Устройство для контроля усталостно-гО РАзРушЕНия издЕлий Советский патент 1981 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытател ной технике, а именно к устройствам для контрюля усталостных разрушений изделий, и может быть применено в ма шиностроении. Известно устройство для контроля усталостного разрушения изделий, содержащее последовательно соединенные преобразователь действующих напряжений, блок выделения промежуточных ци лов, блок преобразования пульсирующи напряжений в эквивалентное число цик лов и накопительный счетчик , Недостаток устройства - низкая надежность контроля при долговременных испытаниях изделий. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля усталостного разрушения изделий, содержащее преоб разователь .ействукяцих напряжений, под1слюченный через усилитель к регулиpyeмo 4y пороговому элементу и параллельньаи каналам, каждый из включает последовательно соединенные пороговый элемент, формирователь, счетчик циклов и блок заполнения, ин дикатор диапазона, ко входам которог подключены выходы всех каналов, подключенные также ко входам регулирую емого порогового элемента, который подключен выходом к сигнализатору перегрузки 2 , Недостатком устройства является низкая недежность контроля, которая определяется тем, что при отключении напряжения питания (что неоднократно имеет место при длительном контроле срока службы деталей машин в течение всего рабочего ресурса машин) устройство теряет всю накопленную до этого информацию. Кроме того, контроль срока службы в течение всего рабочего ресурса изделия требует большого объема памяти счетчиков циклов, который обычно недостаточен. Это ограничивает длительность контроля срока службы изделий, т,е. ограничивает функциональные возможности устройства, Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено первым коммутатором, включенным формирователями и счетчиками циклов, вторым коммутатором, включенным между счетчиками и блоками заполнения, первым и вторым блоками управления и последовательно соединенными блоком ввода информации, входы которого подключены к выходам счетчиков и блоков управления, ячейкой памяти и блоком установки, другие входы которого подключены к первому и второму блокам управления, а выходы - ко вторым входам счетчиков , второй блок управления входом подключен к выходу блока заполнения, а выходами подключен к первому и второму коммутаторам, входам счетчиков, блоку ввода и регулируемого элемента. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график зависимости разрушающих напряженки (Ъ ) от числа (п) циклов (кривая Велера). Устройство содержит преобразователь 1 действующих напряжений, подключенный через усилитель 2 ко входа параллельных каналов, образованных пороговыми элемантаии 3, и ко входу регулируемого порогового элемента 4, выходы элементов 3 подключены через формирователи 5 к первому коммутатору 6, выходы которого подключены к счетчикам 7 циклов. Выходы счетчиков 7 циклов соединены со входами второго коммутатора 8, блока 9 и коммутатора 10 информации счетчиков с цифровым индикатором 11, Один из выходо коммутатора 8 соединен со входом ком мутатора 6, а другие выходы - со вхо дами схем 12 сравнения кодов, на дру гие входы которых подключены выходы задатчиков 13 количества циклов. Задатчики 13 количества циклов совместно со схемами 12 сравнения кодов образуют блоки 14-16 заполнения счет