RU2795385C1 - Device for measuring displacements of notch edges in specimens at elevated temperatures during testing - Google Patents
Device for measuring displacements of notch edges in specimens at elevated temperatures during testing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795385C1 RU2795385C1 RU2022119780A RU2022119780A RU2795385C1 RU 2795385 C1 RU2795385 C1 RU 2795385C1 RU 2022119780 A RU2022119780 A RU 2022119780A RU 2022119780 A RU2022119780 A RU 2022119780A RU 2795385 C1 RU2795385 C1 RU 2795385C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow tube
- rod
- protrusion
- measuring
- attached
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, для измерения перемещений краев надреза в образцах при их нагружении при повышенных температурах в процессе испытаний на трещиностойкость. The invention relates to the field of measurement technology and can be used, in particular, to measure the displacement of the edges of the notch in the samples when they are loaded at elevated temperatures during testing for crack resistance.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известно принятое в качестве прототипа заявляемого изобретения устройство для измерения перемещений при повышенной температуре, содержащее подвеску, установленные на ней два шарнирно связанных в виде ножниц пустотелых рычага, закрепленные на одних концах рычагов измерительные наконечники и закрепленные на других концах рычагов измерительный преобразователь и регулировочный винт, кинематически связанный с измерительным преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, измерительные наконечники выполнены в виде жаропрочных ножей, подвеска - в виде двух пустотелых элементов, каждый из которых представляет собой установленные параллельно плоскости расположения рычагов и симметрично относительно нее полукольца, одни концы которых соединены с помощью упругой пластины, фиксирующих винтов, предназначенных для установки на образце и установленных на других концах полуколец перпендикулярно плоскости расположения рычагов, и базирующих планок, закрепленных на упомянутой упругой пластине в средней части перпендикулярно плоскости расположения рычагов, а шарнир рычагов установлен на базирующих планках (авторское свидетельство SU 1364859 А1, дата публикации: 07.01.1988 (далее - [1])).It is known from the prior art adopted as a prototype of the claimed invention a device for measuring displacements at elevated temperature, containing a suspension, two hollow levers hinged in the form of scissors mounted on it, measuring tips fixed at one end of the levers and a measuring transducer and an adjusting one fixed at the other ends of the levers. a screw kinematically connected to the measuring transducer, characterized in that, in order to increase the reliability of measurements, the measuring tips are made in the form of heat-resistant knives, the suspension is in the form of two hollow elements, each of which is a half-ring installed parallel to the plane of the levers and symmetrical relative to it , one ends of which are connected by means of an elastic plate, fixing screws intended for installation on the sample and installed at the other ends of the semirings perpendicular to the plane of the levers, and basing bars fixed on the said elastic plate in the middle part perpendicular to the plane of the levers, and the hinge of the levers is installed on the base rails (author's certificate SU 1364859 A1, publication date: 01/07/1988 (hereinafter - [1])).
