НАПРЯЖЕНИЯ МОЖНО «УВИДЕТЬ»
В |
лаборатории прочное ги испытывают материалы не только на растяжение, сжатие и твёрдость. Здесь на специальных машинах их скручиваю г, изгибают, подвергают воздействию ударов и переменных нагрузок н др. Цель всех этих опытов одна — получить наиболее важные скедения о свойствах материалов, об их поведении при различных деформациях, при воздействии разнообразных видов нагрузок.
И всё же эти испытания материалов еще пе дают кон - струкюрам машин всех необходимых сведении. Например, они не дают ответа на вопросы: какие напряжения испытывает та или иная деталь машины при работе? в каком Mecie детали возникают наибольшие напряжения? Иногда ответы на эти вопросы можно получить путём расчёта. Но зачастую встречаются такие детали, сложная форма которых не позволяет рассчитать величину возникающих в них напряжений. Поэтому приходится использовать другие пути, помогающие обнаружить напряжения и измерить их величину.
Вспомпше, как измеряю г силу электрического тока. Никто не считает числа электронов, пробегающих за секунду по проводам Силу тока измеряют, наблюдая и измеряя его действие — отклонение стрелки амперметра, осаждение металла на пластинках, опущенных в раствор солей, и т. д. Примерно i-тк же поступают л при измерении напряжений.
Мы уже знаем, что деформация — неразлучный спутник напряжения, что она меняется соответственно напряжению, если, конечно, оно не превышает предела пропорциональности. Отсюда следует, что, измерив деформацию, мы измерим и напряжение. Нетрудно измерить деформацию детален неработающей машины. В лабораториях деформацию измеряют чувствительными приборами — тензометрами. Их укрепляют па испытуемой детали. Рычажный механизм прибора увеличивает ничтожно малую деформацию настолько, что её можно увидеть и измерить. Однако тензометром нельзя измерить деформации деталей работающей машины, например орелы эке капа юра или друщх движущихся его частей. Тенлометр - очень чувствительный прибор и не выдержит толчков п сотрясений движущейся деылн.
Как же измерить, например, информации деталей экскаватора но время ею работ?
Ковш нш, ншцего ^искана i-op. i наполнен землёй Машина разворачивается, 41061 л от к и путь грунт далеко в сторону. Машинист, желай >сноригь процесс, делает рывок.
Пе опасен ли этот рынок для машины? Не возникнут ли напряжения выше допустимых?
Рывок растягивает, отсич. кч. изгибает, закручивает детали стрелы. Чтобы тан-ре 1 ь напряжения в сj[-еле, к сё отдельным деталям прикрепляют тонкие проволочки, по которым пропускают электрический ток. При деформации деталей проволочки вытягиваюгся или сжимаются, их электрическое сопротивление изменяется. Обнаружить и измеричь, даже увидеть и сфотографировать изменение сопротивления проволочек можно чувствительным прибором— осциллографом. Этот прибор записывает световым лучом на фотоплёнке колебания напряжений в деталях работающего экскаватора. На основании результатов таких испытаний конструкторы создали устройства, обеспечивающие плавный поворот стрелы.
Описанный способ измерения напряжений в деталях работающих машип имеет и свои недостатки. Например, чтобы обнаружить наиболее напряжённое место, приходится деталь «ощупывать» проволочками во многих точках. На это уходит много времени.
А нельзя ли сразу получить наглядную картину распределения напряжений в детали машины? Оказывается, можно, с помощью оптического метода.
Как же это делают?
Из прозрачной пластмассы изготовляют модель детали, освещают её поляризованным светом и подвергают воздействию таких же внешних сил, какие деталь будет испытывать в машине. Поляризованный свет — это, так сказать, процеженный спет. Сущиость поляризации света состоит в следующем. Луч обыкновенного света представляет собой колебания электромагнитных воли во всех направлениях (плоскостях) от центра. Волна же поляризованного света колеблется только в одной плоскости, она проходит как бы через щель, а не через круглое отверстие. Для того чтобы «процедить» свет, его пропускают сквозь кварц, исландский шпат или через фильтр из мелких кристаллов минерала геропатита, взвешенных в желатине. Эти фильтры пропускают только те световые волны, которые колеблются в одной определённой плоскости, а все остальные волны задерживают. Таким образом обычный свет превращается в поляризованный. Если белый поляризованный свет пропустить через прозрачное тело, подвергнутое упругой деформации, он создаст па экране яркую цветную радужную картину, по которой видно распределение напряжений в материале.
Для исследования напряжений в материале применяют специальные установки, одна из которых показана на рис. 13. В лаборатории выключают свет. Пресс деформирует модель; на неё действуют силы, подобные тем, которые испытывает настоящая деталь в машине. Изображение модели па экране играет всеми цветами радуги, раскрывая распределение возникающих в детали напряжений.
Рис. 13. Остановка для исследования напряжений оптическим методом. На экране — изображение напряженной модели с картиной полос. |
Исследователь внимательно следит за переливами красок, а когда снова вспыхивает свет, он производит вычисления и определяет, в каких точках детали возникают опасные напряжения.