Дипломная работа: Релаксационная стойкость напряжений в металлах и сплавах
Это давление минимум в 95 раз больше, чем окружное усилие во
фрикционном сцеплении, что гарантирует отсутствие проскальзывания при любом натяжении
тросика.
Для того чтобы тросик наматывался на валик 4 по одной окружности
независимо от угла подъема рычага 2 (это требуется для исключения возможности
аксиального скольжения тросика по валику 4), соединение тросика с рычагом
сделано подвижным. К концу тросика прикреплена горизонтальная ось с сидящими на
ней двумя подшипниками, на которые опирается рычаг 2. Для устранения бокового
давления на подшипники при отклонении рычага от горизонтали опорная поверхность
рычага выполнена в виде эвольвенты. Эвольвентная поверхность пересекает плоскость
намотки тросика под прямым углом при любом положении рычага, поэтому
направление усилия, действующего на подшипники со стороны рычага, совпадает с
осью тросика. В связи с заметной кривизной эвольвентной поверхности подшипники
с достаточной точностью «находят» нужное положение, обеспечивая правильность
намотки тросика.
Соотношение плеч рычага 2 равно в среднем 1:5. Опора рычага
укреплена на плите (из листа толщиной 10—15 мм), подведенной под станину машины
и жестко связанной с ней посредством анкерных болтов. Второй конец рычага 2 при
помощи серьги соединен с резьбовой головкой динамометра Д. Другая резьбовая
головка соединяется с концом нагружающего рычага 1.
Устройство для автоматической записи нагрузки состоит из
барабанного часового механизма с недельным заводом и диаграммного пера. Перо
укреплено на тонкой нити, которая наматывается на плексигласовый шкив,
укрепленный на оси индикатора динамометра. Таким образом, изменение нагрузки,
вызывающее поворот стрелки индикатора, приводит и к вертикальному перемещению
пера. Так как характеристика динамометра линейна, смещение пера строго
пропорционально нагрузке. Вся система уравновешена так, что ось индикатора не
испытывает изгибающих нагрузок. Барабан помещен над нагружающим рычагом 1 и
укреплен на траверсе, соединенной с тягой динамометра. Такое крепление
необходимо для того, чтобы изменение наклона нагружающего рычага 1 не
сказывалось на положении барабана.
Динамометр и диаграммное устройство тарируются на машине при
помощи образцового динамометра, укрепляемого вместо образца и захватах машины.
По данным тарировки строят тарировочные графики, которые позволяют по
показаниям динамометра и по диаграмме рассчитать нагрузку на образец в процессе
испытания.
Для нормальной работы нагружающего устройства угол наклона
рычага 2 должен находиться в пределах 0—55° от горизонтали; соответственно
максимально допустимый ход тросика составляет ~150 мм. Этого хода недостаточно
для обеспечения нужной степени разгрузки образца в процессе испытания. Кроме
того, колебания температуры помещения вызывают деформацию станины и наружных частей
захватов. Происходящее при этом изменение натяжения образца автоматически компенсируется
соответствующим перемещением рычага. Эти обстоятельства могут вывести рычаг 2 из
нормального положения и нарушить правильный ритм работы машины. Чтобы этого
избежать, на рычаге установлено реле, при помощи которого подается сигнал
(звонок), указывающий на приближение рычага к крайнему верхнему или нижнему
положению. С включением звонка останавливается двигатель. Перевод рычага 2 в
нормальное положение (угол подъема 35—45°) осуществляется плавным подтягиванием
или ослаблением цепочки при помощи рукоятки редуктора нижнего захвата. Так как
длина образца автоматически поддерживается постоянной, то при помощи двигателя
соответственно опускается, или поднимается рычаг.
Обслуживание машины с указанным выше нагружающим устройством
состоит в наблюдении за температурой образца, периодической регистрации
показаний индикатора динамометра и в редких случаях в подтягивании или ослаблении
цепочки с образцом. Начальное натяжение образцу задается следующим образом. Рычаг
2 переводится в крайнее верхнее положение. С индикатора К снимается неподвижный
контакт, управляющий увеличением нагрузки. Поворотом шкалы индикатора стрелка совмещается
с делением, соответствующим заданной деформации образца (неподвижный контакт, управляющий
разгружением, установлен на индикаторе так, что при соприкосновении с ним
подвижного контакта стрелка совмещается с нулевым делением). Затем с помощью редукторного
механизма подтягивают цепочку. При этом стрелка индикатора К движется до
соприкосновения контакта, укрепленного на ней, с неподвижным контактом. В этот
момент достигается заданная деформация, и двигатель начинает работать,
разгружая образец. Второй неподвижный контакт установлен на индикаторе так,
чтобы суммарный зазор составил 1 мм. После этого нагружающее устройство
работает автоматически.
Кинематическая схема релаксационной машины 5ИМ, также
сконструированной Н.Д. Зайцевым, приведена на рисунке 5. Она характеризуется
большой скоростью нагружения и разгружения, позволяющей изучать кратковременную
релаксацию напряжений при высоких температурах. Испытание на машине производят
следующим образом.