К недостаткам известного из [1] устройства для измерения перемещений при повышенной температуре следует отнести:The disadvantages of the device known from [1] for measuring displacements at elevated temperature include:
- сложность конструкции механической части устройства, содержащей шарниры и рычаги, что может снижать точность измерений в процессе испытаний;- the complexity of the design of the mechanical part of the device, containing hinges and levers, which can reduce the accuracy of measurements during testing;
- наличие в конструкции устройства полуколец, предназначенных для их закрепления на испытуемом образце, может вызывать неудобства для размещения устройства внутри электропечей, что вынуждает использовать в устройстве индукционный нагрев с охлаждением и за счет этого дополнительно усложняет его конструкцию.- the presence in the design of the device of semi-rings intended for their fixation on the test sample can cause inconvenience for placing the device inside electric furnaces, which forces the use of induction heating with cooling in the device and, due to this, further complicates its design.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено патентуемое изобретение, является обеспечение возможности измерения перемещений краев надреза в образцах при их нагружении при повышенных температурах в процессе испытаний на трещиностойкость в электропечах, а техническим результатом - обеспечение возможности преобразования контролируемого параметра в виде перемещения измерительных наконечников, соприкасающихся с контрольными выступами образца, в перемещение измерительного щупа датчика индуктивного типа при испытании образца на трещиностойкость при повышенных температурах.The task to be solved by the patented invention is to provide the possibility of measuring the displacement of the edges of the notch in the samples when they are loaded at elevated temperatures in the process of testing for crack resistance in electric furnaces, and the technical result is to provide the possibility of converting the controlled parameter in the form of displacement of the measuring tips in contact with the control protrusions of the sample, in the movement of the measuring probe of the inductive type sensor when testing the sample for crack resistance at elevated temperatures.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для измерения перемещений при повышенной температуре, отличается тем, что содержит упругий кольцевой элемент, к каждой из двух противоположных сторон горизонтального диаметра которого присоединено по одной балке, свободный конец которой представляет собой измерительный наконечник. При этом к нижней стороне вертикального диаметра упругого кольцевого элемента со стороны измерительных наконечников прикреплен нижний конец штока, а к верхней стороне вертикального диаметра прикреплена полая трубка, внутри которой размещена часть вышеуказанного штока с имеющимся на его верхнем конце выступом. Причем внутри полой трубки размещена надетая на шток пружина, один конец которой упирается в нижнюю торцевую поверхность выступа штока, а другой - в верхнюю торцевую поверхность выступа, имеющегося на внутренней стенке полой трубки. При этом внутри полой трубки также закреплен индуктивный датчик, щуп которого упирается в верхнюю торцевую поверхность выступа штока. Причем индуктивный датчик подключен к регистрирующему прибору. При этом на внешней стенке полой трубки закреплена пластина, к которой прикреплены упругие кольцевые компенсаторы, к которым прикреплены жесткие полки. Причем в боковой стенке полой трубки имеется несколько сквозных отверстий.The solution to this problem by achieving the specified technical result is ensured by the fact that the device for measuring displacements at elevated temperature is characterized in that it contains an elastic ring element, to each of the two opposite sides of the horizontal diameter of which is attached one beam, the free end of which is a measuring tip . In this case, the lower end of the rod is attached to the lower side of the vertical diameter of the elastic ring element from the side of the measuring tips, and a hollow tube is attached to the upper side of the vertical diameter, inside which a part of the above rod with a protrusion at its upper end is placed. Moreover, inside the hollow tube there is a spring put on the rod, one end of which rests against the lower end surface of the protrusion of the rod, and the other end against the upper end surface of the protrusion on the inner wall of the hollow tube. At the same time, an inductive sensor is also fixed inside the hollow tube, the probe of which rests against the upper end surface of the rod protrusion. Moreover, the inductive sensor is connected to the recording device. At the same time, a plate is fixed on the outer wall of the hollow tube, to which elastic ring compensators are attached, to which rigid shelves are attached. Moreover, there are several through holes in the side wall of the hollow tube.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.The causal relationship between the essential features of the patented invention and the achieved technical result is as follows.
Жесткие полки заявляемого устройства крепятся к испытываемому на трещиностойкость образцу с помощью болтов. При этом упругий кольцевой элемент поджимается на уровне его горизонтального диаметра таким образом, чтобы по одному измерительному наконечнику находилось в контакте с одним из контрольных выступов надреза образца. При этом пружина, размещенная внутри полой трубки, также находится в поджатом состоянии. После чего испытываемый образец помещают с установленным на нем устройством в электропечь таким образом, чтобы часть полой трубки, внутри которой находится пружина и индуктивный датчик со щупом, находились вне электропечи. Это необходимо для уменьшения воздействия высоких температур на пружину и индуктивный датчик со щупом в процессе нагрева образца в электропечи. При этом имеющиеся в боковой стенке полой трубки сквозные отверстия обеспечивают дополнительное воздушное конвективное охлаждение штока, пружины и индуктивного датчика со щупом, размещенного внутри полой трубки.Rigid shelves of the proposed device are attached to the sample tested for crack resistance with bolts. In this case, the elastic annular element is pressed at the level of its horizontal diameter in such a way that one measuring tip is in contact with one of the control ledges of the sample notch. In this case, the spring placed inside the hollow tube is also in a preloaded state. After that, the test sample is placed with the device installed on it in the electric furnace in such a way that the part of the hollow tube, inside which there is a spring and an inductive sensor with a probe, are outside the electric furnace. This is necessary to reduce the effect of high temperatures on the spring and the inductive sensor with the probe during the heating of the sample in the electric furnace. At the same time, through holes in the side wall of the hollow tube provide additional air convective cooling of the rod, spring, and inductive sensor with a probe placed inside the hollow tube.
