SU1165876A1 - Устройство дл контрол процесса образовани и развити усталостных трещин - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, содержащее испытательную пульсаторную установку с контактором электропривода, стабилизированный генератор фиксированных частот и тензометрический измерительный блок, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  неразрущающего контрол  элементов резьбовых соединений в составе резьбовых пар, оно снабжено предназначенной дл  установки на стержневом резьбовом элементе испытуемого соединени  между захватом испытательной пульсаторной установки и гайкой испытуемой пары упругой втулкой, выполненной с радиальными прорез ми , образующими равномерно разнесенные по ее окружности секторы, секторным индикаторным табло и исполнительным релейным блоком, тензометры закреплены на наружных поверхност х секторов, а тензометрический измерительный блок выполнен в виде резистивных элементов по числу тензометров, образующих с последними делители напр жени , подключенные параллельно к генератору фиксированных частот, трансформаторов, первичные обмотки которых включены между средними точками делителей напр жени , а к вторичi ной обмотке каждого трансформатора подключены последовательно соединенные се (Л лективный усилитель, амплитудный демодул тор , фильтр низких частот, усилитель частот пульсации и регулируемый пороговый узел, выходы всех пороговых узлов раздельно подключены к индикаторам секторного табло и параллельно - к последовательно соединенным исполнительному релейному блоку и контактору электропривода. О5 cm 00 05

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может использоватьс  дл  контрол  процесса образовани  и развити  трещин в конструкционных элементах и узлах различных механических систем. Известен вихретоковый преобразователь дл  неразрушающего контрол  резьбы, содержащий кольцевой магнитопровод со щелью и размещенную на нем индикаторную катущку, второй кольцевой магнитопровод со щелью, установленный соосно с первым магнитопроводом, вторую индикаторную катущку, размещенную на втором магнитопроводе , с возбуждающей катущкой, охватывающей одновременно оба магнитопровода , и установленными коаксиально с магнитопроводами внутренним и внешним разрезными цилиндрическими экранами с резьбой, соответственно на внутренней и внешней боковых поверхност х, предназначенной дл  взаимодействи  с контролируемой резьбой, на боковой поверхности каждого магнитопровода выполнено по одному внутреннему и внешнему полюсному наконечнику с резьбой и щелью на рабочей поверхности , причем магнитопроводы установлены с возможностью взаимного поворота вокруг своей оси 1. Недостатком этого устройства, исключающим возможность его использовани  дл  след щего контрол  за прочностным состо нием элементов резьбовых соединений в процессе их многоцикловых усталостных испытаний  вл етс  то, что дл  сканировани  резьбовой поверхности электромагнитными пол ми исследуема  деталь (болт или гайка) не должна находитьс  в резьбовом сочленении с другой деталью резьбового сое динени . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  контрол  процесса образовани  и развити  усталостных трещин, содержащее испытательную пульсаторную установку с контактором электропривода, стабилизированный генератор фиксированных частот и тензометрический измерительный блок. Тензометрический измерительный блок включает в себ  тензометрический мост 2. Недостатком известного устройства  вл етс  неприменимость дл  след щего контрол  за прочностным состо нием элементов резьбовых соединений, св занна  с невозможностью закреплени  тензорезисторов контрольной системы на сложнорельефной поверхности винтовой резьбы исследуемой детали, да еще в услови х ее рабочего сочленени  с другим элементом (болтом или гайкой) резьбового соединени , что полностью исключает возможность применени  устройства дл  контрол  трещинообразовани  в |}езьбоБых соединени х непосредственно в процессе их работы при многоцикловых усталостных испытани х. Цель изобретени  - обеспечение неразрушающего контрол  элементов резьбовых соединений в составе резьбовых пар. Указанна  цель достигаетс  за счет того, что устройство дл  контрол  процесса образовани  и развити  усталостных трещин, содержащее испытательную пульсаторную установку с контактором электропривода, стабилизированный генератор фиксированных частот и тензометрический измерительный блок, снабжено предназначенной дл  установки на стержневом резьбовом элементе испытуемого соединени  между захватом испытательной пульсаторной установки и гайкой испытуемой пары упругой втулкой, выполненной с радиальными прорез ми, образующими равномерно разнесенные по ее окружности секторы, секторным индикаторным табло и исполнительным релейным блоком , тензометры закреплены на наружных поверхност х секторов, а тензометрический измерительный блок выполнен в виде резистивных элементов по числу тензометров,, образующих с последними делители напр жени , подключенные параллельно к генератору фиксированных частот, трансформаторов , первичные обмотки которых включены между средними точками делителей напр жени , а к вторичной обмотке каждого трансформатора подключены последовательно соединенные селективный усилитель, амплитудный демодул тор, фильтр низких частот, усилитель частот пульсации и регулируемый пороговый узел, выходы всех пороговых узлов раздельно подключены к индикаторам секторного табло и параллельно - к последовательно соединенным исполнительному релейному блоку и контактору электропривода. На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит разрезную трехсекторную упругую втулку 1, предназначенную дл  закреплени  на испытуемой резьбовой паре, составленной гайкой 2 и стержневым резьбовым элементом 3 (болтом или шпилькой). Втулка устанавливаетс  между захватом 4 испытательной пульсаторной установки (не показана) и гайкой 2 резьбовой пары. Радиальные прорези 5 втулки 1, разделенные угловыми интервалами в 120°, дел т верхнюю по чертежу часть втулки на три равных цилиндрических сектора, к серединам боковых поверхностей которых вдоль оси резьбовой пары приклеены идентичные тензометры 6. Тензометрический измерительный блок включает, тензометры 6 совместно с посто нными резисторами 7 и последовательно с ними включенными переменными резисторными элементами 8, образующими три резистивных делител  напр жени , в которых тензометры 6 представл ют собой чувствительные плечи упом нутых делителей.

