Устройство для определения температурных линейных расширений твердых материалов
DEVICE FOR DETERMINING TEMPERATURE LINEAR EXPANSIONS OF SOLID MATERIALS

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения (дилатометрии) температурных линейных расширений твердых материалов.
Известен дилатометр с кварцевым толкателем для определения температурного коэффициента линейного расширения углеродных материалов содержащий электрическую печь сопротивления, образец, кварцевую рамку, кварцевую трубку, подъемное устройство, индуктивный преобразователь, узел крепления преобразователя, вентилятор и термопару. (ГОСТ Р 54253-2010. Метод определения температурного коэффициента линейного расширения).
Недостатками данного устройства являются:
1. Сложность конструкции и обслуживания.
2. Необходимость после измерения каждого образца затраты времени для остывания нагревательной печи до комнатной температуры.
3. Устройство предназначено только для образцов определенного размера и формы.
Наиболее близким аналогом к заявленному устройству относится приспособление для регулировки резцов содержащее измерительную микрометрическую головку и узла для закрепления измерительной головки. Все узлы закреплены на общем основании (Технология производства, научная организация труда и управления. Научно-технический реферативный сборник. НИИМАШ. Выпуск 1, 1970 г., стр. 52).
Недостатками этого приспособления являются:
1. Приспособление предназначено только для регулировки длины призматических резцов.
2. Приспособление не может быть использовано для определения температурных расширений образцов различных по форме и размерам.
Задача изобретения - измерение линейных температурных расширений образцов различных форм и размеров близких по форме и размерам реальных деталей при простоте конструкции устройства, использования и повышения точности измерений.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для определения температурных линейных расширений твердых материалов, содержащее основание, на котором жестко закреплен держатель, в котором установлен индикатор. В верхней части основания по всей его длине по центральной оси выполнен Т-образный паз, с двух противоположных сторон основания установлены с возможностью продольного перемещения и закрепления две плиты, имеющие в нижней части вдоль своих центральных осей выступы ответные вертикальным направляющим поверхностям Т-образного паза, при этом на торцевых поверхностях направленных друг другу каждой из плит жестко закреплены одинаковые опорные элементы в виде пластин, верхняя опорная часть которых заострена, а нижняя в их центральной части имеет прямоугольные выступы, ответные вертикальным направляющим Т-образного паза и имеющие в верхней части V-образные пазы расположенные симметрично относительно выступов пластин, при этом отверстия стоек выполнены соосно и параллельно плоскости основания, в отверстии одной из стоек установлена и постоянно закреплена индикаторная головка, а в отверстии другой стойки - съемная индикаторная головка, при этом на одной из плит вертикально и симметрично относительно центральной оси отверстий стоек жестко закреплены друг напротив друга цилиндрические стержни с возможностью установки на них либо двухпозиционных одинаковых опорных втулок, либо упорной пластины, на боковом торце которой в верхней части выполнен выступающий упорный гребень треугольной формы.
Новые существенные признаки.
1. В верхней части основания по всей его длине по центральной оси выполнен Т-образный паз.
2. С двух противоположных сторон основания установлены с возможностью продольного перемещения и закрепления две плиты, имеющие в нижней части вдоль своих центральных осей выступы ответные вертикальным направляющим поверхностям Т-образного паза
3. На торцевых поверхностях плит расположенных друг напротив друга жестко закреплены одинаковые опорные базовые элементы в виде пластин, верхняя часть которых заострена, а нижняя в их центральной оси имеет выступы, ответные вертикальным направляющим Т-образного паза и имеющие в верхней части V-образные пазы расположенные симметрично относительно выступов пластин.
4. Оси отверстий стоек выполнены соосно и параллельно плоскости основания, в отверстии одной из стоек установлена и постоянно закреплена индикаторная головка, а в отверстии дугой стойки - съемная индикаторная головка или съемный упор.
5. На верхней поверхности одной из плит вертикально и симметрично относительно центральной оси отверстий стоек жестко закреплены друг напротив друга цилиндрические стержни с возможностью установки на них либо двухпозиционных одинаковых опорных втулок, либо упорной пластины, на боковом торце которой в верхней части выполнен выступающий гребень треугольной формы.
