Диссертация (1025993), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Изоляция может осуществляться киперной лентой марки пропитаннойкомпаундом (Рис. 3.7, а, б). Однако наилучший результат как по тепло- и112электроизоляционным характеристикам, так и по скорости и качествуизготовленияиндукторабылполученприизоляцииспомощьюкремнеземного шнура марки ШК (ТУ 5952-001-66823832-2011) (Рис. 3.7, в, г).а)б)в)г)Рис.
3.7. Индукторы для специальных индукционных нагревателейразличного типаПри использовании полой трубки в качестве индуцирующего провода дляизготовлениякатушкималогодиаметраметодомнамоткидиаметриспользуемой трубки ограничен по причине возможности ее смятия, чтонеобходимо учитывать при проектировании и изготовлении катушки. Смятиетрубки индукционной катушки приводит к уменьшению внутреннегопроходного сечения и ограничению протока охлаждающей жидкости, что всвою очередь может привести к перегреву и выходу из строя нагревателя.После изготовления индукционная катушка устанавливается согласносхеме испытательной индукционной установки теплового нагружения113элементов конструкций ЛА (Рис.
3.4).Таким образом, в рамках настоящей работы предложен новыйиндукционный способ теплового нагружения, позволяющий осуществлятьскоростнойпрецизионныйнагревэлементовконструкцийЛА.Дляпрактической реализации предложенного способа разработана инженернаяметодика расчета параметров индукционного нагревателянекоторыетехническиеиндукционныхтепловогоособенностинагревателей,нагруженияпозволяющиепроизвестирасчетизготовленияпоиспециальныхзаданнымсоздатьи описаныпараметраминдукционныйнагреватель.Предложенный способ теплового нагружения и инженерная методикарасчета были использованы при создании ряда установок, предназначенныхдля оценки работоспособности ЭКС конструкций высокоскоростных ЛА.3.2.Лабораторнаяиспытательнаяустановкадляоценкиработоспособности клеевых соединений при теплосиловых воздействияхДля проведения экспериментальных исследований работоспособностиЭКС конструкций ЛА в условиях теплосилового воздействия разработана исоздана оригинальная лабораторная испытательная установка.Установка позволяет проводить оценку работоспособности ЭКС настандартныхобразцах,представляющихсобойклеевоесоединениеметаллической пластины и керамической призмы, осуществленное с помощьюэластомерного адгезива (Рис.
3.8).Площадь клеевого соединения стандартного образца составляет 3 см2.Материалы, использующиеся при сборке образца идентичны материалам,использующимся в реальной конструкции ЛА.Лабораторнаяэкспериментальнаяустановкапредусматриваетдваварианта исполнения, отличающихся принципом теплового нагружения114испытываемого образца.Рис. 3.8. Стандартный образец ЭКС для испытаний на прочность присдвиге: 1 - металлическая пластина (подложка); 2 - керамическая призма; 3 адгезионный слой3.2.1.Схемаустановкидлявоспроизведениятеплосиловыхвоздействий при скоростном одностороннем нагревеСхема лабораторной установки позволяет проводить испытания надолговечность образцов ЭКС в условиях скоростного одностороннего нагревапо заданному тепловому режиму, приближенному к эксплуатационному.
Дляреализации данной схемы, согласно предложенной инженерной методикерассчитан и изготовлен специальный индукционный нагреватель (Рис. 3.9).Принципиальнаясхемалабораторнойиспытательнойустановкиприведена на Рис. 3.10.Испытуемыйобразецэластомерногоклеевогосоединения2устанавливают в окно специального керамического теплоизолятора 7,имитирующего конструкцию ЛА в процессе нагрева. Нагрев образцаосуществляетсявышеописанныминдукционнымспособомтепловогонагружения посредством индуктора 3 и промежуточного нагревательногоэлемента 5, установленных на опоре 1. Для тепловой изоляции индуктора от115нагревательногоизготовленныйэлементаизиспользуетсякремнезёмноготеплоизоляционныйматериаламаркимат4Ekowool-20ирасположенный в зазоре между индуктором и нагревательным элементом.Рис.
3.9. Внешний вид специального индукционного нагревателя длялабораторной испытательной установкиДляизмеренияиконтролятемпературыиспытуемогообразцаиспользуются термопары 8, расположенные на образце ЭКС согласно схеме(Рис. 3.11).Описанная схема испытательной установки позволяет в наземныхусловиях осуществлять скоростное одностороннее тепловое нагружениеобразцаЭКСпорежиму,приближенномукэксплуатационному.Взависимости от мощности системы питания индукционного нагревателяскорость одностороннего нагрева ЭКС может достигать значений 30 °С/с иболее. Максимальная температура нагрева ограничена жаростойкостьюматериала, используемого для изготовления промежуточного нагревательногоэлемента.Одновременно с тепловым нагружением к испытуемому образцу ЭКСприкладывается заданная сдвиговая нагрузка путем подвешивания груза кметаллической пластине 9, закрепленной на подложке образца (Рис.
