УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области испытательной техники с использованием методов термоциклирования для деталей и материалов, применяемых преимущественно в горячем тракте газотурбинных двигателей (ГТД).
Известна установка для исследования износа материалов при термоциклировании в условиях контакта с высокотемпературной средой, содержащая механизм переноса деталей между позициями нагрева и охлаждения, выполненный в виде ротора с приводом его вращения, источник нагрева, выполненный в виде тигеля с расплавленной стекломассой (SU 1670526, G01N 3/56, 1991). Недостатком известной установки являются весьма ограниченные технологические возможности по термоциклическим испытаниям деталей (отсутствие как такового источника охлаждения, низкая скорость нагрева, отсутствие элементов для измерений).
Известно, также, устройство для термоциклических испытаний изделий, взятое в качестве прототипа и содержащее установленный в камере механизм переноса деталей между позициями нагрева и охлаждения, выполненный в виде двухстороннего держателя с приводом его вращения, источники нагрева и охлаждения, термодатчик и блок управления, связанный с приводом вращения держателя, источниками нагрева и охлаждения и термодатчиком, при этом источник охлаждения выполнен в виде устройства обдува холодным воздухом, а позиции нагрева и охлаждения размещены оппозитно друг другу с двух сторон от оси вращения держателя (SU 1640611, G01N 3/60, 1991). Недостатком прототипа также являются ограниченные технологические возможности по термоциклическим испытаниям деталей, например, в условиях реальной среды, в которой эксплуатируются детали, в частности, применяемые в горячем тракте ГТД, а также сложность устройства и невысокое удобство в обслуживании.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение технологических возможностей установки путем возможности проведения термоциклических испытаний деталей в реальной среде эксплуатации, при упрощении установки и повышении удобства ее обслуживания.
Решение указанной задачи достигается тем, что установка для термоциклических испытаний деталей, содержащая механизм переноса деталей между позициями нагрева и охлаждения, который выполнен в виде двухстороннего держателя с приводом его вращения, источники нагрева и охлаждения, размещенные оппозитно друг другу с двух сторон от оси вращения держателя и блок управления, связанный с приводом вращения держателя, при этом источник охлаждения выполнен в виде устройства обдува холодным воздухом, снабжена сменными захватами для деталей, закрепленными на концах держателя, выполненного в виде штанги, счетчиком оборотов держателя, стопором и датчиком рабочей позиции держателя, который подключен к блоку управления, а источник нагрева выполнен в виде газовой горелки.
Полезная модель поясняется чертежом, где показана схема установки.
Установка содержит двухсторонний держатель для переноса испытываемых деталей 1 и 2 между позициями нагрева и охлаждения, выполненный в виде штанги 3 со сменными захватами 4 на ее концах. Штанга 3 оснащена приводом вращения, состоящим из электродвигателя 5, редуктора 6, ременной передачи 7 и установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 8 на опоре 9. В опоре 9 установлен упорный подшипник скольжения 19, который смонтирован на электромагнитном подъемнике (соленоиде) 20 и оснащен фрикционным тормозом (условно не показан).
На позиции нагрева расположен источник нагрева, выполненный в виде газовой горелки 11, в качестве которой может быть использована, например, воздушно-пропановая диффузионная горелка, имеющая в нижнем торце цилиндрической камеры сгорания осевой лопаточный завихритель для смешения газов и стабилизации горения. Предельная температура нагрева такой горелкой может достигать 1970°С.
На позиции охлаждения, расположенной оппозитно позиции нагрева с другой стороны опоры 9, размещен источник охлаждения, выполненный в виде устройства 12 обдува холодным воздухом, например, посредством системы сопел с четырех направлений. Может быть предусмотрен также обдув внутренней поверхности деталей в осевом направлении через отдельное сопло.
Установка также снабжена:
- счетчиком 14 оборотов держателя (штанги 3);
- датчиком рабочей позиции держателя, выполненным, например, в виде двух постоянных магнитов 15, закрепленных на концах штанги 3, и геркона 16, установленного на стойке 17 у одной из рабочих позиций (нагрева или охлаждения), на которой также установлен стопор 10 для фиксации штанги 3 в рабочей позиции;
- блоком управления 18, связанным с электродвигателем 5 привода вращения штанги 3 и датчиком рабочей позиции держателя (герконом 16).
При необходимости в установке может использоваться термодатчик 13, например, инфракрасный пирометр, с помощью которого может осуществляться контроль за процессом нагревания испытываемой детали.
Установка работает следующим образом.
Испытываемые детали 1 и 2 размещаются в захватах 4, меняя которые на штанге 3 можно закреплять детали различных образцов (формы, размеров), при этом штанга 3 находится в промежуточной позиции. Зажигается горелка 11 и подается воздух в устройство 12 обдува, при этом производятся регулировки режима горения и расхода воздуха на охлаждение, а также прогрев горелки 11 и включение блока управления 18. Необходимую температуру пламени горелки 11 устанавливают с помощью соответствующих расходомеров (условно не показаны) регулировкой соотношения расхода воздуха и топливного газа. При этом температура пламени должна быть несколько выше заданной температуры деталей. Заранее, до испытаний определяют степень нагрева деталей, которая регулируется временем ее выдержки над горелкой. Время нагрева может быть определено, например, расчетным путем исходя из теплофизических свойств материала детали и условий нагрева. Полученное значение времени нагрева вводится в таймер блока управления 18.
Штанга 3 устанавливается в рабочую позицию, при этом одна деталь, например 1, находится на позиции нагрева (над горелкой 11), а другая деталь 2 - на позиции охлаждения (под соплами устройства 12). Штанга 3 зафиксирована в рабочей позиции стопором 10. Включается таймер в блоке управления 18, отсчитывающий время рабочей экспозиции (нагрева/охлаждения).По истечении заданного времени рабочей экспозиции по командам блока управления 18 штанга 3 приподнимается на электромагнитном подъемнике опоры 9, освобождаясь при этом от фиксации стопором 10, и поворачивается на 180° с помощью привода вращения. В конце поворота при подходе к рабочей позиции один из постоянных магнитов 15, закрепленных на штанге 3, воздействует на геркон 16, сигнал которого поступает в блок управления 18. По команде блока управления штанга 3 опускается, останавливается фрикционным тормозом и фиксируется стопором 10 в рабочей позиции, при которой деталь 1 размещается под устройством 12 обдува, а деталь 2 - над горелкой 11. При этом снова включается таймер в блоке управления, отсчитывающий время новой рабочей экспозиции. Далее цикл испытаний повторяется с поворотом каждый раз штанги с деталями на 180°. Счетчик 14 оборотов штанги 3 фиксирует количество проведенных испытательных термоциклов. Источники нагрева и охлаждения в процессе испытаний работают постоянно. При необходимости в процессе испытаний с помощью термодатчика 13 может производиться контроль за степенью нагрева испытываемой детали.
Полезная модель позволяет расширить технологические возможности установки путем проведения термоциклических испытаний деталей в реальной среде эксплуатации. При испытаниях одновременно двух одинаковых деталей установка позволяет быстро набрать необходимую статистическую базу, а при разных деталях - позволяет проводить сравнительные испытания в строго одинаковых условиях. Установка позволяет быстро и несложно производить замену испытываемых деталей на другую номенклатуру, а также регулировать во время испытаний процесс нагрева горелкой. В процессе испытаний детали постоянно доступны для осмотра, что позволяет, например, четко определять моменты появления на них трещин. При этом установка имеет довольно простую конструкцию.