Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadze¬ nie do pomiaru naprezen wewnetrznych w ele¬ mentach maszyn i konstrukcji za pomoca drgan ultradzwiekowych.Wynalazek dotyczy techniki pomiaru nieniszcza¬ cych stanu naprezen w cialach stalych, sprezys¬ tych.Znajomosc stanu naprezen, w szczególnosci zas naprezen wlasnych, w elementach maszyn oraz w calych ukladach mechanicznych, ma zasadnicze znaczenie dla oceny takich czynników jak zapas wytrzymalosci oraz zapas zmeczeniowy i co za tym idzie pozwala na ocene zywotnosci danego, ele¬ mentu czy tez ukladu. Ocena ta jest zarówno waz¬ na dla maszyn i urzadzen swiezo wyprodukowa¬ nych, jak tez juz eksploatowanych.Znane i glównie dotychczas stosowane sposoby pomiaru naprezen, spowodowanych obciazeniami zewnetrznymi, badz tez tak zwanych naprezen wlasnych, polegaja na pomiarach elastooptycznych odpowiednich modeli, wykonanych na podobien¬ stwo badanych elementów lub ukladów. Sposoby te nie pozwalaja na pomiar wartosci naprezen w konkretnej czesci czy w maszynie lecz jedynie na ich okreslenie przez analogie, w oparciu o podobne ksztalty modelu i przylozone don obciazenia.Inny znany sposób polega na pomiarze napfezen powierzchniowych badanego detalu lub ukladu za pomoca tensometrów i na wyliczeniu, na drodze analitycznej, naprezen wewnetrznych. Ten sposób nie pozwala jednak na bezposrednie i natychmias¬ towe okreslenie stanu tych naprezen.Ostatnio sa podejmowane próby wykorzystania ultradzwieków do pomiaru naprezen wewnetrznych metodami defektoskopii ultradzwiekowej. Mierzona wielkoscia jest predkosc rozchodzenia sie ultra¬ dzwieków, okreslajaca zarówno dlugosc fali jak i wartosc odbieranego sygnalu. Przy bardzo wy¬ sokich naprezeniach rzedu 0,1% wartosci modulu Younga, wystepuja zmiany predkosci propagacji fal ultradzwiekowych wyrazajace sie wartosciami setnej czesci procenta. Próby wykorzystania tego efektu do okreslenia naprezen wewnetrznych nie daly jednak dotychczas zadawalajacych rezultatów, ze wzgledu na duzy rozrzut wyników jakim obar¬ czone sa precyzyjne pomiary szybkosci dzwieku.Przedstawiony powyzej stan techniki wskazuje, iz nie jest dotychczas znany sposób, ani urzadze¬ nie, umozliwiajace bezposrednie i natychmiastowe pomiary naprezen wewnetrznych z zadawalajaca dokladnoscia.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i u- rzadzenia do bezposredniego oraz natychmiasto¬ wego pomiaru naprezen wewnetrznych, jak tez i tak zwanych naprezen wlasnych.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze postawiony cel mozna osiagnac, wykorzystujac nowoodkryte efek¬ ty wzrostu tarcia wewnetrznego cial stalych pod wplywem istniejacych w nich naprezen. Zmiany tego tarcia, przy zmianach naprezen w granicach 96 901' .3 ¦ ¦ ' ; sprezystosci danego ciala, sa bardzo znaczne i do¬ chodzace do 40%, a nieraz i wiecej.Pomiary tarcia przeprowadza sie wedlug wyna¬ lazku za pomoca aparatury ultradzwiekowej na dwóch rodzajach fal. Istotnym jest, iz stosuje sie fale scinajace i fale podluzne. Stosunek tarcia wewnetrznego, pomierzonego za pomoca fal sci¬ najacych, oto tarcia wewnetrznego, pomierzonego za pomoca fal podluznych, jest miara naprezenia wewnetrznego. Zasadniczym kryterium oceny war¬ tosci naprezen wewnetrznych jest wartosc tarcia wewnetrznego, pomierzonego za pomoca fal sci¬ najacych. Pomiar tarcia wewnetrznego obu rodza¬ jami fal ultradzwiekowych odbywa sie jednoczes¬ nie. Stosuje sie dwa osobne przetworniki ultra¬ dzwiekowe. Kazdy z nich pracuje na innym ro¬ dzaju drgan. Oba sa wzbudzane z tego samego, wspólnego zródla.