Установка для проведения экспериментов на релаксацию напряжений сплавов в газовых средах при высоких температурах
Эффект термохимического взаимодействия газа с поверхностью. Проведение исследований на релаксацию напряжений в сплавах в различных газовых средах. Особенности тепловой и механической работы элементов конструкции гиперзвуковых летательных аппаратов.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.10.2018 |
| Размер файла | 4,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
установка для проведения экспериментов на релаксацию напряжений сплавов в газовых средах при высоких температурах
Коновалов .А.В., Смирнов А.С.
Екатеринбург, Россия
В последнее десятилетие повышенное внимание уделяется научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, проводимым в интересах создания новых видов авиационной техники, в частности гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА), имеющих диапазон скоростей на крейсерском режиме (M - число Маха), включая пилотируемые и беспилотные самолеты различных классов и назначения. Одной из проблем возникающей при создании ГЛА является то, что всякий гиперзвуковой полет сопряжен с образованием перед летательным аппаратом ударной волны. За ударной волной резко возрастают давление и температура. При M>6 в воздухе начинают протекать химические реакции. Образующиеся в процессе реакций атомы кислорода и молекулы окиси азота могут интенсивно химически взаимодействовать с поверхностью ГЛА - появляется эффект термохимического взаимодействия газа с поверхностью. Понимание особенностей тепловой и механической работы элементов конструкции ГЛА в температурных условиях полета со скоростями до М=10 выдвигает задачу обеспечения работы материалов в экстремальных условиях. Ее решение должно базироваться на исследовании и моделировании поведения и свойств материалов в условиях энергосиловых воздействий на элементы конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов.
Ранее для исследования поведения металлических материалов при высоких температурах была разработана камера на растяжение образцов в среде инертного газа (см. рис. 1). Охлаждение камеры осуществлялось воздушным путем. Как показал опыт проведения экспериментов на релаксацию напряжений, проведение испытаний при температурах образца выше 600 С приводит к нагреву измерительных датчиков. В результате чего их тарировочные коэффициенты отличаются от номинальных. На основании этого было принято решение разработать новую камеру с водяным охлаждением для исследования релаксаций напряжений сплавов в различных газовых средах.
Рис. 1. Камера для испытания на растяжение в среде инертного газа: 1 - образец; 2 - токоподводящие провода: 3 - камера; 4 - захваты
напряжение сплав летательный тепловой
Аппаратура для проведения исследований на релаксацию напряжений
На рис. 2 приведена установка для экспериментов на растяжение-сжатие. В установке используются два активных захвата, в которых перед испытаниями закрепляется образец. Захваты получают движение от двух электродвигателей постоянного тока 1 через ходовые винты и редукторы 2. Система управления привода 3 регулирует направление и частоту вращения валов электродвигателей, обеспечивая в процессе деформации необходимую скорость нагружения. На рис. 3 приведено изображение камеры для испытаний на релаксацию напряжений сплавов в различных газовых средах. Камера охлаждается проточной водой по каналам внутри камеры.
Рис. 2. Пластометрическая установка: 1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - шкаф управления электроприводом; 4 - токоподводящие провода
Нагрев образца при испытаниях на растяжение производится непосредственно в захватах путем прямого пропускания тока через образец с помощью установки электроконтактного нагрева. Для нагрева образцов была модернизирована установка электроконтактного нагрева ЭН-32, которая разработана в ИФМ УрО РАН предположительно в 1970 годах. Основная модернизация бала произведена над её системой управления. В результате чего появилась возможность управлять силой тока, протекающей через образец, с помощью компьютера. Для управления установкой ЭН-32 было написано программное обеспечение. Суть работы программы заключается в том, что она с постоянной периодичностью получает значения температуры образца. На основании этих данных определяется скорость изменения температуры и, используя информацию о текущем значении силе тока, протекающим через образец, устанавливает его новое значение, таким образом, чтобы закон нагрева образца не отличался от заложенного в программе. В результате система управления установки ЭН-32 может компенсировать температурный разогрев за счет пластической деформации и изменение поперечного сечения образца. Второй фактор приводит к тому, что плотность тока, идущего через образец, увеличивается, и температура образца растет. Программа распознает рост температуры и регулирует величину силы тока таким образом, чтобы температура образца не выходила за пределы допустимого отклонения, интервал которого определен в ±0,5% от требуемой температуры испытания.
Рис. 3. Камера для проведения испытаний на релаксацию напряжений в сплавах в различных газовых средах
Существующая реализация системы управления нагревом образцов позволяет нагревать и удерживать до 1500 С длительное время температуру в центре образца с точностью до ±0,25% (при 500 С) от показания датчика температуры или ± 1 С в зависимости от того, что больше. В качестве датчика температуры используется алюмель-хромелевая или платинородивая термопара. Также при необходимости для замера температуры можно использовать пирометр или тепловизор.
На рис. 4 приведен график нагрева плоского образца до температуры 500 С, а на рис. 5 построен график зависимости силы растяжения от времени деформации того же образца. Из рис. 3 и 4 видно, что система управления установкой поддерживает температуру нагрева образца в процессе всего хода эксперимента. В рабочее пространство камеры подается инертная газовая среда с давлением до 2,4 КПа.
Рис. 4. Нагрев образца до температуры 500С
Рис. 5 Растяжение образца при температуре 500 С
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ № 13-08-00989 и программы № 11 ОЭММПУ РАН, проект 12-Т-1-1007.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проведение расчета показателей эксплуатационной надежности по изделиям летательных аппаратов и авиационных двигателей с учетом периодичности их ТО. Анализ режимов выборочного контроля опасных зон в конструкции планера. Авиамодели технического состояния.