чиков {до заданного уровня). Выходы блоков 14-16 заполнения счетчиков подключены ко входам блока 17 команд и парсшлельно к другим входам регулируемого порогового элемента 4, кро ме того, выход блока 16 заполнения счетчиков соединен со входом второго блока 18 управления, выходы которого подключены к одному из входов коммут тора ( и коммутатора 8, ко входам блока установки в О счетчиков 7 циклот, к одному-из входов регулируемого порогового элемента 4, блок 9 ввода и блока 17 команд, выход которого подключен к регистоатору 19 диа пазонов нагружения. Блок 17 КОМЭЕ-:Д совместно с регистратором 19 образу ют индикатор 20 диапазона нагружения К выходу регулируемого, порогового элемента 4 подключен сигнализатор 2 перегрузки.Выход блока 9 ввода соединен с ячейкой 22 памяти, выход которой подключен к одному из входов блока 23 установки, а к. его другому входу подключен один из выходов пер вого блока 24 управления, его друго В1д1ход подключен к управляющему вход блока 9 ввода. Выходы блока 23 уста новки подключены ко входам внешней установки счетчиков 7 циклов и ко ходу установки второго блоа 18 управлеьшя. Принцип работы устройства основан а реализации зависимости, изображеной на фиг. 2. Зависимость разрушаюих напряжений Ъ от числа п циклов агрузки для ка хдого элемента констукции характеризуется кривой Велера (поз 24 на фиг. 2). График предельно опустимых напряжений в зоне ограниенной выносливости изображается кривой (поз. 25). Область выше преела долговременной выносливости d разбивается на уровни Jj , Ъ , . В результате разбиения получается количество циклов п , п , n.j , допустимых при работе с нагрузками, не превышающими соотвественно Ъ , Ъ, , п - предельное количество циклов нагружений, соответствующее механическому напряжению долговременной выносливости Ъо . Устройство работает следующим образом. Полученное количество циклов нагружений, в результате разбиения на поддиапазоны нагружений, задается в устройстве задатчиками 13 количества циклов. Преобразователь 1 действующих напряжений устанавливается на изделие. Устанавливается нужная информация в ячейке 22 памяти, и включается питающее напряжение. При этом первый блок 24 управления в момент включения питания подает запрета на блок 9 ввода, исключая, таким образом, возможность записи информации с триггеров счетчиков 7 циклов в ячейку 22 памяти. Кроме того, Е момент включения питания вторыг- блоком 18 управления формируется короткий импульс, устанавливающий в О триггеры счетчиков 7. После установки в О счетчиков 7 блок 24 управления вырабатывает короткий импульс для блока 23 установки, по которому этот блок информацию, записанную в ячейке 22 памяти, устанавливает , используя входы блока 23 установки, в счетчиках 7 циклов и блоке 18 управления. После окончания процесса принудительной установки информации первый блок 24 управления убирает сигнал запрета с блока 9 ввода, подавая вместо него сигнал разрешения/ осуществив, таким образом, разрешение поступления информации в ячейки 22 памяти для ее записи. Сигнал с преоС азователя 1 действующих напряжений через усилитель 2 поступает на четыре параллельно включенных пороговых элемента 3, настроенных каждый на определенный уровень Ь, /Ь г / , ,Ь , и на регулируемый пороговый элемент 4. При достижении напряжением определеннохо уровня соответствующий пороговый элемент 3 пропускает сигнал к формирователю 5,

