Установка для механических испытаний образцов при нагреве Советский патент 1986 года по МПК G01N3/18 

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 (печь изображена в двух проекциях). Установка содержит основание 1 я установленную на нем вертикальную полую двухсекционную печь 2. Цилиндрический теплозащитный экраа 3 размещен внутри печи 2 коаксиально ее внутренней поверхности на оси 4. 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 цилиндра 5 выполнены диаметрально противоположные сквозные продольные про рези 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 относительн осей их крепления. По крайней мере одна перегородка 10 установлена с возможностью перемещения в окружном направлении относительно печи 2 и связана с электроприводом 7 через электромагнитную муфту 9. Перегород ки 10 и 11 делят внутренне простран ство печи 2 на зоны Л и Ь . На оси 4 экрана 3 в верхней ее части шарни но закреплен силовозбудитель, выпол ненный в виде рычага 12 с грузом 13 на одном его конце и ограничителя 1 поворота рычага 12. Ограничитель 1 состоит из электропривода 15, связа ного с подвижным контактом 16, контакта 17, установленного на рычаге 12, подвижного упора 18 и исполнительного механизма 19, предназначен ного для фиксации рычага 12 в задан ном положении. Другой конец рычага 12 взаимодействует с гштивньм захва том 20. Пассивный захват 21 жестко соединен с нижней частью экрана 3. Захваты 20 и 21 предназначены для крепления испытуемого образца 22 и размещены 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 25 и 26 нагревателей печи 2 соответственно. Одни выходы усилителей 27 и 28 сигналов связаны с соответствующими входами блоков 23 и 24 питания, а другие выходы связаны с входами первой логической схемы 29 И. Датчики 30 и 31 температуры, установленные в полости печи 2, связаны с одними входами усилителей 27 и 28 сигналов, а другие входы усилителей 27 и 28 сигналов связаны с выходами задатчика 32 температуры. Выход первой логичесkoй схемы 29 И связан с входом блокиратора 33 сигналов, входом логической схемы 34 И-НЕ и первым входом второй логической схемы 35 И. Выход схемы 34 И-НЕ подключен к исполнительному механизму 19 подвижного упора 18. Выход блокиратора 33 сигналов связан с входом первого блока 36 задержки времени, выходы которого связаны с электроприводом 15, а также с вторым входом второй логической схемы 35 И. Выход второй логической схемы 35 И связан с одним из входов схемы 37 ИЛИ, первый выход которой связан с электромагнитной муфтой 8. Блок 38 управ-пения силовозбудителем связан через второй блок 39 задержки Времени с вторым входом блокиратора 33 сигналов и с входом задатчика 32 температуры. Третий блок 40 задержки времени связан с выходом второй логической схемы 35 И и с электромагнитной муфтой 9 через коммутатор 41 сигналов. Импульсный датчик 42 перемещений связан с вторым входом 37 ИЛИ, второй выход которой связан с одним из выходов пускового блока 43, связанного с электроприводом 7 механизма вращения экрана 3. Установка работает следующим образом. Испытуемый образец 22 закрепляют в захватах 20 и 21. Выставляют заданрый угол между радиальными теплозащитными перегородками 10 и 11. Включают задатчик 32 температуры, в результате чего на первые входы усилителей 27 и 28 сигналов поступают соответствующие сигналы для обеспечения заданных температур в зонах ДиБ печи 2, где соответственно рас положены секции 25 и 26 нагревателей Усилители 27 и 28 формируют и вьщают сигналы на входы соответствующих блоков 23 и 24 питания, которые пода ют соответствующее напряжение на сек ции 25 и 26 нагревателей, в результате чего зона А печи 2 нагревается до 500С, а зона Б - до . При достижении в зонах А и Б печи 2 заданной температуры с датчиков 30 и 31 поступают сигналы на входы усилителей 27 и 28, формируют и выдают электрические импульсы на соответствующие входы первой логической схемы 29 И и одновременно снимают сигцалы с входов блоков 23 и 24 питания. При поступлении сигналов с усилителей 27 и 28 первая логическая схема 29 И формирует и вьщает сигнал на вход схемы 34 И-НЕ и на вход второй логической схемы 35 И, а также на вход блокиратора 33. Схема 34 И-Н убирает сигнал с исполнительного механизма 19, и рычаг 12 нагружает образец 22, а блокиратор 33 сигналов подает сигнал на блок 36 задержки времени, который включает электропри вод 15, При этом сигнал с другого выхода блока 36 задержки времени от.