Устройство для регистрации деформации деталей Советский патент 1992 года по МПК G01B7/18 

Изобретение относится к области измерительной техники, а более конкретно к устройствам для регистрации деформаций с применением оптико-интерференционных методов.

Известно устройство для регистрации деформаций, содержащее подложку, закрепленную на держателе, регистрирующий материал, закрепленный на подложке, световод, оптическую систему и лазер.

Указанное устройство позволяет регистрировать поле перемещений с интерференционной точностью и частично компенсировать влияние на точность измерения перемещения объекта за счет применения световода.

Недостатками этого устройства являются необходимость жесткого крепления держателя к объекту исследования, затемнение зоны регистрации и размещения лазерно-голографического оборудования в непосредственной близости к объекту измерения, что существенно снижает технологические возможности регистрации деформаций, особенно в полевых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному техническому решению является устройство для определения и усиления механических напряжений, содержащее держатель, выполненный полым и предназначенный для крепления к исследуемому объекту, размещенный в полости держателя слой регистрирующего материала с низким модулем упругости и чувствительный элемент, закрепленный на держателе.

Указанное устройство отличается простотой, однако позволяет регистрировать деформации только одноосного напряженного состояния, что приводит к значительной потере информации при измерениях.

со

с

VI VI

го

О О

ел

кроме того при регистрации деформаций происходит их усреднение по зоне контакта устройства и исследуемого объекта, что не позволяет использовать устройство в зонах с высокими градиентами деформаций и проводить измерения в отдельных точках.

Использование в устройстве промежуточного элемента из материала с низким модулем упругости приводит к снижению точности и чувствительности измерений.

Кроме того, при необходимости измерения деформаций в различных зонах объекта необходимо применение большого количества таких устройств, что сопряжено со значительной трудоемкостью по их установке и обслуживанию,

Цель изобретения - расширение области применения и снижения трудоемкости измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем держатель, выполненный полым и предназначенный для прижатия к исследуемому объекту и размещенный в полости держателя слой регистрирующего материала, дополнительно введены; подложка, закрепленная на держателе и выполненная из материала с высокой теплопроводностью, внутри подложки размещен нагреватель, опорный стакан, предназначенный для установки на исследуемом объекте, прижимной стакан, размещенный на опорном стакане, коакси- ально ему, вентилятор, размещенный внутри держателя, держатель, установленный в прижимном стакане и подпружиненный относительно прижимного и опорного стакана, а регистрирующий материал выполнен из термопластика.

В отличие от известного устройства заявленное техническое решение характеризуется следующими отличительными признаками: подложка выполнена из материала с высокой теплопроводностью, вйут- ри подложки размещен нагреватель, устройство содержит опорный и прижимной стакан, прижимной стакан размещен на опорном стакане коаксиально ему, устройство содержит держатель, держатель установлен в прижимном стакане и подпружинен относительно прижимного и опорного стакана, устройство содержит вентилятор, размещенный внутри держателя в качестве регистрационного материала используется термопластик.

Устройство показано на чертеже. Устройство для регистрации деформации деталей содержит держатель 1, установ- ленный на тарированной пружине 2 в прижимном стакане 3.

й

В торце держателя 1 закреплена подложка 4, выполненная из материала с высокой теплопроводностью, например, из меди. Внутри подложки размещен нагрева5 тель 5, например, электрическая спираль.

Поверхность подложки 4, на которой размещается регистрирующий материал (термопластик) 6, выполнена полированной. На обратной стороне подложки 4 вы10 полнены радиальные ребра 7. Между ребрами 7 на поверхности подложки 4 установлен тепловой выключатель 8, например, биметаллическая пластина с контактом.

Для закрепления регистрационного мэ15 териала 6 на подложке 4, применен фиксатор 9. установленный на держателе 1 с зазором по отношению к опорному стакану 10, Внутри держателя 1 на пилонах 11 установлен вентилятор 12, обеспечивающий

20 подачу охлаждающего воздуха через отверстия 13 в стакане 3 к ребрам 7.

Для отвода охлаждающего воздуха служит канал образованный дифлектором 14 и держателем 1 с отверстиями 15, направляю25 щими пазами 16 и в прижимном стакане 3. Держатель 1 в сборе с прижимным стаканом 3 установлен в опорном стакане 10 на пружине 17, имеющей минимальную жесткость достаточную для удержания держате- 30 ля с регистрирующим материалом б на высоте 5-10 миллиметров над поверхностью контролируемого объекта 18. Прижимной стакан с держателем 1 имеет возможность перемещения в опорном ста35 кане 10. Для фиксации исходного состояния прижимного стакана 3 в его пазах 16 установлены штифты 19, закрепленные в опорном стакане 10.

Для регулировки усилия прижатия реги40 стрирующего материала 6 к поверхности объекта 18 служит регулировочная втулка 20, соединенная резьбой с опорным стаканом 10.

Для индикации режима работы устрой45 ства на прижимном стакане 3 размещен блок индикации 21. Подключение устройства к источнику электропитания осуществляется при помощи разъема 22, а включение устройства обеспечивает выключатель 23.

