2. Неразрушающие методы и приборы

Измерения производятся различными методами: ультразвуковым, рентгенографическим, вихретоковым.

3. Нормативные документы

ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования

ГОСТ Р 51805-2001 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие линейного ускорения

Центрифуга Ц 1/150:

ОКП 42 71 90 – принадлежности, устройства и комплектующие изделия к машинам и приборам для определения механических свойств материалов

42 71 91 – испытания металлов

ТН ВЭД 8 421 19 200 0 – центрифуги, используемые в лабораториях

9 – прочие центрифуги, используемые в лабораториях

4. Методы испытаний

Для различных изделий форма кривой временного значения изменения перегрузок различна. Законы перегрузок различаются по амплитуде, времени нарастания и другим характеристикам.

Особый интерес для разработчиков блоков и узлов аппаратуры представляют перегрузки, вызванные динамическими факторами.

Отличительной особенностью перегрузок является сравнительно большая длительность действия, измеряемая обычно от 1 с до нескольких десятков секунд. Однако формы импульсов разнообразны, что имеет существенное значение при выборе метода их имитации.

Особенность перегрузок группы I – быстрый фронт нарастания и спада перегрузки. Поэтому имитация законов изменения перегрузок этой группы на центрифугах представляет ряд сложностей.

Перегрузки группы II имеют вид «колоколобразного» импульса, время нарастания перегрузки и длительность всего процесса измеряются обычно десятками секунд. Максимальные значения перегрузки достигают нескольких сотен секунд.

Воспроизводить реальные кривые перегрузок группы II на обычных центрифугах невозможно, так как существующие установки предназначены для испытания изделий при постоянной угловой скорости центрифуги.

Специфические особенности кривых перегрузок (большое время их нарастания и незначительная максимальная амплитуда) позволяют рекомендовать для их воспроизведения центрифугу с регулируемой по определенному закону угловой скоростью, т. е. программную центрифугу.

Классификацию центрифуг можно проводить по следующим признакам:

• по назначению - для испытаний на линейные перегрузки (с фронтом нарастания перегрузки 0,001 – 0,1 с; с фронтом нарастания перегрузки свыше 0,1 с), для испытаний на комбинированное воздействие факторов окружающей среды;

• по типу привода - с электрическим приводом, с гидравлическим

приводом, с комбинированным приводом;

• по развиваемому линейному ускорению условно различают следующие категории: «А» - до 250 м/с², «Б» - до 500 м/с², «В» - до 1000 м/с², «Г» - до 2000 м/с², «Д» - свыше 2000 м/с²;

• по конструкции - открытого и камерного типа, с неповоротным и

поворотным столом, с ударными платформами: центрифуги с поворотными столами применяют в основном для имитации восходящего линейного участка синусоидального всплеска кривых перегрузок группы I; у центрифуг с поворотными и неповоротными столами может быть изменяющийся радиус вращения изделия;

• по грузоподъемности - малые (до 10 кг), средние (до 50 кг), тяже-

лые (до 100 кг) и сверхтяжелые (свыше 100 кг).

Основными параметрами, характеризующими центрифуги, являются

следующие:

1) максимальное линейное ускорение;

2) диапазон линейных ускорений на заданном радиусе вращения;

3) отклонение линейного ускорения от заданного значения. При линейных размерах изделия меньше 10 см не должно превышать 10%. В других случаях ускорение должно находиться в пределах -10%...+30%

заданного значения;

4) длительность (или продолжительность) воздействия линейных

ускорений в процессе испытаний. При испытаниях наиболее критично

действие во время нарастания ускорения, поэтому сама длительность

воздействия с заданным линейным ускорением может быть небольшой.

5) длительность разгона (нарастания) τн, и торможения (спада) τс;

фронта нагрузки должно удовлетворять условию

n= ≥ 100 H С τ τ ,

где n – частота вращения центрифуги, мин^-1.

6

7

5

3

4

8

2

1

9

Структурная схема установки линейного ускорения: 1-привод, 2-редуктор, 3-средство измерений числа оборотов, 4-стол центрифуги, 5-токосъемное устройство, 6-средство измерений значений параметров испытуемых изделий, 7-измерительный прибор, 8-система автоматического управления, 9-источник питания.

Структурная схема отражает общий принцип построения установок линейного ускорения. Основным узлом центрифуги является привод 1, который совместно с редуктором 2 определяет ряд значений параметров установки. Полученное вращательное движение передается столу 4 центрифуги, обеспечивающему крепление испытуемых изделий. Для проведения испытания изделий на устойчивость, когда изделие находится под нагрузкой и с помощью средства измерений 6 осуществляют контроль его параметров, используется токосъемное устройство 5. Линейные ускорения контролируются с помощью средства измерений, состоящего из преобразователя 3 и измерительного прибора 7. Сигналы с измерительного прибора могут подводиться по цепи обратной связи к системе автоматического управления 8, поддерживающей постоянство заданных режимов испытаний путем воздействия управляющих сигналов на источник питания 9.

Рассмотрим основные конструкции применяемых центрифуг. Простейшая установка для воспроизведения линейных ускорений имеет центрифугу открытого типа. В комплект установки кроме центрифуги также входит стойка 1 с блоками управления. Стол (платформа) 3 центрифуги приводится во вращение электродвигателем 6 через редуктор 5. Стол центрифуги имеет резьбовые отверстия 4, обеспечивающие крепление изделий или приспособлений.

Столы должны обладать высокой механической прочностью и жесткостью, исключающей их вибрацию. Для уменьшения аэродинамического сопротивления плоскость стола должна быть горизонтальной. Для обеспечения испытаний изделий в рабочем состоянии под электрической нагрузкой предусмотрено токосъемное устройство, в конструкцию которого входит коллектор 2 с токоподводами, оканчивающимися штепсельными колодками. Центрифуги должны иметь приспособления для статической и динамической балансировки.

Для имитации восходящего участка и синусоидального всплеска кривых перегрузок группы I используют центрифуги с поворотными столами.

Законы перегрузок можно имитировать на специальной центрифуге, состоящей из двух инерционных тел: маховика 1 и траверсы 2. У маховика и траверсы общая вертикальная ось вращения. Маховик снабжен выдвижными упорами 5, на траверсе укреплены плоские пружины 6. Испытуемое изделие 4 устанавливается на траверсе 2. Маховик разгоняется до определенной скорости ω₀, после чего из него поднимаются упоры. Последние соприкасаются с плоскими пружинами и толчком приводят траверсу во вращение. Как только угловая скорость траверсы превысит угловую скорость маховика, маховик с ней расцепляется.

Поворот платформы 3 связан с разгоном траверсы так, что ось изделия следит за равнодействующей двух ускорений: касательного ω_к и центростремительного ω_ц.

Все параметры центрифуги рассчитывают так, чтобы обеспечить заданный закон перегрузки.