Нагрев образца 8 производится в электропечи 9. После
достижения необходимой температуры груз 1 устанавливают на рычаге 2 на
расстоянии, соответствующем заданному начальному напряжению; электрический
контакт 3 рычажка тензометра занимает нейтральное положение в узком зазоре
между неподвижными контактами 4 и 5. Нагружение осуществляется снятием рычага с
арретира 6. Одновременно вращением микрометрического винта 7 поддерживается
установленное положение контакта 3. В момент отрыва рычага от арретира включают
питание двигателя и диаграммного механизма. Барабан диаграммного аппарата
вращается от сельсина 15 коробки скоростей 18 (υ =500 мм/ч). В дальнейшем
процесс релаксации и регистрация изменений остаточного напряжения во времени
происходят автоматически.
При накоплении пластической деформации определенной величины
положение экстензометра 19 изменяется, что приводит к замыканию контактов 3 и 5
и срабатыванию электромагнитного реле. Под действием ртутного контакта 14 реле
замыкается, цепь электродвигателя 13 и груз перемещаются в сторону уменьшения
нагрузки, в результате чего напряжение снижается, образец сокращается до
первоначальной длины, контакт тензометра приходит в исходное положение и снова
начинается процесс релаксации в образце, но уже при меньшем растягивающем
усилии и т. д. Одновременно с перемещением груза при вращении электродвигателя
вращается ротор сельсина, закрепленного на стрелке рычага. Сельсин рычага
электрически соединен с сельсином перемещения пера 16 диаграммного механизма,
вследствие чего на барабане 17 регистрируется изменение нагрузки в процессе
испытания.
Нагружение образца в машинах типа Рел-5 производят с помощью
двуплечего рычага. Грузовое плечо рычага связано с парой пружин, которые можно
заменять в зависимости от требуемого диапазона нагрузок [2500—12500, 5000—2500,
10000—50000 Н (250—1250, 500—2500, 1000—5000 кг)].
Пружины через винт, червячную пару и ременную передачу
связаны с двигателем, вращение винта приводит к натягиванию или ослаблению
пружин и соответственно нагружению или разгрузке образца. Система нагружения
сопряжена с самопишущим диаграммным прибором, записывающим изменение нагрузки
во времени. Измерение и передачи деформации производят с помощью трех кварцевых
стержней тензометра. Величину деформации определяют измерительным микроскопом с
винтовым окулярным микрометром. Для автоматического управления нагрузкой,
действующей на образец, измеряемая деформация превращается в электрический
сигнал с помощью датчика фотоэлемента. Луч света, направленный проекционной
лампой через объектив к фотоэлементу, диафрагмируется в фокусе объектива специальной
шторкой, прикрепленной к концу рычажной системы экстензометра. В условиях
компенсации шторка диафрагмирует фотоэлемент примерно наполовину.
Рисунок 5 – Кинематическая схема машины 5ИМ для испытаний на
релаксацию
Датчик фотоэлемента питается стабилизированным напряжением.
Изменения тока фотоэлемента переносятся на ламповый мостик, который в свою
очередь при разбалансировке передает соответствующий сигнал реле и блок
контактам системы управления нагрузкой, действующей на образец.
Нагружение образца до заданной начальной деформации
происходит с помощью измерительного микроскопа.
Для высокотемпературных испытаний на релаксацию в вакууме
были приспособлены машины типа ПВ-152 и ПВ-3012 для испытаний на длительную
прочность.
Указанные машины имеют вакуумную камеру для радиационного
нагрева образцов вольфрамовыми стержневыми нагревателями до температуры 2000°С.
Нагружающее устройство рычажное (передаточное отношение 1:60). Постоянная
температура поддерживается стабилизацией напряжения с помощью специальных
блоков регулирования, не допускающих колебаний температуры во время испытания
не более ±2°С.
Машины снабжены устройством для автоматического перемещения
верхнего захвата со скоростью 2 мм/мин во время нагрева и охлаждения образца
без нарушения вакуумной плотности системы.
1—
тяга нижняя; 2— упругий элемент; 3— тяга верхняя; 4— упор; 5— указатель
положения подъемного винта; 6— захват нижний, 7— образец; 8— захват верхний; 5—
шарнир специальный; 10— переходник; 11—электропечь; 12— тяга нижнего захвата; 13—
винт подъемный; 14— сильфон; 15— редуктор; 16— рукоятка ручного перемещения винта;
17— диафрагма; 18— электродвигатель; 19—электронный потенциометр; 20— тензометрический
мост
Рисунок 6 – Кинематическая схема машины ПВ-152М для испытаний
на релаксацию
Видоизменение кинематической схемы машин ПВ-152М и ПВ-3012
для проведение испытаний на релаксацию состояло в демонтаже Системы нагружения,
установке упругого элемента с тензодатчиками и жестком прикреплении цепочки с
упругим элементом к станине.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 |