контрольная работа [439,1 K], добавлен 26.10.2013Система подачи газа к аэродинамической трубе УТ-1М. Методы измерения теплообмена и структуры течения. Описание модели конуса и визуализация течения. Численное моделирование обтекания клина со вдувом. Методика расчета полей давления и линий тока.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 15.07.2015Типы беспилотных летательных аппаратов. Применение инерциальных методов в навигации. Движение материальной точки в неинерциальной системе координат. Принцип силовой гироскопической стабилизации. Разработка новых гироскопических чувствительных элементов.
реферат [49,2 K], добавлен 23.05.2014Самый большой воздушный шар в мире. История создания аэростатов - летательных аппаратов, поддерживающихся в воздухе благодаря подъемной силе газа. Первые воздушные шары. Конструкторские особенности постройки шаров, особенности современных аппаратов.
презентация [689,2 K], добавлен 27.01.2012Контроль гидравлических систем летательных аппаратов в наземных условиях. Конструкция, принцип работы универсального передвижного гидроагрегата УПГ-300: общая и техническая характеристика, особенности конструкции его узлов и специального оборудования.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.01.2011Обеспечение безопасности полетов. Анализ опасных сближений самолетов. Цифровой метод определения временного критерия опасности. Определение взаимного расположения летательных аппаратов в горизонтальной плоскости. Модуль динамической экспертной системы.
дипломная работа [885,0 K], добавлен 16.04.2012Особенности конструкции цистерны. Оценка оптимальности линейных размеров, устойчивости и вписывания вагона в габарит. Расчет механической прочности его кузова и элементов ходовых частей. Кинематические особенности взаимодействия автосцепок вагонов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2013Трубопровод как элемент безопасности летательных аппаратов. Напряжения, действующие в трубопроводах. Проектировочный расчет точки крепления трубопровода. Определение величины нагрузок, действующих на трубу. Расчет экономии времени на замену конструкции.
дипломная работа [5,9 M], добавлен 15.10.2013Проведение проверки общей прочности судна: определение реакций элементов докового опорного устройства (килевая дорожка, боковые клетки, распоры), нахождение возникающих в сечениях корпуса изгибающих моментов и перерезывающих сил, касательных напряжений.
контрольная работа [17,0 K], добавлен 02.02.2010Обзор существующего газобаллонное оборудование его виды, для работы автомобиля на сжиженом газе. Конструкции газовых систем: балон, мультиклапан, блок вентиляции, трубопровод высокого давления, газовый и бензиновый электромагнитный клапан, редуктор.
реферат [248,2 K], добавлен 25.07.2010Топливо для дизелей, конструкция и работа системы питания дизеля топливом и воздухом, система выпуска отработавших газов, топливный насос высокого давления, форсунки. Топливо для газовых двигателей, конструкция и работа систем питания газовых двигателей.
реферат [229,4 K], добавлен 29.01.2010Сравнение газовых моторных топлив с нефтяными, оценка целесообразности использования природного газа. Проект газобаллонного тендера для магистрального локомотива с четырёхтактным дизелем. Условия эксплуатации станции заправки сжатым природным газом.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 20.02.2012Кинематический расчет электропривода. Проектирование и расчет червячной передачи. Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба. Расчет плоскоременной передачи, ведущего и ведомого валов. Обоснование выбора подшипников качения, смазки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.11.2012Выбор электродвигателя механического привода и проведение расчетно-конструкционной работы. Технические данные асинхронных двигателей. Значение коэффициентов для расчета ременной передачи. Выбор материалов и допускаемых напряжений для зубчатых колес.
курсовая работа [133,9 K], добавлен 12.03.2009Рассмотрение летательного авиадвигателя как объекта технической эксплуатации. Характеристика контролепригодности и надежности. Система технического обслуживания и ремонта транспортных средств. Заправка летательных аппаратов горюче-смазочными материалами.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 30.07.2015Расчет статических напряжений, параметров циклического нагружения продольными и вертикальными нагрузками, амплитуд динамических напряжений, пределов выносливости, коэффициентов запаса усталостной прочности вагона-цистерны для перевозки вязких грузов.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 01.08.2012Условия работы силовых корпусов. Расчет напряжений в корпусных деталях двигателя на основе модели осесимметричных оболочек. Расчет напряженно-деформированного состояния корпусов с помощью метода конечных элементов. Устойчивость корпусных деталей.
реферат [2,8 M], добавлен 21.04.2012Безопасность работы и нормальные условия эксплуатации грузоподъемных кранов. Определения планового и высотного положения точек. Ориентирование лазерного излучения параллельно оси рельса, а экрана по горизонтальным и вертикальным осям нейтральной линии.
статья [866,9 K], добавлен 09.04.2009Конструкция главной дозирующей системы карбюратора автомобиля. Система компенсации состава горючей смеси с уменьшением разрежения у топливного жиклера. Устройство системы впрыскивания бензина. Конструкции систем питания газовых двигателей и их работа.
курсовая работа [8,5 M], добавлен 23.03.2011Главные особенности транспортировки труб магистрального типа для создания газовых и нефтяных магистралей. Трубовоз Man SX 47.680 DC Pipe Truck, принцип действия. Схема укладки труб на транспорт. Автопоезд штанговоз, общие технические характеристики.
презентация [349,3 K], добавлен 03.04.2016