50 Для управления режимами работы устройства служит переключатель 24 с фиксацией положения.

Соединение электрических элементов осуществляется гибким кабелем 25.

55 Устройство работает следующим образом.

При регистрации исследуемой поверхности объекта 18 в исходном состоянии, на поверхность подложки 4 устанавливают регистрирующий материал (термопласт) 6 и

фиксируют его при помощи фиксатора 9. Вращением регулировочной втулки 20 устанавливают зазор между упорной кромкой прижимного стакана 3 и втулкой 20, таким. чтобы при упоре стакана 3 во втулку 20 тарированная пружина 2 обеспечивала созда- ние заданного усилия прижатия термопласта б к исследуемой поверхности 18. Устройство устанавливают на исследуемую поверхность 18 плоскостью опорного стакана 10. Подключают разъем 22 к источнику электропитания и включают выключатель 23. что индицируется на блоке индикации 21.

При этом напряжение подается через переключатель 24 на нагреватель 5. Происходит разогрев подложки 4, а следовательно и термопластика 6. При достижении температуры перехода термопластика в пластичное состояние срабатывает и тепловой выключатель 8, отключая питание нагревателя 5. На блоке индикации 21 отображается готовность устройства, например; зажиганием светодиода. Сразу же после этого к прижимному стакану 3 прикладывают прижимающее усилие в направлении поверхности объекта 18.

При этом, сжатие пружины малой жесткости 17 обеспечивает перемещение держателя 1 и подложки 4 с термопластом 6 до упора термопласта в исследуемую поверхность 18.

Дальнейшее движение прижимного стакана 3 приводит к сжатию тарированной пружины 2.

При достижении прижимным стаканом 3 регулировочной втулки 20 срабатывает переключатель 24. При этом отключается питание от нагревателя 5 и подается питание на вентилятор 12. Воздушный поток от вентилятора обдувают ребра 7 подложки 4, что вызывает интенсивное ее охлаждение, а следовательно и термопластика 6, на котором отпечатывается рельеф исследуемой поверхности 18. После выдержки в нажатом до упора состоянии прижимного стакана 3 (до перехода термопласта в упругое состояние), нагрузку снимают.

Термопластик 6 с оттиском рельефа извлекают из устройства.

При регистрации деформированного состояния объекта устройство работает аналогично, при этом производится регистрация того же участка поверхности объекта с тем же усилием прижатия на новой регистрационный материал.

Для измерения величины и распределения деформации исследуемого объекта, оттиски исходного и деформированного состояний помещают, например, в интерферометр Маха-Цандера и проводят измерения по известным методикам, применяемым в топографической и спекл- интерферометрии.

Применение заявленного решения, по

сравнению с известным, голографическими и спекл-фотографическими методами, обеспечивают при сохранении высокой точности и чувствительности измерений, (свойственной интерференционно-оптическим методам) достижение следующих преимуществ: проведение регистрации деформации без затемнения зоны контроля и применения лазерно-голографического оборудования; проведение контроля без использования

виброзащиты; на регистрацию деформаций не влияют перемещения объекта как целого, поскольку устройство перемещается вместе с объектом, применение устройства на этапе регистрации не требует участия высококвалифицированного персонала, при регистрации деформаций не требуется дополнительная обработка регистрирующего материала, незначительный вес и габариты устройства псзв- .якг. ;-сгол:,, ать его s

полевых условиях, например, при контроле мостов, эстакад, и других крупных объектов, проведение регистрации исходного и деформированного состояний может производиться через любые промежутки времени.

Формула изобретения

Устройство для регистрации деформации деталей, содержащее держатель, выполненный полым и предназначенный для прижатия к исследуемому объекту, размещенный в полости держателя слой регистрирующего материала, отличающееся тем, что, с целью расширения облссти применения и снижения трудоемкости, устройство снабжено подложкой, закрепленной на

держателе и выполненной из материала с высокой теплопроводностью, нагревателем, размещенным внутри подложки, опорным стаканом, предназначенным для установки на исследуемом объекте, прижимным стаканом, размещенным на опорном стакане коаксиально ему, вентилятором, размещенным внутри держателя, держатель установлен в прижимном стакане и подпружинен относительно прижимного м опорного стаканов, а слой регистрирующего материала выполнен из термопластика.

W/,

/J /J / /

16

Изобретение относится к области измерений. Цель изобретения - расширение области применения и снижения трудоемкости. Устройство содержит подложку, закрепленную на держателе, установленном на пружинах в прижимном и опорном стаканах. На подложку устанавливается регистрирующий материал, выполненный из термопластика, а внутри подложки размещен нагреватель. В процессе регистрации включают подогрев подложки и по достижении перехода термопластика в пластичное состояние прижимают его к исследуемой поверхности. Регистрацию проводят по одному и тому же участку поверхности объекта до и после на- гружения. Для измерения величины деформации оттиски на термопласте размещают в интерферометре Маха-Цандера. 1 ил.