3.10). Дляисключения перекосов, а также отрывающих и раздирающих напряжений в116Рис. 3.10. Схема лабораторной установки для теплосилового воздействияна ЭКС при скоростном одностороннем нагреве: 1 – опора; 2 – испытуемыйобразец; 3 – индукционный нагреватель; 4 – футеровка индуктора;5 – промежуточный нагревательный элемент; 6 – триангуляционный лазерныйдатчик перемещения; 7 – керамический изолятор, имитирующий конструкциюЛА; 8 – термопары; 9 – пластина для приложения сдвиговой нагрузки;10 – асбестовый изолятор; 11 – стойкаРис.
3.11. Схема установки термопар на образце ЭКС в процессепроведения испытаний: 1 - образец ЭКС; 2 - клеевой слой; 3 - термопары,4 - керамический изолятор, 5 - промежуточный нагревательный элемент;6 - опора117клеевом слое образца толщина пластины 9 рассчитывается таким образом,чтобы плоскость прикладываемой нагрузки совпадала с плоскостью сеченияклеевого слоя середине его толщины.Масса подвешиваемого груза m определяется согласно соотношению:m сд Sm c ,g(3.9)где τсд – заданное значение сдвигового напряжения в ЭКС, S – площадьклеевого соединения, g – ускорение свободного падения; mс – суммарнаямасса металлической подложки образца, масса пластины 9, а также крепежныхэлементов.Созданная испытательная установка позволяет в процессе теплосиловоговоздействия на образец ЭКС осуществлять измерение и регистрациювеличины перемещения металлической подложки образца относительножестко закрепленной керамической призмы с помощью триангуляционноголазерногодатчикатипаRF603.Этопозволяетстроитькривыедеформирования ЭКС при испытаниях для анализа его механическогоповедения в процессе теплосилового воздействия.
Внешний вид установкипредставлен на Рис. 3.12.Таким образом, данная схема испытательной установки позволяетпроводить испытания образцов ЭКС в условиях воздействия одностороннегоскоростного теплового нагружения, приближенного к эксплуатационному ипродолжительной статической сдвиговой нагрузки. Это дает возможностьпроводить оценку работоспособности ЭКС в условиях теплосиловогонагружения приближенных к эксплуатационным и проводить анализправильности выбора того или иного эластомерного адгезива до проведениядорогостоящей операции сборки реальной конструкции ЛА.118Рис.3.12.Лабораторнаяиспытательнаяустановкадляоценкиработоспособности ЭКС в условиях одностороннего нагрева3.2.2.Схемаустановкидлявоспроизведениястатическихтеплосиловых воздействийСхема лабораторной установки предназначена для проведения испытанийстандартных образцов ЭКС на длительную прочность и долговечность вусловиях продолжительного статического теплосилового воздействия.Для реализации данной схемы установки спроектирован и изготовленсогласно предложенной методике специальный индукционный нагреватель(Рис.
3.13).Принципиальная схема лабораторной установки приведена на Рис. 3.14.Отличие данной схемы испытательной установки от предыдущейзаключается в том, что промежуточный нагревательный элемент 6 выполнен ввиде цилиндра с крышкой, во внутреннем объеме которого на стойке 2 спомощью специального фиксатора 3 располагается испытуемый образец 4.119Таким образом, образец ЭКС подвергается не одностороннем нагреву иравномерному по всему внутреннему объему нагревательного элемента 6.Рис.
3.13. Внешний вид специального индукционного нагревателя длявторого варианта исполнения лабораторной испытательной установкиНагревательный элемент 6 изготовленный из ферромагнитной стали ирасполагаетсявнутриспециальногоиндукционногонагревателя5,установленного на опоре 1. В верхней части нагревательный элемент 6 имеетсквозное отверстие для установки пластины 8, закрепленной на металлическойподложке 9 образца 4 и предназначенной для фокусировки луча лазерногодатчика 7. Для исключения перегрева индуктора 5 внешняя поверхностьнагревательного элемента 6 теплоизолированная матом из кремнеземногоматериала Ekowool-10.
Измерение и контроль температуры осуществляетсяпутем осреднения показаний трех термопар 10 типа ХК, расположенных вразных точках внутреннего объема нагревательного элемента 6.Силовое сдвиговое нагружение испытуемого образца 4 осуществляетсяпо такому же принципу, как и в первом варианте исполнения установки,посредством специальной металлической пластины 11, закрепленной к120подложке 9 образца 4, к которой подвешивается груз заданной массы. Массаподвешиваемого груза m определяется согласно соотношению (3.9).Риc.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
