НАУКА О ПРОЧНОСТИ

НАПРЯЖЕНИЯ МОЖНО «УВИДЕТЬ»

лаборатории прочное гн испытывают материалы не только на растяжение, сжатие и твёрдость. Здесь на специальных машинах их скручиваю г, изгибают, подвер­гают воздействию ударов и переменных нагрузок и др. Цель всех этих опытов одна — получить наиболее важные сґ-едения о свойствах материалов, об их поведении при различных деформациях, при воздействии разнообразных видов нагрузок.

И всё же эти испытания материалов еще пе дают кон­структорам машин всех необходимых сведений. Например, они не дают ответа па вопросы: какие напряжения испы­тывает та или иная деталь машины при работе? в каком мыле детали возникают наибольшие напряжения? Иногда ответы на эти вопросы можно получить путём расчёта. Но зачастую встречаются танис детали, сложная форма ко­торых не позволяет рассчитать величину возникающих в них напряжении. Поэтому приходится использовать дру­гие пути, помогающие обнаружить напряжения и измерить их величину.

Вспомните, 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 металлл на пластинках, опущенных о раствор солей, и т. д. Примерно 1ЛК же поступают и 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, нанрнмер о рели экекапа юра или друщх движущихся его частей. Тешометр - очень чув­ствительный прибор н не выдержит толчков II сотрясений движущейся ДС ЫЛ11.

Как же и »мерить, па пример, информации деталей экскаватора но прем и ею раГмпы?

Ковш ш«н. ншцегп экск.'нии-ора наполнен землёй Ма­шина разворачивается, чтобы откинуть грунт далеко в сторону. Машинист, желай }скоригь процесс, делает рывок.

Пе опасен ли этот рынок для машины? Не возникнут ли напряжения выше допуешмых?

Рывок растягивает, ежи мае I. изгибает, закручивает де­тали стрелы. Чтобы iuMi. piл ь напряжения в а реле, к сё отдельным деталям прикрепляют тонкие проволочки, по которым пропускают электрический ток. При деформации деталей проволочки вытягиваются или сжимаются, их электрическое сопротивление изменяется. Обнаружить и измерю ь, даже увидеть и сфотографировать изменение сопротивления проволочек можно чувствительным прибо­ром— осциллографом. Этот прибор записывает световым лучом на фотоплёнке колебания напряжений в деталях ра­ботающего экскаватора. Па 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 поли 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. Эта 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 пя экране играет всеми цветами радуги, рас­крывая распределение возникающих в детали напряжений.

Исследователь внимательно следит за переливами краеок. а когда снопа вспыхивает свет, он производит вычисления и определяет, в каких точках детали возникают опасные напряжения.