Устройство для измерения и исследования тепловых потоков

 

УСТРОПСТВО ПЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ по авт. св.. № 688872, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит зубчатую рейку, установленную в направляющих основания, у которой один конец находится в зацеплении с шестерней, закрепленной через датчик трения к нагревателю, а второй через тягу соединен с пальцем, установленньц с возможностью радиального перемещения на маховике, соединенном с механизмом нагружения. (Л со о: ел СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1096551

А зав G 01 N 25/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОтНРЫтИЙ (61) 688872 (21) 3569562/18-25 (22) 22.03.83 (46) 07.06.84. Бюл. и 21 (72) Л.Г.Гчлянский и Г.Л.Фишбейн (53) 620.171.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 688872, кл. С 01 N 25/58. 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ по авт.св. Р 688872, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит зубчатую рейку, установленную в направляющих основания, у которой один конец находится в зацеплении с шестерней, закрепленной через датчик трения к нагревателю, а второй через тягу соединен с пальцем, установленным с возможностью радиального перемещения на маховике, соединенном с механизмом нагружения.

1096551

Изобретение относится к устрой твам, используемым при исследовании процесса теплообмена в теплоэнергетике, например в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах поршневого типа. для создания и измерения нестационарного периодического теплового потока, контактного давления и трения между контактирующими по10 верхностями.

По основному авт. св.9 688872 извест" но устройство, предназначеное для создания и измерения нестационарного теплового потока при контакте поверхностей под действием динамически при15 ложенного давления. Это устройство состоит из механизма нагружения, представляющего собой профильный кулачок, который перемещает холодильник с образцом до встречи со вторым образцом, закрепленным в нагревателе.

При перемещении нагревателя сжимаются пружины с регулируемой затяжкой, обеспечивая необходимое давление межд поверхностями контакта образцов ° Уст5 ройство оснащено механизмом регулировки длительного контакта и электронной аппаратурой для регистрации контактного давления и температур в образцах с использованием тензодатчика и термопар Г1 ).

Недостатком известного устройства является невозможность создания и измерения нестационарного периодического теплового потока и контакт- З1 ного давления между контактирующими поверхностями при их взаимном трении.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства4О путем создания и измерения нестационарного периодического теплового потока, контактного давления и трения между контактными поверхностями при их знакопеременном перемещении. Ц

Указанная цель достигается тем, что в устройстве дополнительно установлена зубчатая рейка в направляющих основания, один конец которой находитS0 ся в зацеплении с шестерней, закрепленной через датчик трения к нагревателю, а второй конец через тягу соединен с пальцем, установленным с возможностью радиального перемещения на маховике, соединенном с механизмом

51 нагружения.

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

Устройство состоит из механизма 1. нагружения, представляющего собой профильный кулачок, приводящий в возвратно-по тупательное движение через датчик 2 давления, холодильник

3, в котором закреплен один образец 4.

Второй образец 5 закреплен в нагревателе 6, который установлен в подшипниках корпуса 7 с возможностью вращения. Перемещение корпуса 7 в направляющих плиты 8 ограничено комплектом пружин 9, затяжка которых регулируется винтом 10. Нагреватель 6 через датчик 11 трения соединен с шестерней 12, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 13, которая установлена в направляющих основания 14.

Второй конец зубчатой рейки 13 через тягу 15 соединен с пальцем 16, который может перемещаться в радиальном направлении по маховику 17, приводимому во вращение от механизма 1 нагружения.

Частота вращения профильного кулачка механизма 1 нагружения изменяется с помощью привода 18. Кеханиэм 19 регулировки длительности контакта позволяет перемещать плиту 8 по направляющим основания 14. В образцах 4 и 5 на поверхностях контакта установлены поверхностные термопары. выводы которых через переключатель 20 и электpGHHbiv усилитель 21 подключены K осциллографу 22, к которому также подключены выводы от датчиков частоты перемещения 23 механизма 1 нагружения и частоты вращения 24 нагревателя 6.