сутствует. Через заданный интервал времени блок 36 задержки времени с помощью электропривода 15 размыкает контакты 16 и 17 и отводит контакт v 16 на заданное расстояние. Таким образом, задается один из промежуточных режимов теплового и механического нагружения, т,е, нагрев образца 2 до заданной температуры и его нагружение до заданной деформации, опреде ляемой расстоянием между контактами 16 и 17, Испытуемьм образец 22 будет находиться под действием тепловой и механической нагрузки до тех пор, пока электрические контакты 16 и 17 не замкнутся. При замьжании контактов 16 и 17 отключается сигнал с одного выхода блока 36 задержки времени и одновременно с его другого выхода поступает сигнал на один из входов второй схемы 35 И, Так как на входах второй схемы 35 И присутствуют сигна лы, то она формирует и вьщает сигнал на вход 37 ИЛИ, которая подает сигяалр 1 на включение электромагнитной муфты 8 и через пусковой блок 43 включает электропривод 7, При этом сигнал с другого выхода схемы 37 ИЛИ одновременно поступает на один из входов коммутатора 41 сигналов и тем самым деблокирует появление выходного сигнала с коммутатора 41, Электромагнитная муфта 8 соединяет привод 7 с осью 4 цилиндрического теплозащитного jKpaHa 3, которая приводится приводом 7 во вращение. Вместе с осью 4 и цилиндрическим теплозащитным экраном 3 вращаются рычаг 12, активный 20 и пассивный 21 захваты с испытуемым образцом 22 и польй теплопроводный цилиндр 5. В результате указанного перемещения образец 22, поворачивая теплозащитную перегородку 10, перемещается из зоны Л , где он нагревается до 500°С, в зону Б , где он нагревается до 6СО°С, Время воздействия нагрузки на образец 22 при заданных температурах определяется соотношениям протяженности зон и Б , которая зависит от места расположения подвижной теплозащитной перегородки 10, При движении образца 22 в окружном направлении нагрев его одной стороны осуществляется через теплопроводньш цилиндр 5 от секций 25чИ 26 нагревателей, а другая сторона образца 22 охлажадется со стороны теплозащитного экрана 3. При перемещении теплопроводного цилиндра 5 газовая среда через сквозные прорези 6 омывает поверхность образца 22, имитируя, например, односторонее движение топочных газов при нагреве ширмовых пароперегревателей котлов. Испытание образца 22 в заданном режиме ведут до достижения им заданной величины деформации, при которой происходит замыкание электрических кон|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 А составляет, наприер, 600С, а в зоне Б - 700°С, гол между теплозащитными перегородками 10 и 11 в зоне А , например, 225, а в зоне Б - 135°, Расстояние ежду контактами 16 и 17 автоматически увеличивается, например, на 5 мм. По окончании первого режима исытания и при переходе на следующий ежим с электропривода 15 поступает игнал на второй блок 39 задержки времени, датчик 32 температуры и на вход третьего блока 40 задержки времени. В результате задатчик 32 температуры автоматически изменяют температуру в зонах А и Ь , при этом снижаются сигналы на входах логической схемы 29 И. Одновременно эта схема компенсирует выходной сигнал с блокиратора 33 сигналов и входа сх:емы 34 И-НЕ, которая формирует 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 А и Б , вьщает сигнал на вход блокиратора 33 сигналов, где он компенсируется, в результате чего на втором выходе второй схемы 35 И сигнал отсутствует. Вторая логическая схема 35 И предотвращает появление сигнала на схеме 37 ИЛИ. При достижении заданной деформации образца 22 сигнале импульсного датчик 42 компенсируется в схеме 37 ИЛИ,в результате чего последняя через пусковой блок 43 отключает электромагнитную муфту 8, которая отсоединяет ось 4 от электропривода 7, а сигнал на соответствующем входе коммутатора 41 отсутствует. При этом образец 22 находится в неподвижном состоянии. После заданной выдержки третий блок 40 задержки времени подает сигнал на вход коммутатора 41, который пода ет сигнал на включение электромагнитной муфты 9 и через второй вход ..