3. 2.4. Порядок работы осциллографа

1. Подключить питание измерительной схемы.

2. Включить выключатели «Освет.» и «Двигатель» на пульте управления. С момента включения начинается регист­рация исследуемых процессов.

Нормальная работа осциллографа сигнализируется мигани­ем сигнальной лампы на пульте управления. В случае, если лампа погасла или горит непрерывно, необходимо сменить кас­сету, так как этим сигнализируется израсходование всего запа­са фотоленты.

Отметки характерных моментов производить кратковремен­ным нажатием на кнопку «Отм. явл.» на пульте управления.

Чтобы учесть погрешность от смещения нулевых линий галь­ванометров, необходимо производить прописи нулевых линий. Нулевые линии прописываются в каждый момент запуска прибора и в любой другой момент по желанию оператора при кратковременном переключении выключателя «Двигатель» на пульте управления из включенного положения в выключенное и обратно.

3. По окончании записи исследуемых процессов выключить напряжение питания осциллографа, вы­ключить выключатели на пульте управления, выключить пита­ние измерительной схемы.

4. Управление процессом динамических испытаний материалов

Для проведения динамических испытаний образцов материала (например, бетона) на трёхточечный изгиб с различными скоростями нагружения применяется специальная установка (рис. 16 и 17), позволяющая производить нагружение в диапазоне скоростей от 10^-7м/с до 1 м/с и более. Переход от гидравлического пресса к механическому способствовал снижению уровней шумов в процессе испытаний и уменьшению погрешности при определении разрушающего усилия с 10 % до 1,5 %. Для управления и регистрации процесса применяется электрическая аппаратура, имеющая минимальную погрешность измерения, составляющую ± 1 %.

Установка, изготовленная на базе домкрата ДМ-30 (рис. 16), содержит: корпус 1; нагружающее устройство, состоящее из нижнего рабочего стола 2 и верхнего грузового винта 5 с гайкой 6; образец 3 с опорами 4 и 7; силовой привод, включающий двигатели постоянного тока 8,12 с регулируемым числом оборотов, редуктор 9, клиноременную передачу 10,13, сменные шкивы различных диаметров 11, 14.

Порядок работы на установке

Образец 3 устанавливают на нижние опоры 4. Верхнюю опору 7 доводят до соприкосновения с образцом 3 и жестко фиксируют.

Включают двигатель 8 и, через редуктор 9 передачу 10 производят нагружение образца нижним рабочим столом 2. Применяемый двигатель постоянного тока 8 с переменным числом оборотов и сменными шкивами различных диаметров 11 позволяет производить нагружение в широком диапазоне скоростей: от 10^-7 до 10^-4 м/с.

Для дальнейшего расширения диапазона скоростей нагружения используют дополнительный двигатель постоянного тока 12. С помощью выпрямителя постоянного тока, изменяя напряжение, регулируют число оборотов двигателя 12, что наряду с заменой шкивов различных диаметров 14 для необходимого изменения передаточного отношения позволяет получать скорости нагружения до 1 м/с и более.

Применяемые двигатели постоянного тока 8 и 12 выполнены реверсивными, что позволяет производить нагружение образцов с предельно низкими скоростями. Это достигается тем, что при испытании образца движение нижнего рабочего стола 2 и верхнего нагружающего винта 5 может производиться в противоположных направлениях с разной скоростью. При одинаковых скоростях подъема нижнего рабочего стола 8 и верхнего винта 5, движущегося в противоположном направлении, скорость нагружения равна нулю. При движении стола 2 и винта 5 навстречу друг другу с максимальными скоростями достигается самая высокая скорость нагружения образца. Использование двух реверсивных двигателей постоянного тока с регулируемым числом оборотов позволяет при скоростях нагружения, близких к нулевым, получать полные без срывов диаграммы деформирования образцов.

Рис. 16. Схема испытаний образцов на прочность при различной

скорости нагружения: 1 — корпус; 2 — нижний рабочий стол; 3 — образец; 4,7 — опоры; 5 — грузовой винт; 6 — гайка; 8,12 — двигатели постоянного тока; 9 — редуктор; 10,13 — клиноременная передача; 11,14 — шкивы

Рис. 17. Установка для проведения динамических испытаний

Более того, при визуальном наблюдении за диаграммой на двухкоординатном самописце для контроля постоянного приращения деформаций можно в процессе испытаний изменять скорости перемещения нижнего стола 2 и верхнего винта 5 в зависимости от физико-механических свойств материала, что расширяет технические возможности установки.

Скорость нагружения пресса определяется по известной формуле:

, (1)

где n — число оборотов двигателя, об/мин; S — шаг винта, мм; i — передаточное отношение.

Пример расчета скорости нагружения

Если принять n = 2800 об/мин, шаг винта S = 5 мм, а передаточное отношение i = 10, получим:

мм/мин = 1,4 м/с .

Регистрация процесса разрушения материала. Для регистрации процесса разрушения образцов при различной скорости нагружения используют электротензометрический метод с записью процесса во времени. Аппаратура для данных измерений (рис. 18) способна регистрировать без искажений высокочастотные процессы, поскольку все её каналы и элементы обладают минимальной инерционностью.

1

2

3

Рис. 18. Измерительная аппаратура

При нагружении образца электрический сигнал с датчиков, приклеенных к полому металлическому штоку (опора 7 на рис. 16), подаётся в усилитель «ТА-5» (поз. 2 рис. 18) или «Топаз» и регистрируется электронным светолучевым осциллографом К 12-22 (поз. 3 рис. 18) на высокочувствительную фотографическую бумагу. Источником питания осциллографа служит стабилизатор напряжения (поз. 1 рис. 18). Сечение штока подбирается таким образом, чтобы он работал в упругой стадии в выбранном диапазоне изменения нагрузок. Перед испытанием производится тарировка датчиков в зависимости от действующей нагрузки. Относительная деформация датчиков _n определяется по формуле

_n= 2Е_к А₁ / S А_к , (2)

где _к — предел измерений прибора, мм; S — чувствительность датчиков,

мм / мА; А_ — амплитуда записи, мм; А_к — тарировочная амплитуда, мм.

В комплекте с осциллографом имеются электронные часы, с помощью которых по всей ширине записи производится отметка времени.

Для достижения ударных нагрузок при испытании на прочность материалов были расширены технические возможности испытательной установки. Это достигается тем, что верхнюю опору 7, закрепленную на винте 5, поднимают на расстояние  100 мм от верхней поверхности испытываемого образца. Включают верхний двигатель 12 и через передачу 13 производят нагружение образца ударной нагрузкой. Скорость вращения двигателя 12 и соответственно скорость нагружения испытательной машины регулируют выпрямителем постоянного тока и сменными шкивами различных диаметров 14 для необходимого изменения передаточного отношения. Это позволяет получить скорости нагружения до 10 м/с, что соответствует получаемой скорости напряжения 10⁴ МПа/с.

Таким образом, управление процессом динамических испытаний мате- риалов осуществляется с помощью исполнительных механизмов — двигателей (сервомоторов) и выпрямителей постоянного тока, позволяющих изменять частоту вращения рабочего вала. Это дает возможность, посредством применения промежуточных преобразователей (редукторов), производить регулируемое нагружение образцов материала в широком диапазоне скоростей. Применяемая измерительная аппаратура позволяет непрерывно производить автоматическую регистрацию и измерение параметров процесса, начиная от приема сигналов чувствительным элементом (датчиком) и заканчивая регистрацией осциллографом полученных экспериментальных зависимостей.