Делители параллельно подключены к общему выходу стабилизированного генератора 9 фиксированных частот, а между средними точками каждой из.пар делителей включена первична  обмотка одного из трех трансформаторов 10.

Вторичные обмотки этих трансформаторов раздельно соединены с идентичными преобразовательными трактами, каждый из которых состоит из последовательно включенных усилител  11 фиксированной частоты , амплитудного демодул тора 12, фильтра 13 низких частот, усилител  14 частот пульсации и регулируемого порогового узла 15.

Пороговые узлы 15 раздельно св заны своими выходами с трем  световыми индикаторами 16-18, вход щими в секторное табло 19 световых индикаторов, а между двум-  парами выходов амплитудных демодул торов 12 и двум  парами выходов усилителей 14 включен строенный двухпозиционный переключатель с контактами 20-22, с помощью которого выпр мительные мосты 23 и 24 со стрелочными индикаторами 25 и 26 могут быть перекоммутированы с выходных цепей демодул торов 12 на две пары выходов усилителей 14 частот пульсаций.

Переменные резисторы 27 и 28 служат дл  согласовани  щкальных масщтабов индикаторов 25 и 26 при их переключении на выходы усилителей 14.

Выходы трех регулируемых пороговых узлов 15 параллельно св заны с общим входом оконечного исполнительного релейного блока 29, к выходам которого подключены счетчик 30 рабочих циклов, а также контактор 31 электропривода испытательной пульсаторной установки.

Питание всех узлов электронной части устройства осуществл етс  с помощью стабилизированного выпр мительного блока 32.

Устройство работает следующим образом.

Перед испытанием подлежащего исследованию элемента 3 резьбового содинени  его сочлен ют с помощью гайки 2 в резьбовую пару и на исследуемый стержневой резьбовой элемент 3 одевают разрезную втулку 1, котора  плотно фиксируетс  между гайкой 2 и захватом 4 испытательной пульсаторной установки.

Затем с помощью испытательной установки задают посто нное раст гивающее усилие (Р) на подлежащий исследованию элемент 3 резьбового соединени  и производ т предварительную статическую балансировку системы до включени  вибратора пульсаторной установки (не показан).

При предварительной статической ба-. лансировке, осуществл емой переменными резисторами 8 при верхнем по чертежу положении строенного переключател  с контактами 20-22 добиваютс  того, чтобы по-.

казани  обоих стрелочных индикаторов 25 и 26 одновременно равн лись нулю дл  задаваемого исходного раст гивающего усили  Р, воздействующего на стержневой резьбовой элемент 3.

В этом случае переменный сигнал фиксированной частоты, параллельно подаваемый с выхода стабилизированного генератора 9 на входы трех резистивных делителей 6-8 создает на трех идентичных подстроечных плечах (резисторы 7 и 8) этих делителей равные по амплитуде и синфазные друг по отношению к другу падени  напр жений, в результате чего на первичные обмотки всех трансформаторов 10 сигналы не поступают. Это обуславливает отсутствие напр жений как на выходах амплитудных демодул торов 12, так и на выходах последующих узлов всех трех преобразовательных трактов. После этого задают требуемый дл  исследуемого образца (3) уровень знакопеременного усили , создаваемого вибратором испытательной пульсаторной установки, при этом на посто нное раст гивающее усилие Р, определ емое как усилие зат жки образца, накладываетс  также переменна  составл юща , котора  имитирует действие раст гивающе-сжимающих усилий в услови х реальной эксплуатации резьбовой пары.

Не мен   положени  переключател  с контактами 20-22, производ т корректировку положени  подвижных контактов переменных резисторов 8 до установлени  стрелок индикаторов 25 и 26 у нулевой отметки , после чего перевод т переключатель с контактами 20-22 в нижнее по схеме положение , и элементами 8 окончательно уточн ют исходную балансировку устройства в динамике, когда при одновременном воздействии на исследуемый элемент 3 резьбовой пары посто нной и переменной составл ющих суммарного пульсирующего усили  межканальные разностные сигналы, снимаемые между двум  парами выходов усилителей 14 частот пульсации, равны нулю, что контролируетс  по соответствующим нулевым показани м стрелочных индикаторов 25 и 26 при нижнем положении контактов переключател .