который через коммутатор 6 приводит в действие соответствующий счетчик 7 циклов, изменившаяся информация которого через блок 9 ввода записывается в ячейке 22 памяти, а также поступает через второй коммутатор 8 на схему 12 сравнения кодов. При достижении в счетчике 7 циклов количества циклов заданного задатчиков 13 циклов схема 12 сравнения кодов вьщает сигнал на блок 17 команд, который выдает, в свою очередь, соответствующий сигнал на индикатор, который сигнализирует о новом диапазоне разрешенных нагружений для изделия. Также сигнал со схемы 12 сравнения кодов поступает на вход регулируемого порогового элемента 4, переключив его порог СЬа, fej, , ) на более нйзкий уровень допустимых нагружений. При возникновении напряжений в изделии, по величине доходящих до соответствующего порогового значения регулируемого порогового элемента 4, включается сигнализатор 21 перегрузки.

.Для того, чтобы узнать, сколько циклов отработала машина по какомулибо диапазону нагружений, достаточно скоммутировать информацию соответствующего этому диапазону счетчика 7 циклов коммутатором 10 информации счетчиков на цифровой индикатор 11.

При работе устройства- нагружения высших уровней учитываются также и на счетчиках циклов низких уровней.

В случае достижения, например, в области 11, граничного числа циклов П2 сигнализатор 20 диапазона нагружений информирует разрешение работы машины только в области ГГ1, соответственно порог регулируемого порогового элемента 4 переключается на максимально допустимое напряжение равное fe-j,. В случае достижения и здесь предельного числа циклов остается возможность работы только при напряжениях, не превышающих предела выносливости . При этом, сигнал с блока 16 заполнения счетчика до заданного уровня поступает на второй блок 18 управления коммутаторами, который вырабатывает сигнал на KOMr-iyтаторы 6 и 8, в результате которого автоматически перекомг утируются входные и выходные связи счетчиков 7 циклов. Ко входу счетчика 7 циклов бывшего III диапазона нагружений подключается выход формирователя 5 порогового элемента с порогом (фиг.2} Выход это1о счетчика циклов подключается к счетному входу бывшего счетчика циклов II диапазона нагружений, вьаход которого, в свою очередь, соединен со входом бывшего счетчика циклов 1 диапазона нагружений. Остальные связи счетчиков циклов остаются прежними. В результате такой перекоммутации получается новый счетчик

циклов долговременного диапазона наТружений с емкостью, значительно превосходящей емкость каждого из бывших счетчиков циклов, B3HTjix з отдельности. Второй блок 18 управления ком iyтaтopaми выдает также сигнал на индикатор 20 диапазона нагружений для индикации разрешения работы машины только в долговременном диапазоне нагружений и на регулируемый пороговый элемент 4 для установки его по0рога равным ib. Изменившееся состояние блока 18 управления коммутаторами через блок 9 ввода записывается в ячейку 22 памяти.

По окончании процесса перекомму5тации счетчиков циклов блок 18 управления выдает импульс для установки элементов нового счетчика циклов в О, соответственно их нулевая информация записывается и в ячейке 22

0 памяти.

Работа счетчика циклов долговре-г менного диапазона нагружений аналогична работе для счетчиков других диапазонов нагружений, с той лишь

5 разницей, что информация о подходе к предельному числу циклов нагружений изделия получается путем коммутации составных частей счетчика циклов долговременного диапазона нагружений на цифровой индикатор 11.

0

Работа устройства в режиме испытаний аналогична работе в режиме контроля, в режиме испытаний при помощи пороговых элементов устанавливаются нужные уровни допустиьаох на5пряжений к производится подсчет циклов по полученным диапазонам нагружений. По состоянию деталипосле или в процессе испытаний делается вывод о правильности выбора количества циклов нагружений.

Применение предлагаемого устройства позволяет осуществить испытания и контроль усталостного разрушения изделий, подвергаемых знакопеременной нагрузке на протяжении всего

5 ресурса работы изделий.

Формула изобретения

Устройство для контроля усталостного разрушения изделий, содержащее преобразователь действующих напряжений, подключенный через усилитель к регулируемому пороговому элементу и паргиолельным каналам, каждый из которых включает последовательно соединенные пороговый элемент, формирователь, счетчик циклов и блок заполнения, индикатор диапазона, ко входам которого подключены выходы всех каналов, подключенные также ко входам регулируемого порогового элемента, который подключен выходом к сигнализатору перегрузки, отличающеес я . тем, что, с целью повышения

надежности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено первым коммутатором, подключенным между формирователями и счетчиками циклов,вторым коммутатором подключенным между счетчиками и блоками заполнения, первым и вторым блоками управления и последовательно соединенными блоком ввода информации, входы которого подключены к выходам счетчиков и блоков управления, ячейкой памяти и блоком установки, другие входы которого подключены к первому и второму блокам

управления, а выходы - ко вторым входам счетчиков, второй блок управления входом подключен к выходу блока заполнения, а выходами подключен к первому и второму коммутаторам, входам счетчиков, блоку ввода и регулируемого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 504939, кл. G 01 N 3/32.

2,Патент ФРГ № 1958257,

кл. G 01 N 3/32, 1977 (прототип).