Регистрация контактного давления от датчика 2 и трения от датчика 11 осуществляется на осциллографе 22 с помощью тензоусилителя 25. Тепловой поток через зону контакта создается электрическим нагревателем 6 с регулируемым источником питания и водяным холодильником 3 с регулируемым расходом и темперетурой воды.

Передача. термо-ЗДС от термопар и питание токоМ нагревателя 6 осуществляется через токосъемное устройство.

Для контроля стационарных температур образцов используется потенциометр

26.

Устройство работает слелующим образом.

Образец 4 установленный в холо> пильнике 3. приводится в возвратнопоступательное перемещение через датчик 2 давления от профильного кулачка механизма 1 нагружения с частотой, ид Я

ВНИИПИ

Тираж 823

Заказ 3817/32

Подписное

tPuz. 2

3 10.96551 например, 20 Гц. Образец 5, установленный в нагревателе 6, с момента касания образцов препятствует движению образца 4 под действием пружин 9. установленных межпу корпусом

7 и плитой 8. C момента, когда усилие на контактных поверхностях становится большим усилия предварительной затяжки пружин 9, они начинают сжиматься и обе контактные поверхности движутся как опно целое ввипу певемещения нагревателя 6 вместе с KOD пчсом 7 го направляющим плиты 8. С этого момента и по момента оазмыкания контактных поверхностей поп

15 возлействием нагвчзочного чстоойства

1 чепез зонч контакта пеоепается импчльс теплового поток."., напоимео. с амплитудой 10 Вт который

20 м град

2 регулируется нагревателем 6 и холодильником 3. Одновременно с указанным перемещением образцов 4 и 5 в направлении движения механизма 1 наг-25 ружения, образец 5, установленный в нагревателе 6, приводится в качательное движение от зубчатой рейки ,13, установленной в направляющих основания 14. Это выполняется с помощью тяги 15, соединяющей рейку

13 с пальцем 16, который закреплен на маховике 17 и может перемещаться по нему в радиальном направлении для регулировки средней скорости и

35 пути перемещения при качании образца

5 относительно образца 4, например, в диапазоне 5-12 м/с и 60-340 мм. Это соответствует величине перемещения порпневого кольца на

40 большинстве транспортных двигателей.

В результате при возвратно-поступательном перемещении и качательным движениям образцов 4 и 5 под действием механизма 1 нагружения и проти45 водавлении пружин 9 создается заданное для каждого момента времени контактное давление и трение между поверхностями контакта образцов 4 и 5.

Тепловое состояние образцов 4 и 5 и

4 величина теплового потока, передаваемого через зону контакта, контролируется с помощью термопар, установленных в образцах. Для этого поверхностные малоинерционные термопары подключены через переключатель 20 и электронный усилитель термо-ЭДС к осциллографу 22. Стационарные термопары соединены с потенциометром 26, к которому могут также подключаться поверхностные термопары через переключатель 20. Контроль и регулировка контактного давления и силы трения на контактных поверхностях образцов 4 и 5 осуществляется с помощью датчиков

2 и 11 тенэоусилителя 25 и осциллографа 22. Контроль и регулировка взаимного перемещения образцов 4 и 5 осуществляется с помощью датчиков 24 частоты перемещения. Длительность контакта может изменяться от 0 до длительности цикла за счет изменения моментов соприкосновения и размыкания контактных поверхностей образцов

4 и 5 путем перемещения плиты 8 по направляющим основания 14 с помощью механизма 19 регулировки длительности контакта. Контактное давление, например, 100 MIIa для каждого момента времени обеспечивается затяжкой пружины

9 винтом 10.

Режим работы, конструкция, материал и технология изготовления контактных поверхностей образцов обеспечивает моделирование работы конкретных деталей.

Предлагаемое устройство позволяет на образцах производить отработку технологии изготовления и конструктивного исполнения термонапряженных деталей ряда энергетических установок, для которых теплообмен и трение на контактных поверхностях имеет определяющее значение. Полученные с помощью предлагаемого устройства результаты позволяют существенно сократить затраты средств и времени, связанные с новым проектированием, отработкой технологии изготовления, испытанием и доводкой таких деталей.

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4