Техника - молодёжи 1956-04, страница 8

ПОРА ПЕРЕНЕСТИ МЕТОД МОДЕЛЬНЫ

Вот она, одна из деталей крупной гидравлической турбинъ

циальным проволочным датчиком, так называемым тензометром.

Тензометр — это констант ановая проволочка толщиной в 0,03 мм, сложенная в несколько петель и приклеенная к поверхности исследуемой детали. Вот машина начала работать, в детали появилось какое-то напряжение, она удлинилась, а вместе с ней удлинилась и кон-стантановая проволочка. Одновременно изменилось ее сечение, а значит, и ток, прох дящий через нее. По изменению этого тока и судят о деформации детали, а следовательно, и о напряжении в ней.

Так что же, надо изготовить корпус рабочего колеса гидротурбины, весящий несколько тонн, оклеить его тен метрами и нагрузить всеми рабочими нагрузками? Именно эту работу должны произвести работники института?

Нет, это слишком дорого. Оки решили пр извести испытания на пластмассовой модели.

Пусть модель геометрически подобна детали, то-есть в точности воспроизводит деталь по форме, а по всем размерам меньше детали во столько-то раз.

Из механики известно, что если такую модель нагрузить теми же по направлению и в тех же местах приложенными нагрузками, что действуют в детали, хотя и меньшими по величине, то, зная напряжения от этих нагрузок в модели, можно найти напряжения и в самой детали.

При этом материал модели дол жен походить на металл, из которого выполнена деталь. Он должен быть так же упруг, как металл.

Зачем, казалось бы, искать материал, похожий на сталь, если можно сделать модель из самой стали? Но стальная одель обойдется довольно дорого А главное—на стальной модели затруднительно измерять деформации. Дело в том, что сталь очень жесткий материал. При испытаниях нужно нагрузить, «растянуть» модель в такой степени, чтобы электронная аппаратура как следует восприняла, «го чувствовала» бы изменение ее величины, а для

этого необхо имы весьма большие усилия Пластмассовая же модель будет деформироваться при не очень значительных нагрузках.

Вот это-то качество пластмассы — малая жесткость — и заставило обратиться к ней в поисках подходящего материала для моделей. Выбрали распространенный тип пластмассы, так называемый неолейкорит. Он похож на кость, окрашивается в разные цвета и поэтому обычн употребляется для различных поделок, например табачных мундштуков.

И вот в двенадцать раз уменьшенная модель втулки рабочего колеса турбины изготовлена. Можно приступать к испытаниям. Но надо сначала «моделировать» нагрузки.

Во время работы турбины рабочее колесо ее напряжено целым рядом нагрузок: вертикальными силами давления воды действующими на лопасти и стремящимися увлечь колесо вниз; горизонтальными центробежными силами от всех лопастей, которые растягивают колесо в разные стороны; давлением масла в цилиндре, стремящимся разорвать этот цилиндр, и крутящим моментом, roto-

А вот ее модель, которая позволяет выяснить pacnpt деление напряжений в работающей гигантской цтали

рый скручивает верхнюю часть корпуса подобно тому, как мы скручиваем отвертку при завинчивании шурупа.

Может быть, весь пластмассовый узел надо привести во вращение, да еще поместив его при этом в воду на значительную глубину? Тмда, ожалуй, не стоило и работу начинать, так как ни простоты, ни доступности исследования мы не достигли бы. Однако дело обстоит значительно проще. Для создания нагрузок на модель, подобных нагрузкам работающей турбины, совсем не обязательно эту модель вращать на каком-то специальном устройстве, помещать ее в воду и т. п.

Вертикальное усилие создается обычными грузами. Через рычаги,

увеличивающие в нужной степени силу от веса каждого груза, оно передается на специально изготовленные нагрузочные детали, заменяющие лопасти, и далее — на модель корпуса. Это усилие стремится оторвать модельный узел от рамы, к которой он предварительно прикрепляется болтами. Создавать усилия можно не только с помощью грузов, но и п средством винта с гайкой, как в домкрате.

Центробежные горизонтальные силы воспроизводятся совершенно таким же образом. А давление масла в цилиндре ничто не препятствует заменить давлением воздуха, создаваемым небольшим компрессором

Наконец крутящим м< ментом вообще не стоило заниматься, ибо предварительные расчеты показали, что он не вызывает ск лько нибудь существенных напряжений в исследовавшихся деталях.

И вот модель в лаборатории обросла целым лесом устройств, моделирующих нагрузки.

МОДЕЛЬ РАССКАЗЫВАЕТ

О днако прежде чем наклеивать датчики, следовало произвести лаковые испытания Они заключаются в следующем.

Модель покрыли специальным лаком, собрали в узел и на нагрузочном устройстве постепенно, ступенями начали нагружать.

Дали 50 кг вертикальной нагрузки. Внимательно, с лампочкой, «днем с огнем», осмотрели лакированную поверхность моделей. Тре щин в лаке нигде не обнаружено Добавили еще 50 кг. Внимание! На одном из участков лак дал трещины. Этот участок обвели восковым карандашом, обозначили величину нагрузки. Участок, на котором лак дал первые трещины, является самым напряженным, самым опасным. Добавили еще 50 кг нагрузки. Появились новые зоны лаковых трещин. Отметили и их. Дали еще несколько ступеней нагружения — и получили полную картину лаковых тре щин.

Если мы покроем лаком неолей-коритовые стержни различных толщин и будем их растягивать, то заметим, что лаковые трещины появ ляются в каждом стержне при одном и том же напряжении. Имея картину лаковых трещин на детали, мы можем приблизительно сказать, что, например на первом участке напряжение достигает величины вызывающей трещины лака, при нагрузке на модель примерно в 100 кг, на втором — при 150 кг и т. д.

Иначе говоря, задача исследования приблизительно решена уже и без датчиков. Но только приблизительно. Л ковыми покрытиями пользуются лишь для первого обзора распределения напряж ния в мо-дели или детали.

После лаковых исследований мы уверенно можем сказать, где самое нагруженное место модели, где слабо нагружеяны участки

Но испытание лаками необходимо и по другой причине. Дело в том, что сами лаковые трещины изображают характерные линии на по-

6