При проведении испытаний образца на трещиностойкость к двум имеющимся в нем отверстиям (по одному отверстию с каждой стороны от надреза в образце) прикладывают разнонаправленную нагрузку с одновременным нагревом образца до требуемого значения температуры. При раскрытии трещины в области надреза расстояние между контрольными выступами надреза образца начинает увеличиваться, а измерительные наконечники, находящиеся в контакте с контрольными выступами, начинают отдаляться друг от друга за счет разжатия кольцевого упругого элемента на уровне его горизонтального диаметра. При разжатии кольцевого упругого элемента шток перемещается внутри полой трубки, и происходит разжатие находящейся внутри полой трубки пружины, один конец которой упирается в нижнюю торцевую поверхность выступа штока, а другой - в верхнюю торцевую поверхность выступа, имеющегося на внутренней стенке полой трубки, поскольку выступ полой трубки и выступ штока отдаляются друг от друга на вертикальном уровне. При этом щуп индуктивного датчика, упирающийся в верхнюю торцевую поверхность выступа штока, перемещается в противоположную сторону от упругого кольцевого элемента, а сигнал от индуктивного датчика о перемещении его щупа поступает на подключенный к нему регистрирующий прибор.When testing a sample for crack resistance, two holes in it (one hole on each side of the notch in the sample) are subjected to a multidirectional load with simultaneous heating of the sample to the required temperature. When a crack opens in the notch area, the distance between the control protrusions of the notch of the sample begins to increase, and the measuring tips that are in contact with the control protrusions begin to move away from each other due to the expansion of the annular elastic element at the level of its horizontal diameter. When the annular elastic element is unclenched, the rod moves inside the hollow tube, and the spring located inside the hollow tube is unclenched, one end of which abuts against the lower end surface of the rod protrusion, and the other against the upper end surface of the protrusion on the inner wall of the hollow tube, since the protrusion is hollow tubes and stem protrusion move away from each other at a vertical level. In this case, the probe of the inductive sensor, resting against the upper end surface of the protrusion of the rod, moves in the opposite direction from the elastic ring element, and the signal from the inductive sensor about the movement of its probe is fed to the recording device connected to it.
Таким образом, при использовании заявляемого устройства для измерения перемещений при повышенной температуре обеспечивается возможность преобразования контролируемого параметра в виде перемещения измерительных наконечников, соприкасающихся с контрольными выступами образца, в перемещение измерительного щупа датчика индуктивного типа при испытании образца на трещиностойкость при повышенных температурах в электропечи.Thus, when using the proposed device for measuring displacements at elevated temperatures, it is possible to convert a controlled parameter in the form of displacement of measuring tips in contact with the control ledges of the sample into displacement of the measuring probe of an inductive-type sensor when testing the sample for crack resistance at elevated temperatures in an electric furnace.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
На фиг. 1 представлен вид сбоку устройства для измерения перемещений при повышенной температуре, присоединенного к исследуемому образцу, находящемуся внутри электропечи. На фиг. 2 представлен узел соединения полой трубки с упругим кольцевым элементом. На фиг. 3 представлен узел установки пружины со штоком внутри полой трубки.In FIG. 1 is a side view of a device for measuring displacements at elevated temperature, attached to the test sample located inside the electric furnace. In FIG. 2 shows the joint of a hollow tube with an elastic ring element. In FIG. 3 shows a spring installation unit with a rod inside a hollow tube.
