УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

1. Описание
1.1 Область техники, к которой относиться полезная модель
Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности, к устройствам, предназначенным для определения остаточного ресурса образцов различного рода металлических ферромагнитных изделий, используемых на железнодорожном транспорте.
1.2 Уровень техники
Известно устройство для проведения ускоренных испытаний материалов на усталость, содержащее основание, активный и пассивный захваты, двух соленоидных катушек, соединенных с источником тока. При этом соленоидные катушки соединены с электронным ключом и усилителем-формирователем сигнала электронного ключа с образованием схемы формирования импульсов привода. Кроме этого, магнитопроводной стержень ограничен двумя упругими упорами, установленными на том же основании. (Патент на полезную модель №108843, 27.09.2011).
Недостаток данного устройства заключается в том, что испытуемый образец не имеет температурной стабилизации. Температура образца в процессе испытаний может изменяться, в частности, знакопеременная деформация может приводить к существенному повышению температуры.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, для прогнозирования остаточного ресурса и физико-механических параметров материалов, содержащее источник прикладываемого к исследуемому объекту ударного воздействия, выполненный в виде молотка. Персональный компьютер, связанный с исследуемым объектом микрофонным входом, позволяет отображать на экране затухающие колебания в реальном масштабе времени с возможностью полной их математической обработкой. (Патент на полезную модель №56620, 10.09.2006).
Недостатком указанного устройства, является практическая невозможность проведения многоцикловых испытаний образцов, с возможностью оперативного контроля изменения частоты, формы и амплитуды колебаний.
1.3 Раскрытие полезной модели
7
Целью полезной модели является ускоренное (~10 циклов) определение остаточного ресурса образцов различного рода металлических ферромагнитных изделий, используемых на железнодорожном транспорте.
Указанная цель достигается путем создания условий нагружения образцов изделий в виде изгиба, отличающихся по амплитуде, частоте и температуре. Для этого представленное устройство комплектуется блоком формирования исходных сигналов, состоящего из ЭВМ и усилителя мощности, силового трансформатора с разомкнутым магнитным сердечником, термостата и блока регулировки температуры. Для создания условий нагружения при низких температурах используется жидкий азот, пары которого имеют непосредственный доступ во внутреннюю полость термостата. Амплитуда колебания свободного конца исследуемого образца изделия определяется с помощью отраженного от полированной поверхности одной из граней образца луча лазера.
1.4 Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства.
Блок формирования сигналов, состоящий из ЭВМ 1 и преобразователя сигналов 2 через усилитель мощности соединен непосредственно с двумя обмотками 5 и 6 трансформатора 4. Обмотки соединены последовательно. Термостат 10 смонтированный на одной основе с трансформатором содержит жесткое крепление 16, в котором закреплен один конец образца 7. К жесткому креплению 16 непосредственно прикреплены датчик температуры 11 и один из нагревательных элементов 12. Внутренняя полость термостата через паропровод 14 соединена с сосудом Дюара 15. В сосуде Дюара, наполненном жидким азотом находится второй нагревательный элемент 13. Датчик температуры 11, нагревательные элементы 12 и 13 управляются блоком регулировки температуры 17. Луч лазера 8, отраженный от грани образца 7 падает на измерительную линейку 9.
Устройство работает следующим образом.
Оператор ЭВМ 1 программирует частоту, амплитуду и форму сигнала, который через преобразователь сигналов 2 подается на усилитель мощности 3. Выходной сигнал с усилителя мощности подается на обмотки 5 и 6 с разомкнутым сердечником 4. В результате, в разрыве сердечника, в котором расположен свободный конец образца 7 создается переменное магнитное поле. Взаимодействие переменного магнитного поля со свободным концом образца 7 приводит к тому, что свободный конец начинает вибрировать с частотой равной частоте переменного магнитного поля. Луч лазера 8 отраженный от поверхности вибрирующего образца, на линейке 9 показывает размах колебаний, по которому легко определяется непосредственная амплитуда колебаний образца 7 в области разрыва магнитного сердечника 4.
Для выставления температуры образца 7 выше комнатной, в термостате 10, на зажимах 16 закреплен нагревательный элемент 12. Фиксация температуры происходит с помощью блока регулировки температуры 17, который имеет обратную связь с термостатом через датчик температуры 11.
Для выставления температуры ниже комнатной в термостате 10, используются пары азота, которые подаются в термостат через паропровод 14. Интенсивность подачи паров азота определяется нагревательным элементом 13, которым управляет блок регулировки температуры 17, имеющий обратную связь с термостатом через датчик регулировки температуры 11.
Использование предлагаемого устройства позволяет смоделировать реальные знакопеременные нагрузки на изделие, оценить степень их воздействия и определить остаточный ресурс самого изделия с учетом реальных условий эксплуатации с учетом масштабного фактора.