пускового блока 43 включает электро привод 7. Электромагнитная муфта 9 соединяет подвижную перегородку 10 электроприводом 7, который перемеща ет ее на угол, задаваемый третьим блоком 40 задержки времени. В это время сигнал на выходе третьего блока .40 задержки времени отсутству ет, а коммутатор 41 предотвращает подачу сигнала на электромагнитную муфту 9 и привод 7. Если в процессе работы установки имеет место отклонение температуры в зонах А и 6 от заданных значени то логическая схема 29 И аннулирует сигнал на входах логической схемы 3 И-НЕ и второй логической схемы 35 И Схема 34 И-НЕ подает сигнал на вклю чение исполнительного механизма 19, который поднимает рычаг 12 в исходн состояние и разгружают образец 22, торая логическая схема 35 И воздейтвует через схему 37 ИЛИ на привод и возвращает образец 22 в исходое состояние. При восстановлении температуры в онах Л и Б до заданной процесс авоматического управления параметрами спытания продолжается. В процессе испытания определяют параметры разрушения образца 22, по которым судят о свойствах материала при заданных условиях теплового и механического 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, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и меха}1ическрго нагружения образцов в процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур, перегородки установлены с возможностью поворота относительно осей их крепления и по крайней мере одна из них установлена с возможностью перемещения в окружном направлении, силовозбудитель шарнирно закреплен на верхней части экрана, пассивный захват жестко соединен с нижней частью экрана, механизм вращения экрана выполнен в виде электропривода и двух электромагнитных муфт, одна из которых соединяет электроприво ic экраном, а другая-с подвижной перегородкой, а установка снабжена жестко связанным с наружной поверхностью экрана полым цилиндром с диа.метрально противоположными сквозными продольными прорезями, охватывакщим захваты.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена входящими в систему управления параметрами испытания двумя логическими схемами И, логической схемой И-НЕ, логической схемой ИЛИ, коммутатором сигналов, блоком управления силовозбудителем и импульсным датчиком перемещений, входы первой схемы И связаны с соответствующими выходами усилителей сигналов, а выход с 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, взсод логической схемы ИЛИ связан с одной из электромагнитных муфт, блок управления силовозбудителем связан через второй блок задержки време11и 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 из выходов пускового блока, связанного с механизмом вращения экрана и входом коммутатора сигналов.

3/)/V/

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцрв при непрерывном нагреве. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем варьирования параметров теплового и механического нагружения образцов в процессе испытания в широком диапазоне нагрузок и температур. Установка содержит полую цилиндрическую печь, внутри которой размещен теплозащитный экран, жестко связанный с полым цилиндром, который охватывает активный и пассивный захваты, предназначенные для крепления испытуемого образца и связанные с рычагом. Внутренняя полость печи разделена двумя теплозащитными поворотными перегородками на две зоны, в каждой из которых установлено по одной секции нагревателей и поддерживается необходимая температура. Секции нагревателей I и рычаг с грузом связаны с системой . управ ления параметрами испытание,кото(Л рая согласует режимы теплового и механиt ческого нагружения образца. При вращении рычага вместе с образцом в окружном направлении последний попадает из зоны с одной температурой в зону с другой температурой и подвер- . гается попеременному нагреву и охлаждению. Расположение секций нагре вателей по отношению к экрану способствует неравномерному нагреву образца 1 з.п. ф-лы, 1 ил.