Описание позиций фигурDescription of the positions of the pieces
1 - измерительные наконечники;1 - measuring tips;
2 - упругий кольцевой элемент;2 - elastic ring element;
3 - балки;3 - beams;
4 - болты;4 - bolts;
5 - шток;5 - stock;
6 - гайки;6 - nuts;
7 - полая трубка;7 - hollow tube;
8 - гайки;8 - nuts;
9 - выступ на верхнем конце штока;9 - protrusion at the upper end of the rod;
10 - пружина;10 - spring;
11 - выступ на внутренней стенке полой трубки;11 - protrusion on the inner wall of the hollow tube;
12 - индуктивный датчик;12 - inductive sensor;
13 - болт;13 - bolt;
14 - щуп;14 - probe;
15 - регистрирующий прибор;15 - recording device;
16 - провод;16 - wire;
17 - пластина;17 - plate;
18 - выступ на внешней стенке полой трубки;18 - protrusion on the outer wall of the hollow tube;
19 - гайка;19 - nut;
20 - упругие кольцевые компенсаторы;20 - elastic ring compensators;
21 - болты;21 - bolts;
22 - болты;22 - bolts;
23 - жесткие полки;23 - rigid shelves;
24 - сквозные отверстия;24 - through holes;
25 - болты;25 - bolts;
26 - образец;26 - sample;
27 - отверстия в образце;27 - holes in the sample;
28 - электропечь.28 - electric furnace.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже приведен частный пример конструкции устройства для измерения перемещений при повышенной температуре и принцип его работы.Below is a particular example of the design of a device for measuring displacements at elevated temperature and the principle of its operation.
Устройство для измерения перемещений при повышенной температуре, содержит упругий кольцевой элемент 2, изготовленный из трубы из Стали 10Х9МФБ согласно ТУ 14-3Р-55-2001, в каждой из двух противоположных сторон горизонтального диаметра которого имеется по одному сквозному круглому отверстию, к которому прикреплено по одной выполненной из Стали 15X11MФ изогнутой балке 3 с помощью болтов 4. Причем свободный конец каждой из вышеуказанных изогнутых балок 3 представляет собой выполненный из Стали 15X11MФ измерительный наконечник 1. При этом в нижней стороне вертикального диаметра упругого кольцевого элемента 2 со стороны измерительных наконечников 1 имеется одно сквозное круглое отверстие, в котором закреплен нижний конец выполненного из Стали 12Х18Н10Т цилиндрического штока 5 с помощью двух гаек 6, накрученных на резьбу, имеющуюся на внешней стенке штока 5, по одной гайке 6 с внешней и внутренней стороны кольцевого элемента 2. Причем в верхней стороне вертикального диаметра упругого кольцевого элемента 2 имеется сквозное круглое отверстие, в котором закреплена выполненная из Стали 12Х18Н10Т полая цилиндрическая трубка 7 с помощью двух гаек 8, накрученных на резьбу, имеющуюся на внешней стенке цилиндрической трубки 7, по одной гайке 8 с внешней и внутренней стороны упругого кольцевого элемента 2. При этом внутри полой трубки 7 размещена часть вышеуказанного штока 5 с имеющимся на его верхнем конце цилиндрическим выступом 9. Причем внутри полой трубки 7 размещена надетая на шток 5 пружина 10, один конец которой упирается в нижнюю торцевую поверхность выступа на верхнем конце штока 9, а другой - в верхнюю торцевую поверхность цилиндрического выступа 11, имеющегося на внутренней стенке полой трубки 7. Пружина 6 изготовлена из проволоки согласно ГОСТ 18143-72 из Стали 30X13. При этом внутри полой трубки 7 также закреплен с помощью болта 13, вкрученного в сквозное круглое отверстие с резьбой в боковой стенке полой трубки 7, индуктивный датчик 12, щуп 14 которого упирается в верхнюю торцевую поверхность выступа на верхнем конце штока 9. В качестве индуктивного датчика 12 используется датчик перемещения типа RM с диапазоном измерений от 0 до 10 мм, диапазоном температур от -40°С до +120°С и выходным сигналом от 0 до 5 В. Причем индуктивный датчик 12 подключен с помощью провода 16 к регистрирующему прибору 15, в качестве которого используется самопишущий двухкоординатный прибор Н307/1. При этом на внешней стенке полой трубки 7 закреплена изготовленная из Стали 30X13 пластина 17, которая