УДК 620.17.05
Портативный разрывной стенд с аналогово-цифровыми измерительными датчиками
Ноговицын С.И.
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Саха (Якутия) «Якутский индустриально-педагогический колледж»
В современных условиях инновационного развития среднего профессионального образования важной ролью является повышение уровня профессионального обучения за счет использования современного учебно-лабораторного оборудования, обеспечения наглядно демонстративных материалов, стендов и наглядных пособий [1].
Исходя из выше сказанного, есть необходимость в разработке проекта разрывного стенда, с помощью которого можно существенно повысить компетенцию студентов, разбудить их энтузиазм в профессиональной подготовке будущего специалиста в сфере «Электрогазосварки», «Автомеханики», «Технического обслуживания и ремонта машин», используя на предмете профессионального цикла «Материаловедение».
Целью работы является проектирование и разработка опытного образца портативного разрывного стенда с применением расчета в среде 3-D моделирования методом конечных элементов.
Гипотеза. Известно, что статическое растяжение — это одно из наиболее распространённых видов испытаний для определения механических свойств материалов. При этом существующие на данный момент исследовательские стенды недостаточно освещены в вопросах о компактности и мобильности применяемых разрывных стендов.
Актуальностью в данной работе является наглядное и натурное испытание различных материалов и получение объективной достоверной информации их реальных значений показателя на персональном компьютере с дальнейшим анализом полученных результатов и определения прочностных характеристик различных материалов на портативном разрывном стенде, а также доступность используемых материалов для изготовления стенда.
Объектом исследования является применение 3-D моделирования в системе Advanced Power Management, методом конечных элементов при построении конструкции портативного разрывного стенда.
Новизна: применение 3-D моделирования в системе Advanced Power Management, методом конечных элементов. Выполнение чертежа в системе AutoCAD. Портативность и компактность разрывного стенда. Использование современных аналогово-цифровых измерительных датчиков.
Проанализировав существующие заводские модели разрывных стендов Российской Федерации и зарубежных образовательных университетов, сделано техническое задание на проект, в основе которого легкость и прочность конструкции с широким диапазоном применения нагрузок до 50 кН.
Для выполнения чертежа используем инструментальные средства программы AutoCAD, так как считаем, что она является универсальной платформой для разработки приложений [2].
С помощью данной программы [3] разрабатываем чертеж, где указываем основной диапазон испытуемых образцов согласно ГОСТ 1497 «Методы испытания образцов на растяжения». Габаритные размеры портативного разрывного стенда составляют: общая высота - 650 мм, ширина ножки - 500 мм.
Для того чтобы охватить многообразие условий нагружений и подбора материалов необходимо модельное представление объекта исследования.
Таким образом, 3 – х мерная модель необходима, чтобы на его основе получить расчетные зависимости и подробно описать элементы конструкции, подвергающиеся наибольшим нагрузкам.
На основании сделанного чертежа нами спроектирована 3-х мерная модель проекта в программе АРМ Structure 3D, выбраны основные стандарты материалов по ГОСТ 10704-91, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 12336-66 с пределом прочности до 370 МПа.
Стоит отметить, что подобранный нами материал полностью отвечает требованиям технического задания.
Для построения диаграммы растяжения материалов, используем неразрушающий метод контроля (НК) напряженно-деформированного состояния (НДС).
Реализация метода тензометрирования позволяет определять НДС в реальном масштабе времени и с любой заданной периодичностью.
В ранее опубликованной работе [4] подключения тензорезисторов по мостовой схеме существенно упрощают термокомпенсацию, в ввиду использования дополнительных тензорезисторов R1 – R3. Получены основные закономерности измерения сопротивления тензорезисторов относительно прогиба балки.
Вследствие того, что нами будет использована тензометрическая станция ZET 210 [5], предназначенная для измерения параметров сигналов в широком частотном диапазоне (с частотой дискретизации до 400 кГц), поступающих с различных первичных преобразователей.
Возникла необходимость способа наклейки тензометрических датчиков на основании технического задания. Это непосредственно разрыв образца, другими словами - это растяжение. На рисунке 3 представлена нами подобранная схема подключения тензометрических датчиков по мостовой схеме.
Модуль АЦП/ЦАП ZET 210 позволяет подключать и обрабатывать разнородные источники сигналов с различными частотными диапазонами и проводить их сравнительный анализ.
Главное достоинство данного спроектированного проекта - это портативность, мобильность, дешевизна конструкционных материалов и широкий диапазон применяемых нагружений. Проектируемый нами стенд позволяет произвести наглядное и натурное испытание различных материалов и получение объективной достоверной информации их реальных значений показателя на персональном компьютере с дальнейшим анализом полученных результатов и определения прочностных характеристик различных материалов.
_____________________________
Распоряжение правительства Российской Федерации №2765-р от 29 декабря 2014 г.
Зуев С.А., Полещук Н. Н. САПР на базе AutoCAD — как это делается. — СПб.: «БХВ-Петербург», 2004. — С. 1168. — ISBN 5-94157-344-8.
Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. ГОСТ 2.052 - 2006. – 15 с.
Тензометрирование как один из видов неразрушающего контроля и основные особенности калибровки / А.К. Матаннанов, Н.И. Голиков, Н.М. Литвинцев // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Сварка и безопасность» - Якутск, 2012. В 2 т. Том 2. С. 96-99.
Программное обеспечение ZETLab. Руководство оператора. Часть 1, ЗТМС.00068-01 34.
Научный руководитель – преподаватель Матаннанов А.К.
8 980
3 776 
