захваты для установки испытываемых на растяжение изделий, соединенные со штоком силового гидроцилиндра и с поперечиной соответственно, систему гидропривода, электрический датчик силы, датчик перемещения активного захвата и электрическую систему управления и измерения силы и деформации. При этом в штоке силового гидроцилиндра выполнено осевое отверстие, в котором размещены дополнительный гидроцилиндр, шток которого соединен с активным захватом, а в поперечине установлен дополнительный датчик силы, соединенный с пассивным захватом посредством тяги. Активный и пассивный захваты снабжены муфтами, отсоединяющими их соответственно от штока основного силового гидроцилиндра и от поперечины. Узлы соединения колонн с поперечиной выполнены в виде электрических датчиков силы, при этом электрические выходы датчиков объединены сумматором. Технический результат - обеспечение широкого диапазона воспроизведения и параметров испытаний, повышение точности результатов измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Испытательная машина, содержащая силовую раму, состоящую из основания с силовым гидроцилиндром и поперечины, соединенных между собой колоннами, активный и пассивный захваты для установки испытуемых на растяжение изделий, соединенные со штоком силового гидроцилиндра и с поперечиной соответственно, систему гидропривода, электрический датчик силы, датчик перемещения активного захвата и электрическую систему управления и измерения силы и деформации, отличающаяся тем, что в штоке силового гидроцилиндра выполнено осевое отверстие, в котором размещены дополнительный гидроцилиндр, шток которого соединен с активным захватом, а в поперечине установлен дополнительный датчик силы, соединенный с пассивным захватом посредством тяги, при этом активный и пассивный захваты снабжены муфтами, отсоединяющими их соответственно от штока основного силового гидроцилиндра и от поперечины.2. Испытательная машина по п.1, отличающаяся тем, что узлы соединения колон с поперечиной выполнены в виде электрических датчиков силы, при этом электрические выходы датчиков объединены сумматором.