Установка для досліджень металів за циклічних навантажень чистим згином у середовищі газів підвищених температур та тисків

Установка для досліджень металів за циклічних навантажень чистим згином в середовищі газів підвищених температур та тисків, яка містить робочу камеру, гідравлічний привід, механізм навантаження, нагрівний елемент, пристрій подачі середовища, яка відрізняється тим, що механізм навантажень з його ущільненнями розміщений у нижній частині робочої камери, яка відокремлена та заповнена оливою. (19) (21) u200704852 (22) 03.05.2007 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. № 14, 2007 р. (72) Ткачов Володимир Іванович, Витвицький Віктор Іванович, Гребенюк Станіслав Олексійович, Мочульський Володимир Михайлович, Бережницька Марія Пилипівна (73) ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. Г.В. КАРПЕНКА НАН УКРАЇНИ 3 мери, яка відокремлена та заповнена оливою, дає можливість здійснювати підвід навантаження у верхню високотемпературну частину камери з підвищеним тиском газу через сальники, які працюють в оливі, а не в газі. Це спрощує конструкцію і підвищує надійність ущільнення привідного механізму, забезпечує змазку рухомих вузлів механізму навантаження зразка, які перетворюють зворотнопоступальний рух штока гідроприводу в обертовий рух захватів, що зменшує ймовірність появи осьових напружень на зразок і гарантує його навантаження по схемі чистого згину. Зменшення об'єму для заповнення робочим газом високого тиску підвищує безпеку і економічність випробувань металів за циклічних навантажень в умовах підвищених температур та тисків. Суттєвою відмінністю запропонованої установки є те, що вузол підводу навантаження з ущільненнями розташовані у відокремленій нижній частині робочої камери, яку заповнюють оливою. Це робить установку роботоздатною для випробувань металів за циклічних навантажень в умовах газового середовища високих температур в діапазоні 293°...1000°К та тисків від 0,1 до 98МПа. Ці умови відповідають умовам роботи реальних силових агрегатів. Конструктивна схема установки показана на кресленні, де 1 - корпус робочої камери; 2 - кришка; 3 - дельтовидне алюмінієве ущільнення; 4 стяжна гайка; 5 - дотискувальні болти робочої камери; 6 - затискувачі для кріплення зразка; 7 - дослідний зразок; 8 - кераміка; 9 - струмопідводи; 10 - нагрівний елемент; 11 - штанги; 12 - торцеві сальникові ущільнення; 13 - компенсаційна муфта; 14 - поворотна вісь; 15 - підшипники кочення; 16 важіль; 17 - повзуни; 18 - шток; 19 - вилка; 20, 21, 22 - вентилі подачі і випуску газу з верхньої частини робочої камери та оливи з нижньої. Зовнішня поверхня камери охолоджується водою. Одним із основних елементів установки є робоча камера. Вона складається з товстостінного корпусу 1 і кришки 2, що утворюють робочий простір, в який подається робоче середовище тиском до 98МПа. Герметичність корпусу 1 та кришки 2 забезпечується дельтовидною алюмінієвою прокладкою 3. Для затягування стику застосовують стяжну гайку 4 та дотискувальні болти 5. Зусилля затягування гайки 4 та дотискувальних болтів 5 повинно забезпечувати герметичність з'єднання. У верхній частині корпусу розташована високотемпературна газова частина робочої камери, в якій знаходяться затискувачі 6 для кріплення зразка 7, термопара, давач руйнування. Вільний простір 26229 4 камери заповнено керамікою 8 для зменшення втрат тепла та зменшення об'єму камери і витрат газу. В кришку 2 встановлено охолоджувані струмопідводи 9, до яких кріпиться нагрівний елемент 10. Дослідний зразок навантажується за допомогою штанг 11, ущільнених торцевими сальниками 12, які з'єднані з компенсаційними муфтами 13, що забезпечують зміну міжосьової віддалі між штангами 11 при згині зразка 7, а ті - з поворотними осями 14. Поворотні осі через підшипники кочення 75 з'єднані з корпусом камери. На нижніх кінцях поворотних осей закріплено важелі 16, які через повзуни 17 і закріплену в штоку вилку 19 перетворюють зворотно-поступальний рух важеля від гідравлічного приводу в обертовий рух поворотних осей. Механізм навантаження розташовано у відокремленій нижній частині камери, заповненою оливою. Подачу і випуск газу та оливи проводять роздільно по різних трубопроводах з допомогою вентилів 20, 21, 22, що унеможливлює попадання частинок оливи в робоче середовище. Установка працює наступним чином: плоский зразок 7 товщиною 0,5...4мм закріплюють у затискувачах 6 з допомогою болтів і виставляють необхідний прогин (f), який визначає величину відносної деформації (ε). Герметизують робочу камеру. Проводять вакуумування камери до тиску 1,33Па, заповнюють її газом до тиску 2,9МПа, випускають газ, повторно вакуумують робочу камеру до тиску 1,33Па і заповнюють її до заданого тиску. Потім нагрівають зразок допотрібної температури і витримують в температурному режимі 30хв., включають гідропривід і навантажують зразок. Після поломки зразка установка автоматично відключається з допомогою давача руйнування. Розроблена установка дозволяє проводити оцінку та ранжировку властивостей матеріалів з метою їх відбору для використання у виробах нової техніки. Бібліографічні дані: 1. Установка для испытаний металлов на малоцикловую усталость в атмосфере водорода и других газов при повышенной температуре / В.И. Ткачев, А.Н. Романив, Р.И. Крипякевич, А.К. Литвин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 1972. - 2. - С. 91-94. 2. Ратыч Л.В., Пусяк С.А., Барна Р.А. Испытательная установка для исследования кинетики усталостной трещины в водных средах средних параметров // Методы и средства оценки трещиностойкости конструкционных материалов. - К.: Наук. думка, 1981. - С. 278-282. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 26229 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601