Пристрій для моніторингу виробки ресурсу об’єкта при динамічних навантаженнях

1. Пристрій для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях, що містить 3 В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях, в показаннях якого (завдяки вібраційному пересуванню приводного елемента в залежності від температури) враховується вплив тепла на процес накопичення в матеріалі об'єкта тріщин від утомленості. Технічний результат, досягнутий впровадженням винаходу, полягає в підвищенні достовірності визначення виробки ресурсу при ударновібраційних навантаженнях об'єкта моніторингу (наближенням умов навантаження привідного чутливого елемента пристрою до умов навантаження матеріалу об'єкта моніторингу). Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях, котрий містить корпус, приводний елемент у вигляді стержня, до якого з двох протилежних сторін похило розміщеними в корпусі паралельними пластинчастими пружинами підтиснуті два інерційних тіла, та вимірювач пересування стержня у вигляді нанесеної уздовж стержня шкали, проградуйованої у відсотках виробки ресурсу об'єкта, з віконцем в корпусі та рискою на корпусі напроти початку шкали, пластинчаті пружини виконані у вигляді двох скріплених між собою шарів з різними коефіцієнтами теплового розширення. Виконання пластинчастих пружин з біметалу забезпечує врахування нестаціонарності температури об'єкта моніторингу, що призводить до підвищення вірогідності визначення виробки ресурсу. В конкретній формі виконання пристрою у кожній пружині шар з більшим коефіцієнтом теплового розширення розміщено зверху шара з меншим коефіцієнтом теплового розширення. Це дозволяє пластинчастим пружинам вигинатися в бік шару з меншим коефіцієнтом теплового розширення. На Фіг.1 подано переріз пристрою для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях, на Фіг.2 - загальний вигляд пристрою без перерізу. Корпус 1 пристрою жорстко закріплено на об'єкті, котрий працює в умовах ударновібраційних перевантажень і змінних температур. В корпусі похило розміщені пластинчасті пружини, кожна з яких виготовлена біметалевою з двох шарів 2, 3. Шари 2, 3 пружин скріплені між собою (наприклад зваркою) і виготовлені із матеріалів з різними коефіцієнтами теплового розширення: шар 2 з незначним коефіцієнтом теплового розширення розміщено знизу шару 3, котрий має значно більший коефіцієнт теплового розширення. Біметал пружин підібрано з урахуванням залежності накопичення тріщин в матеріалі об'єкта від його температури. У корпусі паралельно один одному розміщені також два інерційних тіла 4. Кожне інерційне тіло жорстко з'єднано з двома паралельними пружинами. Пружні підвіски інерційних тіл діють в горизонтальній площині назустріч одна одній, а у вертикальній площині - в одному напрямку (в даному випадку вниз). Між інерційними тілами розташований стержень 5 з нанесеною уздовж нього шкалою 91260 4 6, проградуйованою у відсотках виробки ресурсу об'єкта, на якому закріплено пристрій. В корпусі пристрою виконано віконце 7, а напроти початку шкали нанесена риска 8. Затиснутий між інерційними тілами 4 стержень 5 є привідним елементом, а шкала 6 і риска 8 служать для вимірювання його вібраційного пересування. По вібраційному переміщенню стержня 5 міркують про сумарне динамічне навантаження об'єкта. Чутливість пристрою залежить від жорсткості пружин і коефіцієнтів теплового розширення матеріалів шарів 2, 3. Градуювання шкали 6 виконується на підставі стендових або натурних випробувань об'єкта разом із закріпленим па ньому пристроєм в заданих умовах до відмови об'єкта. На всі однотипні об'єкти даної серії з початку експлуатації встановлюють пристрої з нульовим показанням шкали, котре збігається з рискою на корпусі. Пристрій для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях функціонує наступним чином. Ударно-вібраційні перевантаження, що виникають при експлуатації об'єкта, призводять до випадкових коливань інерційних тіл 4. Затиснутий між тілами 4 стержень 5 внаслідок анізотропії сил тертя починає пересування вниз. При підвищенні температури шари 2, 3 пластинчастих пружин розширюються неоднаково. Оскільки шари 2, 3 пов'язані один з одним, пластинчаста пружина буде вигинатися в бік шару 2 з меншим температурним коефіцієнтом. Накопичена величина переміщення стержня 5 відповідає кількості та силі ударів з урахуванням температури об'єкта моніторингу. Оскільки має місце певна відповідність цієї величини імовірності пошкоджень об'єкта від втомленості, показання на шкалі 7 навпроти риски 8 визначають виробку ресурсу об'єкта (у відсотках від початкового ресурсу). В запропонованому приладі підвищення температури збільшує його чутливість до динамічних перевантажень: стержень 5 зі шкалою 6 під дією певного ударного імпульсу переміщується на більшу величину (оскільки при зростанні температури тиск на нього з боку інерційних тіл 4 зменшується і знакозмінна деформація згинання пластинчастих пружин збільшується). Таким чином, показання пристрою залежать від температури і сумарного механічного навантаження, тобто від тих же факторів, що і накопичення тріщин в матеріалі об'єкта моніторингу. Дослідний зразок пристрою для моніторингу виробки ресурсу об'єкта при динамічних навантаженнях має верхній шар пластинчастих пружин, виготовлений із сплаву 40КХНМ (коефіцієнт теп1 15 10 6 лового розширення ), і нижній град шар пластинчастих пружин, виконаний із інвару Н36 (коефіцієнт теплового розширення якого в межах від -50°С до 100°С близький до нуля). Експерименти засвідчили більшу відповідність показань пристрою реальній виробці ресурсу об'єкта (цистерни) завдяки врахуванню впливу тепла на процес накопичення в матеріалі тріщин від утомленості. Тобто показання пристрою завдяки за 5 91260 стосуванню даного технічного рішення стали більш достовірними. Техніко-економічний ефект від впровадження винаходу полягає в підвищенні безпеки експлуатації техніки (зокрема процесу перевезення небезпечних вантажів). Запропонований пристрій дозволяє оцінювати реальну небезпеку руйнування конструкції з урахуванням як механічних, так і теплових чинників. Використання винаходу особливо доцільно при значних коливаннях температури об'єкта моніторингу, наприклад при транспорту Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 6 ванні цистерн з фосфором через різні кліматичні зони. Джерела інформації: 1. UA 98063057, кл. G01Ρ15/04, 1999. 2. RU 2032163, кл. G01N3/00, 17/00, 1995. 3. UA а 200610436, кл. G01Ρ15/00, 2008. - прототип. 4. Журков С.Н. Физические основы прочности. Международный ежегодник «Наука и человечество» №19, М, 1973, с. 176-193. 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