надета через имеющееся в ней сквозное отверстие поверх полой трубки 7. Причем верхняя торцевая поверхность пластины 17 упирается в выступ на внешней стенке полой трубки 18, а нижняя торцевая поверхность - в гайку 19, накрученную на резьбу, имеющуюся на внешней боковой стенке полой трубки 7, над гайками 8. При этом к торцевым поверхностям пластины 17 с противоположных сторон от балок 3 прикреплено по одному упругому кольцевому компенсатору 20, изготовленному из тонкого листа Стали 30X13 согласно ГОСТ 5582-75, с помощью болтов 21. Причем к каждому из двух кольцевых компенсаторов 20 также прикреплено по одной жесткой полке 23, выполненной из Стали 30X13, с помощью болтов 22. При этом в боковой стенке полой трубки 7 имеются две пары сквозных продолговатых отверстий 24, расположенных с диаметрально противоположных сторон полой трубки 7. Болты 4, 13, 21, 22, 25 и гайки 6, 8, 19 выполнены из Стали 12Х18Н10Т (Фиг. 1, 2, 3).A device for measuring displacements at elevated temperature, contains an
Работа устройства для измерения перемещений при повышенной температуре осуществляется следующим образом.The operation of the device for measuring displacements at elevated temperature is as follows.
Сначала жесткие полки 23 прикрепляют к испытываемому на трещиностойкость образцу 26 с помощью болтов 25. Упругий кольцевой элемент 2 вручную поджимают на уровне его горизонтального диаметра и приводят каждый из измерительных наконечников 1 в контакт с натягом с соответствующим контрольным выступом образца 26 в области его надреза. При этом пружина 10 поджимается за счет перемещения выступа штока 9 в сторону выступа на внутренней стенке полой трубки 11. Жесткость пружины 10 выбрана примерно равной жесткости упругого кольцевого элемента 2. Индуктивный датчик 12 фиксируется внутри полой трубки 7 с помощью болта 13 таким образом, чтобы его щуп 14 находился в контакте с верхней торцевой поверхностью выступа штока 9.First, the
Затем испытываемый образец 26 с установленным на нем устройством помещают в электропечь 28 таким образом, чтобы часть полой трубки 7, в которой находится выступ на ее внутренней стенке 11, пружина 10, выступ штока 9 и индуктивный датчик 12 с его щупом 14, находились вне электропечи 28 с целью снижения влияния на них высоких температур. Внутри электропечи 28 в отверстия 27 в образце 26 устанавливались пальцы испытательной машины на растяжение (на фиг. не показаны). При этом в качестве испытательной машины на растяжение использовалась машина марки УМЭ-10ТМ, оснащенная электропечью. В зависимости от конструкции электропечи 28 возможна установка устройства с образцом 26 внутри электропечи 28 в горизонтальном или вертикальном положении.Then the
В процессе увеличения растягивающего усилия разделенные надрезом части образца 26 раздвигаются, то есть происходит раскрытие надреза, и измерительные наконечники 1, контактирующие с контрольными выступами образца 26, отдаляются друг от друга. В результате чего упругий кольцевой элемент 2 разжимается на уровне его горизонтального диаметра, а на уровне вертикального - сжимается. При этом выступ штока 9 за счет разжатия пружины 10 перемещается вместе с контактирующим с его верхней торцевой поверхностью щупом 14 в сторону индуктивного датчика 12, с которого поступает сигнал о перемещении щупа 14 на регистрирующий прибор 15 (направление растягивающих усилий Р1 и Р2 показано на фиг. 1).In the process of increasing the tensile force, the parts of the
Таким образом, при применении заявляемого устройства для измерения перемещений при повышенной температуре обеспечивалась возможность преобразования контролируемого параметра в виде перемещения измерительных наконечников 1, соприкасающихся с контрольными выступами образца 26, в перемещение измерительного щупа 14 индуктивного датчика 12 при испытании образца 26 на трещиностойкость при повышенных температурах.Thus, when using the proposed device for measuring displacements at elevated temperatures, it was possible to convert the controlled parameter in the form of displacement of the measuring