6. На плите вертикально и симметрично относительно центральной оси жестко закреплены друг напротив друга цилиндрические стержни с возможностью установки на них либо двух позиционных одинаковых втулок, либо упорной пластины, на боковом торце которой в верхней части по всей длине выполнен выступающий упорный гребень треугольной формы.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат предлагаемого устройства достигается тем, что в устройстве предусмотрены конструктивные элементы для точного автоматического базирования образцов для определения температурных линейных расширений близких по форме и размерам к реальным деталям, например, в виде цилиндрических колец и дисков, призматических образцов и цилиндрических стержней. Кроме того устройство позволяет производить вместе с другими приборами исследования структурных изменений металлов при нагревании и остывании. Устройство состоит из простых деталей доступных для изготовления на любом предприятии, научном или учебном институтах, имеющих металлообрабатывающее оборудование.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения температурных расширений твердых материалов.
На фиг. 2 схематично изображен базовый элемент.
На фиг. 3 схематично изображено устройство с установленным образцом в виде кольца большого диаметра.
На фиг. 4 схематично изображено устройство с установленным образцом в виде кольца минимального диаметра.
На фиг. 5 изображено устройство с установкой плоского образца.
На фиг. 6 изображено устройство с установленным образцом в виде диска.
На фиг. 7 изображено устройство с образцом в виде цилиндрического стержня.
Устройство для определения температурных расширений твердых материалов, содержащее основание, на котором жестко закреплен держатель, в котором установлен индикатор. В верхней части основания 1 по всей его длине, по центральной оси, выполнен Т-образный паз 2, с двух противоположных сторон основания 1 установлены с возможностью продольного перемещения и закрепления две плиты 3 и 4, имеющие в нижней части вдоль своих центральных осей выступы ответные вертикальным поверхностям Т-образного паза 2, при этом на торцевой поверхности направленных друг к другу каждой из плит 3 и 4 жестко закреплены одинаковые опорные базовые элементы 6 и 7 в виде пластин, верхняя опорная часть которых заострена, а нижняя в их центральной части имеет прямоугольные выступы 8, 9 ответные вертикальным направляющим Т-образного паза 2 и имеющие в верхней части V-образные пазы 10 и 11, расположенные симметрично относительно выступов 8 и 9 пластин, при этом отверстия стоек 12 13 выполнены соосно и параллельно плоскости основания 1, в отверстии одной из стоек 13 установлена и постоянно закреплена индикаторная головка 14, а в отверстии другой стойке 12 - съемная индикаторная головка 15 или съемный упор, при этом на верхней плите 3 вертикально и симметрично относительно центральной оси отверстий стоек 12 и 13 жестко закреплены друг напротив друга цилиндрические стержни 16 и 17, с возможностью установки на них либо двухпозиционных одинаковых втулок, либо упорной пластины 20, на боковом торце которой в верхней части выполнен выступающий упорный треугольной формы гребень. Данное устройство позволяет определять температурных расширений образцов различной формы и размеров, например, в виде кольца большого диаметра, кольца минимального размера 22, прямоугольного образа 23, образца в виде диска 24 и стержня 25.
Работа устройства состоит в следующем. Предварительно производят настройку устройства на заданный размер и форму образца. Для этого, зная размер образца, например образца в виде кольца большего диаметра 21 устанавливаем его на верхние опорные поверхности ножей 6 и 7 до касания поверхностей одетых на стержни 16 и 17 втулок 18 и 19. После этого перемещаем плиту 3 вместе с образцом до соприкосновения наружной поверхности образца с измерительным наконечником индикаторной головки 14 и создания предварительного натяга ее механизма и закрепляют. Поворачивая шкалу индикатора совмещают ее нулевое деление со стрелкой индикаторной головки. В стойку. 13 устанавливают съемный индикатор 15, подводят до касания наконечника детали с противоположной стороны и также обнуляют слегка поджимая деталь к опорам. После этого образец снимают и помещают в нагревательное устройство, например, муфельную печь. Нагретый до заданной температуры образец быстро вынимают из печи и устанавливают на измерительное устройство. Предварительно отведя измерительный наконечник индикаторной головки 14 отпуская его до прикосновения наконечника с поверхность образца. Считывают показания индикаторных обоих головок и вычитают меньшее из большего показания которая и характеризует величину линейного расширения данного образца при фактической температуре нагрева.
Аналогично производят измерение температурного линейного расширения образцов другой формы и размеров, используя соответствующие центрирующие и упорные элементы устройства, например, при использовании образцов прямоугольной формы 23 на цилиндрические стержни 16 и 17 устанавливают упорную пластину 29. Образец 23 помещают на пластины 6 и 7 между упорным гребнем 21 и измерительным наконечником индикаторной головки 14. При определении температурных удлинений цилиндрических образцов 25 вместо съемной индикаторной головки устанавливают жесткий упор 26.