Файл: Записка.doc

Соответствующий сигнал обратной связи после нормирующего усилителя 9 попадает на блок сравнения 10, где сравнивается с сигналом, поступающим от источника командного сигнала 11. Разность между сигналами усиливается в блоке 10 и служит управляющим сигналом для ЭГР 2. В тех случаях, когда это возможно, внутрь образца 4 помещают заполнитель (на схеме не показан), который помогает уменьшить рабочие объемы масла и, следовательно, повысить динамические характеристики системы.

Использование электрогидравлических систем позволяет проводить испытания с поддержанием постоянного приращения энергии за единицу времени:

, (1)

где - напряжение;

- внутреннее давление

- деформация;

- время.

Так как напряжение пропорционально внутреннему давлению, необходимо поддерживать скорость изменения деформации обратно пропорциональной внутреннему давлению:

, (2)

где - константа, которую можно рассматривать в качестве параметра данного испытания.

Так как рабочие давление современных маслонасосных станций находятся в пределах 12-28 Мпа, при необходимости проведения испытаний при более высоких давлениях используют гидроусилители (мультипликаторы), которые позволяют поднять давление до 50-150 Мпа. При использовании гидроусилителя для усталостных испытаний необходимы специальные меры, чтобы исключить постепенное сползание поршня гидроусилителя в одну сторону из-за неизбежных утечек по поршню гидроусилителя. Таким образом, параметры электрогидравлических установок для испытаний на давление определяются параметрами маслонасосных станций и используемых ЭГР.

3. Натуральные испытания

К натуральным испытаниям внутренним давлением относят все контрольные испытания на прочность и герметичность изделий гидрогазовых систем, а также испытания реальных полноразмерных изделий в исследовательских целях при отработке новых материалов и конструктивно-технологических решений, при проверке и уточнении методов расчетов. Контрольные натуральные испытания обязательны. Проведение исследовательских натуральных испытаний должно быть обосновано вследствие их дороговизны, ограниченности получаемых данных и значительного рассеяния результатов.

Для проведения натуральных испытаний могут быть использованы схемы систем и установки, описанные выше, а также насосные станции и насосы любой конструкции, обеспечивающие необходимые уровень давления и производительность.

Методы и устройства для натуральных испытаний внутренним давлением ещё в большей степени, чем при модельных лабораторных испытаниях, должны обеспечивать надежную защиту персонала при преждевременном или ожидаемом разрушении изделия. Для этого при натуральных испытаниях обязательно осуществление дистанционного управления испытаниями и контроля фиксируемых параметров.

Существующие методы испытания на герметичность можно подразделить на гидравлические, пневмогидравлические, пневматические и вакуумные. Методы выбирают в зависимости от требуемого уровня герметичности изделия, определяемого стандартами или техническими условиями. Наиболее распространен пневмогидравлический способ испытания на герметичность (рисунок 7).

При гидравлическом способе (рисунок 7, а) полость изделия 1 заполняют жидкостью с высокой проникающей способностью и изделие выдерживают под давлением. Благодаря практически несжимаемой жидкости даже небольшие утечки приводят к заметному падению давления в системе, что исключает взрывоопасность при возможном разрушении изделия. Для повышения чувствительности метода создают ультразвуковые колебания в жидкости, вибрацию изделия, вакуум над поверхностью изделия.

Имеются установки, позволяющие контролировать изделия вместимостью до 1000л при давлениях до 3,3Мпа, в которых предусмотрен поворот изделия для осмотра и установления места течи.

При пневмогидравлическом методе (рисунок 7, б) изделие 1 под давлением газа помещают в ванну с прозрачной жидкостью, которую подогревают до +70^оС для удаления ложных пузырьков газа. Предназначенная для пневмогидравлических испытаний установка "Аквариум" рассчитана на те же параметры по давлению и емкости, что и установка для гидравлических испытаний на герметичность.

Потерю герметичности отмечают визуально по появлению пузырьков. Обнаружение пузырьков можно осуществлять ультразвуковым генератором с регистрацией их числа на экране осциллографа: можно использовать телевизионные установки для фиксации дефектных мест на изделии.

При пневматических испытаниях на герметичность (рисунок 7, в) контрольный газ в полости изделия 1 выдерживают под давлением, изделие помещают в герметичную камеру 2 с атмосферным давлением или под вакуумом. Потерю герметичности фиксируют по появлению контрольного газа и повышению давления в камере. Для пневматических испытаний может быть использована установка "Сигара" (давление до 3,2Мпа, вместимость проверяемого изделия до 2100л), снабженная системами сигнализации, блокировки и автоматического управления процессом испытания.