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Заявляемое устройство для измерения перемещений при повышенной температуре отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области измерительной техники.The claimed device for measuring displacements at elevated temperature meets the condition of "industrial applicability". The essence of the technical solution is disclosed in the formula, description and drawings clearly enough for understanding and industrial implementation by the relevant specialists, and the tools used are simple and accessible for industrial implementation in the field of measuring technology.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795385C1 true RU2795385C1 (en) | 2023-05-03 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2825973A (en) * | 1953-05-20 | 1958-03-11 | Power Jets Res & Dev Ltd | Dimension-indicating device |
| SU369374A1 (en) * | 1971-05-20 | 1973-02-08 | DEVICE FOR MEASURING DISPLACEMENTS | |
| SU1375947A1 (en) * | 1986-04-09 | 1988-02-23 | Предприятие П/Я Г-4126 | Device for testing resistance strain gauges at low temperatures in magnetic field |
| US7259552B2 (en) * | 2002-05-31 | 2007-08-21 | Siemens Power Generation, Inc. | Wear monitor for turbo-machine |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2825973A (en) * | 1953-05-20 | 1958-03-11 | Power Jets Res & Dev Ltd | Dimension-indicating device |
| SU369374A1 (en) * | 1971-05-20 | 1973-02-08 | DEVICE FOR MEASURING DISPLACEMENTS | |
| SU1375947A1 (en) * | 1986-04-09 | 1988-02-23 | Предприятие П/Я Г-4126 | Device for testing resistance strain gauges at low temperatures in magnetic field |
| US7259552B2 (en) * | 2002-05-31 | 2007-08-21 | Siemens Power Generation, Inc. | Wear monitor for turbo-machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104913981B (en) | High-temp in-situ tensile fatigue test system and its method of testing | |
| JP5500612B2 (en) | Extensometer for deformation expansion measurement of high temperature structures | |
| WO2017097549A1 (en) | Friction testing apparatus and method | |
| CN105910919B (en) | A kind of high temperature axial compression test device and test method | |
| US5275057A (en) | Clip gage attachment for frictionless measurement of displacement during high-temperature mechanical testing | |
| CN204718898U (en) | High-temp in-situ stretching-fatigue test system | |
| US5641912A (en) | Method for remote application of variable load and/or displacement to specimens, components, or systems | |
| RU2795385C1 (en) | Device for measuring displacements of notch edges in specimens at elevated temperatures during testing | |
| US20180112976A1 (en) | Mechanical strain extensometer | |
| CN107505213B (en) | Novel small punch test device and test method thereof | |
| KR0159923B1 (en) | Viscoelasticity measuring apparatus | |
| Saxena et al. | Fatigue crack growth testing | |
| CN114295097B (en) | High-temperature dynamic strain calibration device based on resonance beam | |
| CN112945752A (en) | Device for testing high-temperature creep property of metal and testing method using device | |
| RU174678U1 (en) | DEFORMATION SENSOR | |
| SU1640584A1 (en) | Device for strength testing of specimens | |
| RU2308016C2 (en) | Device for measuring elasticity modulus of construction materials at high temperatures | |
| GB2185324A (en) | Improvements in or relating to material testing apparatus | |
| Jones et al. | Considerations for the accreditation of small punch creep testing | |
| JPH01245128A (en) | In-pile creep testing device | |
| CN114370845B (en) | Resonant high-temperature dynamic strain calibration method | |
| CN116539260A (en) | Vibration fatigue test device and test method for high-temperature strain gauge | |
| SU1280489A1 (en) | Device for thermomechanical testing of materials | |
| RU2239812C1 (en) | Device for keeping loading of articles constant | |
| JP2002195924A (en) | Method and device for multi-axial fatigue test |