- При сохранении нормального прочностного состо ни  элемента 3 в ходе динамического многоциклового усталостного испытани  резьбовой пары сохран етс  также исходна  балансировка системы, и с выходов усилителей 14 частот пульсации на входы соответствующих пороговых узлов 15 сигналы не поступают, что обусловливает отсутствие сигналов как на световых индикаторах 16-18 светового табло 19, так и на входе исполнительного релейного блока 29.

Контактор 31 электропривода испытательной пульсаторной установки остаетс  включенным, а счетчик 30 продолжает при

этом фиксировать нарастающим итогом число рабочих циклов исследуемой резьбовой пары.

В случае по влени  у испытуемого стержневого резьбового элемента 3 начальной трещины, котора  как правило зарождаетс  периферийно на поверхности резьбы по ее внутреннему радиусу у основани  первого рабочего витка резьбы исследуемого объекта , в процессе последующего пульсирующего силового нагружени  элемента 3, воздействующее на него усилие перераспредел етс  в пределах площади наименьщего поперечного сечени  образца.

В результате этого нарущаетс  исходна  .картина распределени  усилий, воздействовавщих на цилиндрические сектора разрезной трехсекторной втулки 1 до зарождени  трещины у исследуемого соеди-нени , и происходит перераспределение нагрузок между цилиндрическими секторами втулки 1, разделенными радиальными прорез ми 5, что влечет за собой различную степень продольной деформации каждого из секторов разрезной втулки с закрепленными на внещних поверхност х этих секторов тензометрами 6.

Это вызывает, в свою очередь, дифференцированное взаимное отклонение величин сопротиЕ,лений тензометров 6 относительно исходного значени  их сопротивлений. При этом происходит рассогласование между исходно установленными коэффициентами передачи по напр жению трех резистивных делителей 6-8 и на первичных обмотках трансформаторов 10, подключенных между средними, точками указанных делителей, по вл ютс  частотозаполненные пульсирующие напр жени .

Огибающие этих напр жений отражают характер перераспределени  усилий по площади поперечного сечени  элемента 3 после возникновени  трещины в резьбе, в то врем  как частотное заполнение упом нутых пульсирующих напр жений на первичных обмотках трансформаторов 10 определ етс  сигналом генератора 9.

С вторичных обмоток .трансформаторов 10 частотозаполненные пульсирующие сигналы поступают на входы усилителей 11, после чего демодулируютс  узлами 12, которые выдел ют огибающие указанных частотозаполненных сигналов с их посто нными составл ющими.

Фильтрами 13 осуществл етс  отделение переменной составл ющей модул ционного сигнала от его посто нной компоненты, усилители 14 обеспечивают раздельное усиление только трех сигналов, отвечающих частотам пульсации испытательной установки. 5 В зависимости от плавно устанавливаемой чувствительности и уровн  срабатывани  пороговых узлов 15, выходные сигналы усилителей 14 могут вызывать срабатывание пороговых узлов 15 на различных стади х развити  процесса трещинообразовани .

При срабатывании пороговых узлов 15 на вход оконечного исполнительного релейного блока 29 поступает импульсный сигнал, в результате чего с выхода блока 29 на контактор 31 привода испытательной установки , и на счетчик 30 рабочих циклов подаетс  команда на останов привода и счетчика.

Это обеспечивает возможность автоматизированного останова контрольно-испытательной системы по достижении процессом образовани  трещин определенных, заранее запрограммированных стадий развити .

В зависимости от характера трещины на текущей ступени ее развити  и в зависимости от места расположени  трещины относительно цилиндрических секторов разрезной втулки 1 при одинаково установленной дл  всех узлов 15 их пороговой чувствительности зажигаютс  только определенные световые индикаторы секторного табло 19, указыва  не только на факт возникновени  скрытой трещины и на фазу ее развити , но и на место дислокации указанной трещины.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, содержащее испытательную пульсаторную установку с контактором электропривода, стабилизированный генератор фиксированных частот и тензометрический измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью обеспечения неразрушающего контроля элементов резьбовых соединений в составе резьбовых пар, оно снабжено предназначенной для установки на стержневом резьбовом элементе испытуемого соединения между зах- ватом испытательной пульсаторной установки и гайкой испытуемой пары упругой втулкой, выполненной с радиальными прорезями, образующими равномерно разнесенные по ее окружности секторы, секторным индикаторным табло и исполнительным релейным блоком, тензометры закреплены на наружных поверхностях секторов, а тензометрический измерительный блок выполнен в виде резистивных элементов по числу тензометров, образующих с последними делители напряжения, подключенные параллельно к генератору фиксированных частот, трансформаторов, первичные обмотки которых включены между средними точками делителей напряжения, а к вторичной обмотке каждого трансформатора под- § ключены последовательно соединенные селективный усилитель, амплитудный демодулятор, фильтр низких частот, усилитель частот пульсации и регулируемый пороговый узел, выходы всех пороговых узлов раздельно подключены к индикаторам секторного табло и параллельно — к последовательно соединенным исполнительному релейному блоку и контактору электропривода.

   SU „„ 116587 <35 >