Контрольные гидростатические испытания натуральных изделий сопровождаются часто определением наличия остаточных деформаций при давлении опрессовки. Для этого в систему испытания (рисунок 8) включают заполняемую водой герметичную емкость 2, которую помещают контролируемое изделие 1. Мерный стакан 3 соединен с емкостью 2. До нагружения изделия фиксируют объем V_н в мерном стакане. При нагружении изделие деформируется, увеличиваясь в объеме, и вытесняет воду из емкости 2 в стакан 3, где при давлении оперссовки достигается уровень V_к. После сброса давления при отсутствии остаточной деформации в изделии уровень в стакане возвращается к отметке V_н при наличии - оставляет в мерном стакане объем, равный разности V_к- V_н. Степень допустимости этого объема определяется соответствующими стандартами или техническими условиями.

В связи с тем, что значительная часть изделий гидрогазовых систем работает в условиях повторного приложения нагрузок, при которых эксплуатация выявляет зоны пониженного сопротивления разрушению, отличные от фиксируемых при контрольных испытаниях однократным статическим давлением, а также в связи с необходимостью подтверждения ресурса (долговечности) изделий в практике лабораторных исследований применяют методы циклических испытаний внутренним давлением.

На рисунке 9 представлена гидравлическая схема установки, в которой можно осуществлять режимы ступенчатого нагружения с выдержками разной длительности, пульсирующего и асимметричного нагружения гидравлическим давлением, а также однократные испытания до разрушения. Рабочая жидкость от гидронасоса 2 подается через обратный клапан 3 на двухходовой ЭГР 4, который переключает линию подачи от насоса 2 к испытуемому изделию 1 или к линии сброса. Пределы изменения давления в системе от электроконтактного манометра 5, параллельно которому установлен для повышения точности задания уровня давлений образцовый манометр 6. Система управляется автоматическим электронным устройством 7. Для осуществления повторного нагружения с выдержками на разных уровнях нагрузки в систему включается дополнительный ЭГР 8. Система нагружения может быть доукомплектована тензостанцией, регистрирующей показания тензорезисторов, наклеиваемых при натуральных испытаниях главным образом на участки концентраторов напряжений, т.е. в зонах наибольшей неравномерности деформированного состояния, а также в регулярных сечениях для измерения номинальных деформаций.

Для испытания по сложным программам статического и циклического нагружений используют электрогидравлические установки со следящим управлением. Такие установки позволяют достаточно точно воспроизводить спектры эксплуатационного нагружения. Конструкция их не отличается от аналогичных установок для испытания модельных образцов и характеризуется использованием более производительных МНС и ЭГР.

На разрабатываемом стенде необходимо испытывать образцы полиэтиленовых труб в соответствии с ГОСТ Р 50838-95.

Проводимые виды испытаний:

• Стойкость постоянному внутреннему давлению 1МПа при 20⁰С 100 часов. Стоимость испытания 3168-00 руб. Данные испытания производят на трех образцах 1 раз в месяц.

• Стойкость постоянному внутреннему давлению 0,91МПа при 80⁰С 165 часов. Стоимость испытания 3780-00 руб. Данные испытания производят на трех образцах 1 раз в квартал.

• Стойкость постоянному внутреннему давлению 2,2МПа при 80⁰С 1000 часов. Стоимость испытания 11568-00 руб. Данные испытания производят на трех образцах 1 раз в год.

• Стойкость к медленному распределению трещин. Стоимость испытаний 3780-00 руб. производят 1 раз в год.

4. Метод определения стойкости полиэтиленовых труб при постоянном внутреннем давлении

Сущность метода состоит в том, что образец подвергают действию постоянного внутреннего давления в течение заданного промежутка времени – при контрольных испытаниях или до момента разрушения [2].

1. Отбор образцов. Метод отбора образцов для испытаний указывается в нормативно-технической документации на трубы из пластмасс.

Длину образца устанавливают с таким расчетом, чтобы свободная длина (L) между заглушками в зависимости от диаметра трубы (D) соответствовала значениям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Выбор длины образца

D, мм	L, мм
200	ЗД+250
225-400	1000
450-710	1250
800-1200	1500

Для контрольных испытаний для каждого уровня начального напряжения отбирают не менее трех образцов.

Для определения формы кривой «начальное напряжение – время до начала разрушения» испытывают при каждом предусмотренном начальном напряжении не менее четырех образцов. Число уровней начального напряжения должно быть не менее десяти.

2. Аппаратура. Установка для достижения заданного давления, состоящая из напорной системы с источником избыточного давления и приспособления для подачи рабочей жидкости под давлением к каждому испытуемому образцу.