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku umozli¬ wiaja bezposredni i natychmiastowy pomiar na¬ prezen wewnetrznych, a zastosowanie jednoczes¬ nego pomiaru tarcia wewnetrznego dwoma rózny¬ mi rodzajami drgan ultradzwiekowych wyklucza bledy grube, jakie moga byc wywolane czynni¬ kami strukturalnymi badanego elementu. Sposób wedlug wynalazku realizuje wiec postawione za¬ dania i jednoczesnie wykazuje korzystne skutki techniczne i techniczno uzytkowe. Sposób jest pros¬ ty, co zapewnia jednoznacznosc wyników przy du¬ zej dokladnosci wyników pomiarowych. Uklad po¬ miarowy/ma takze przejrzysty uklad ideowy i jest zrealizowany w oparciu o proste, niezawodne i sprawdzone elementy.Przedmiotem wynalazku jest przedstawiony schematycznie na rysunkach, na których fig. 1 uwidacznia zestaw pomiarowy, a fig, 2 — uklad aparatury pomiarowej.Urzadzenie sklada sie z dwóch przetworników ultradzwiekowych 2 i 3. Jeden z nich przetwarza drgania pradu" elektrycznego o czestosci ultraaku- stycznej na drgania mechaniczne scinajacej — drugi — na drgania mechaniczne podluzne. Drgania te sa wprowadzane do badanego obiektu 4. Przetwor¬ niki 2 i 3 sa polaczone z elektronicznym ukladem wskazujaco pomiarowym 1. (fig. 1).Teri uklad 1 (fig. 2) ma na wejsciu dwa prze¬ laczniki nadawanie-odbiór 5 i 6. Impulsowy gene¬ rator wzbudzajacy 8 jest dolaczony do przetwor¬ nika 3 drgan podluznych, a impulsowy generator wzbudzajacy 10 jest dolaczony do przetwornika 2 \ drgan scinajacych. Do przelacznika 5 dolaczony jest wzmacniacz 7 impulsów echa i podobnie do prze¬ lacznika 6 jest dolaczony wzmacniacz 9 impulsów - echa. Oba te wzmacniacze 7 i 9 sa polaczone z analogowym lub cyfrowym ukladem przeliczaja¬ cym 11, a ten z kolei z ukladem odczytowym 12, ze wskaznikiem analogowym lub cyfrowym.Sposób dzialania urzadzenia jest nastepujacy.Do badanego obiektu 4 przyklada sie oba pomia¬ rowe przetworniki 2 i 3, które sprzega sie z nim w znany sposób na przyklad za pomoca cieczy lub pasty sprzegajacej. Zapewnia to, przy odpo¬ wiednio plaskiej i gladkiej powierzchni badanego Obiektu 4, dobra transmisje zarówno drgan pod¬ luznych jak i drgan scinajacych. Oba przetworniki 901 .4 2 i 3 pracuja impulsowo zarówno* na nadawanie jak i na odbiór z tym, ze w trakcie odbioru przyj¬ muja echa wielokrotne, których zanik jest miara tlumienia fal ultradzwiekowych, a co za tymr idzie ' i tarcia wewnetrznego. Wartosc tego tarcia jest okreslana za pomoca ukladu pomiarowego 1 (fig.. 1).W ukladzie pomiarowym 1 impulsy pradu o cze¬ stosci ultradzwiekowej z generatorów 8 i 10 sa przekazywane poprzez przelaczniki nadawanie-od- w biór 5 i 6 do odpowiednich przetworników. Ode¬ brane nastepnie przez nie impulsy echa wielokrot¬ nego, równiez przez te same przetworniki, sa prze¬ kazywane z kolei do wzmacniaczy impulsów echa 7 i 9. Stad sa one doprowadzane do elektronicz- nego ukladu przeliczajacego 11. Ten uklad 11 sa¬ moczynnie wyznacza tlumienie fal ultradzwieko¬ wych w obu kanalach/ a nastepnie — na drodze analogowej lub cyfrowej — okresla ich stosunek.Ow stosunek jest równy stosunkowi tarcia wew- *o netrznego pomierzonego w obu kanalach. Wartosc tego stosunku, okreslana wielkoscia napiecia lub pradu, czy tez zakodowana w postaci cyfrowej przez uklad 11 jest doprowadzana nastepnie do ukladu odczytowego 12, który eksponuje ja na 85 wskazniku analogowym lub cyfrowym. Sygnal z tego ostatniego ukladu jest utrwalany za pomoca jednego ze znanych urzadzen zapisujacych.Opisany sposób i urzadzenie do pomiaru napre¬ zen wewnetrznych znajduje zastosowanie do badan u laboratoryjnych, przemyslowych i eksploatacyj¬ nych. Sluza one do okreslania wartosci tych na¬ prezen w swiezo wyprodukowanych, jak tez i juz od dluzszego czasu eksploatowanych elementów i czesciach maszyn. Szczególnie przydatnym jest on w produkcji i badaniach maszyn oraz sprzetu precyzyjnego, optycznego, pomiarowo-kontrolnego, w przemysle obrabiarek i lozysk tocznych, elektro¬ nicznym, lotniczym i innych. 40 PL