Устройство для контроля внешнего воздействия на металлическую деталь
Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат: упрощение измерительных средств. Сущность: деталь с помощью токоподводов соединена с вольтметром или усилителем, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, связанным с ЭВМ. Вольтметр или ЭВМ фиксируют ЭДС, возникающую в детали под воздействием, приводящим к деформации изгиба, приложенным несимметрично по отношению к токоподводам.
Изобретение относится к измерительным системам, которые могут использоваться в различных областях науки и техники.
При испытаниях и эксплуатации различных устройств и механизмов необходимо контролировать появление незапланированных внешних воздействий на детали конструкции, таких как деформация.
Известно устройство для косвенного контроля деформации детали при холодной прокатке (SU 1719923 А1, 15.03.1992). Поставленная цель достигается тем, что контроль ведется по величине, возникающей при прокатке термо-эдс. В качестве электродов термопары используют прокатанный и непрокатанный участки обрабатываемого металла.
Недостатком такого устройства при контроле внешнего воздействия на металлическую деталь, приводящего к ее изгибу, будет отсутствие изменения температуры детали при изгибе и возникновения термо-эдс.
Предлагается устройство для контроля внешнего воздействия на металлическую деталь, приводящего к ее изгибу, включающее контролируемую деталь - первичный датчик, токопроводами соединенную с вольтметром или усилителем, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, связанным с ЭВМ, причем подключение токоподводов выполнено так, что место приложения воздействия будет несимметрично по отношению к ним.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является контроль возникновения внешнего воздействия на деталь: в виде ее изгиба без нарушения условий ее испытаний или эксплуатации.
Технический результат осуществляется за счет электродвижущей силы, возникающей в детали при внешнем воздействии в виде деформации изгиба и регистрируемой вольтметром или ЭВМ - устройством для контроля внешнего воздействия на металлическую деталь.
Первичный технический результат состоит в получении информации о появлении незапланированных внешних воздействиях на контролируемую деталь в виде ее изгиба.
Ожидаемый технический результат проявляется при реализации всех указанных существенных признаков и, в конечном счете, сообщает изобретению такие полезные качества, как возможность получения информации об условиях испытаний или эксплуатации детали, ее состоянии при значительном упрощении первичных измерительных средств.
Для проверки первичного источника информации устройства для контроля внешних воздействий на металлическую деталь были проведены следующие опыты.
Исследовались три образца из различных материалов. 1 материал - нержавеющая сталь, пластина толщиной 1 мм, шириной 68 мм и длиной 138 мм. 2 материал - мельхиор, пластина толщиной 2,2 мм, шириной 18 мм и длиной 204 мм. 3 материал - сплав АМцМ, уголок 15×15 длиной 500 мм.
Все образцы подвергались изгибу на угол в 90 градусов.
Концы образцов соединялись с цифровым вольтметром универсальным В7-21. Работа велась на шкале 0-10 мВ с показаниями до 0,001 м.
Проведенные опыты показали, что при испытаниях во всех образцах появляется ЭДС. Величина ЭДС отличалась для разных материалов. Общим было то, что при внешнем воздействии на образцы в них устанавливалась полярность, и при воздействии на один конец образца увеличивался положительный потенциал, а при воздействии на другой конец - отрицательный потенциал. Такая реакция на внешнее воздействие возникала при несимметричном по отношению к токопроводам месте приложения воздействия. Почти во всех опытах наблюдалось запаздывание, т.е. потенциал продолжал увеличиваться некоторое время (от 5 до 60 секунд) после прекращения приложения воздействий. Восстановление исходного значения ЭДС, которая составляла +0,001--0,004 мВ, происходило в течение 2, 10 и более минут. Опыты с каждым материалом повторялись 5-6 раз. Ниже приводятся средние значения изменения ЭДС по этим сериям опытов. Для сравнения укажем, что ЭДС термопары из материала хромель-копель составляет при изменении температуры на 0.1 градус - 0.007 мВ.
При изгибе -. образцы 1 и 3 дали изменение ЭДС на 0,003 мВ, а образец 2 - на 0,020 мВ.
Наряду с указанными материалами изгибу были подвергнуты материалы с памятью формы: 4 материал - монокристалл меди в виде прутка диаметром 2 мм и длиной 142 мм, 5 материал - сплав никеля и титана в равных долях в виде прутка диаметром 2 мм и длиной 85 мм.
Качественно все результаты совпали с предыдущими. Реакция на изгиб увеличилась до 0,035-0,045 мВ.
Отличительной особенностью этих материалов в проведенных опытах явилось то, что при изгибе материалов 1, 2, 3 после прекращения изгиба, но без выпрямления образца, ЭДС возвращалась в исходное состояние. В случае с материалами 4 и 5 после завершения изгиба образца и удержания его в таком состоянии ЭДС оставалась неизменной с максимальной достигнутой величиной. После разгибания образца в исходное положение ЭДС начинала снижаться и принимала исходное значение.
Погрешность оценки изменений ЭДС составила: при изменении ЭДС на величину около 0,01 мВ - 30%, при изменении ЭДС на величину около 0,1 мВ - 3%.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при внешнем воздействии на образцы случайной формы из пяти различных материалов в них возникает ЭДС направленного действия.
Устройство для контроля внешнего воздействия на металлическую деталь, приводящего к ее изгибу, в котором деталь с помощью токоподводов соединена с вольтметром или усилителем, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, связанным с ЭВМ, причем место приложения воздействия несимметрично по отношению к токоподводам.