• Манометры для измерения давления в каждом из испытуемых образцов с погрешностью не более 1%.

• Устройства, предназначенные для регистрации длительности воздействия давления до момента разрушения.

• Заглушки, устанавливаемые с обоих концов испытуемых образцов. Конструкция заглушек должна обеспечивать герметичное соединение с образцом и приспособлением для подачи давления.

Конструкция заглушек должна обеспечивать осевое удлинение образцов без их повреждения.

• Ванна, наполненная рабочей жидкостью и снабженная термостатирующим устройством, позволяющим поддерживать заданную температуру с погрешностью не более 1 К.

В качестве теплоносителя используется вода.

Типы заглушек:

а) Заглушки, при применении которых во время испытаний в стенке образца возникает осевое растягивающее напряжение, под действием внутреннего давления и массы заглушки

б) Заглушки, при применении которых осевые усилия, возникающие под действием внутреннего давления и массы заглушки, передаются на штангу, и в стенке отсутствуют осевые растягивающие напряжения.

1.4.3 Подготовка к испытанию. Измерение размеров трубы:

• Толщину стенки измеряют не менее чем в десяти любых точках, равномерно расположенных по длине и периметру образца. Погрешность измерения не более 0,01мм.

• Средний наружный диаметр образца определяют, измеряя длину его окружности в трех местах по длине на расстоянии не менее 100мм от торца. Для труб диаметром менее 40мм, средний наружный диаметр измеряют в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и вычисляют как среднее арифметическое с погрешностью измерения не более 0,1мм. Испытательное давление вычисляют по максимальной величине среднего наружного диаметра, полученной из трех измерений.

Установка испытуемых образцов осуществляется следующим образом.

Заглушки монтируют на концах испытуемого образца и закрепляют его в ванне для нагрева. После этого образцы наполняют рабочей жидкостью, подсоединяют их к источнику давления и из них удаляют воздух.

Образцы, закрепленные в испытательном устройстве, нагревают до требуемой температуры и выдерживают не менее одного часа до приложения избыточного давления.

Термостатирование образцов труб при контрольных испытаниях не проводят, если эти образцы хранились не менее 24 часов при температуре испытания, предусмотренной нормативно-технической документацией на трубы из пластмасс.

1.4.4 Проведение испытания. Образцы подвергают испытательному давлению постепенно, равномерно, без толчков, в течение 15-60с от начала нагружения и выдерживают в течение заданного времени или до момента разрушения. В период испытания давление в образце должно поддерживаться с погрешностью не более 2%.

Если один из испытуемых образцов разрушается до истечения контрольного времени испытания, установленного нормативно-технической документацией на трубы из пластмасс, результат испытания считают отрицательным, испытание прекращают и проводят его повторно.

1.4.5 Обработка результатов. Результаты контрольных испытаний считают удовлетворительными, если:

• все испытуемые образцы не разрушились до истечения контрольного времени испытания;

• в ходе испытаний разрушился один из образцов, но при повторных испытаниях ни один из испытуемых образцов не разрушился.

Зависимость «начальное напряжение – время до начала разрушения» по данным испытаний выражают графически или численно.

Образцы с разрушением, возникающим на расстоянии 0,1 от заглушки, в расчет не принимают. Образец заменяют другим и испытывают вновь.

Работу установки опишем с помощью функциональной схемы стенда.

На функциональной схеме стенда изображены две ванны, в каждой из которых испытывается по три образца. Емкость ванны: 2,5м³ (см.плакат).

Сначала производится установка испытуемых образцов в ванны. Для этого заглушки монтируются на концах образцов и закрепляются в ванне. Ванны заполняются водой. Далее заполняются водой испытуемые образцы и выдерживаются до установления заданной температуры. Затем набирается необходимое для испытаний давление в образцах, которое удерживается в течении всего времени испытания.

Блок поддержания давления работает следующим образом: для заполнения образца водой открывается клапан охолащивания 2 (сброс давления), снабженный глушителем, так же открывается клапан подключения пневмогидравлического аккумулятора 6 и клапан заполнения 8 (подача воды). Как только срабатывает датчик верхнего уровня 9, начинается набор давления. При этом закрываются клапан охолащивания 2 и подачи воды 8, открывается клапан подачи азота 1. Когда давление доходит до нужного уровня, который определяется датчиком давления 5, начинается испытание образцов. В это время необходимо удерживать давление на заданном уровне. Если давление повышается, то начинается сброс давления через клапан охолащивания 2 при закрытом отсекающем клапане 6. Как только давление становится меньше заданного, открываются клапаны подачи азота 1 и подключения аккумулятора 6, закрыт клапан сброса давления 2.