Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине Контроль и испытания продукции для направления специальности 1-54 01 01-01 Метрология, стандартизация и сертификация (машиностроение и приборостроение)

в циклическом режиме. При повышении температуры до 65 °С и выдержке при этой температуре относительная влажность поддерживается в пределах

(93 ± 3) %, При понижении температуры до 25 °С относительная влажность поддерживается в пределах 80–96 %, а во время выдержки при температуре

25 °С относительная влажность поддерживается в пределах (93 ± 3) %.

Во второй части цикла температуру в камере снижают до минус (10 ±

2) °С или другого значения, указанного в НТД. Выдерживают изделие при данной температуре в течение 3 часов. В этом режиме влажность можно не

контролировать. Затем температуру повышают до 25 °С и устанавливают

относительную влажность (93 ± 3) %. Этой операцией заканчивается 1-й

цикл испытаний. Проводят несколько циклов испытаний. Причем

в некоторых циклах отрицательную температуру не воспроизводят, а вместо этого изделие выдерживают при температуре 25 °С и относительной влажности (93 ± 3) %. В конце последнего цикла при выдержке при температуре 25 °С и относительной влажности (93 ± 3) % проводят измерения параметров изделий. После извлечения изделий из камеры их выдерживают в нормальных условиях в течение заданного времени, проводят внешний осмотр и заключительные измерения параметров изделий.

Испытание на воздействие пониженной температуры, пониженного

атмосферного давления и повышенной влажности среды. Испытания проводят в барокамере, обеспечивающей одновременное воздействие низкой температуры и пониженного атмосферного давления в необходимых диапазонах и имеющей систему подачи пара в рабочий объем или систему генерирования пара внутри рабочего объема, или в термовлагобарокамерах,

обеспечивающих воспроизведение заданных режимов испытаний. Изделия считают выдержавшими испытания, если в процессе и после испытаний они удовлетворяют требованиям, установленным в НТД.

установленных в нормативно-технической документации, после воздействия климатических факторов.

Изделия испытывают, как правило, в искусственно создаваемых условиях с помощью специального оборудования, а при не возможности создания требуемых условий изделия испытывают в реальных условиях эксплуатации – на полигонах, климатических станциях. Если составные части изделия при эксплуатации находятся в неодинаковых условиях, их испытывают раздельно в соответствии с условиями эксплуатации каждой составной части. В зависимости от воспроизводимых воздействующих факторов и вида функциональных испытаний испытательное оборудование для испытаний на воздействие климатических факторов можно классифицировать следующим образом:

●оборудование для испытаний на воздействие атмосферного давления –это камеры избыточного атмосферного давления, камеры пониженного атмосферного давления, камеры бароудара;

●оборудование для испытаний на воздействие температур –это камера тепла, камера холода, камеры тепла и холода, камеры термоциркулирования;

●оборудование для испытаний на воздействие влажности,

осадков –это камеры повышенной относительной влажности, камеры пониженной относительной влажности, камеры влажности, камеры соляного тумана, камеры дождя;

● оборудование для испытаний на воздействие песка, пыли –это камеры песка и пыли;

304

●оборудование для комбинированных климатических испытаний –

это оборудование, воспроизводящее два и более климатических фактора.

Применяемые средства испытаний, контроля и измерений должны иметь характеристики, соответствующие требованиям ТНПА на изделие,

испытательные режимы и необходимую точность измерения создаваемых режимов и контролируемых параметров изделия. Годность указанных средств должна быть подтверждена сопроводительными документами или клеймами. Они должны быть аттестованы или проверены в установленном порядке.

Средства испытаний должны быть снабжены устройствами,

исключающими возможность выхода их из строя из-за ошибок операторов,

а также защищающими испытуемое изделие от появления наводок и помех от внешней сети электропитания. Камеры должны обеспечивать:

●создание и поддержание заданных режимов испытаний;

●запись (регистрацию) режимов, воспроизводимых камерой,

ивозможность подключения внешних записывающих устройств;

●возможность подключения внешних измерительных приборов или установок автоматического и ручного измерения контролируемых параметров испытуемых изделий без извлечения их из камер;

●свободный допуск к контрольно-измерительным приборам;

●безопасность при проведении монтажа, испытаний, демонтажа.

Камеры должны быть снабжены устройствами аварийной сигнализации

(звуковой и световой) и автоматического отклонения их при выходе из испытательных режимов за установленные пределы. Кабельные соединения и отдельно выполненные устройства, входящие в качестве элементов электрических цепей в схемы измерения параметров изделий, не должны приводить к изменению заданного режима испытания (измерения) и влиять на результат измерения.

Для испытаний на теплоустойчивость применяют специальные камеры тепла или комбинированные камеры – термобарокамеры, термовлагокамеры.

305

На рис. 4.2 приведена функциональная схема универсальной установкой для испытаний изделий и материалов на воздействие температуры и влажности.

Установка предназначена для создания искусственного климата с целью испытаний в изолированных климатических условиях материалов и изделий.

В камере предусматривается возможность испытаний изделий и материалов на воздействие ультрафиолетового или инфракрасного излучений.

Рис. 4.2. Климатическая камера:

306

1 – автоматический регулятор температуры; 2 – контактные часы; 3 –

автоматический регулятор температуры точки росы; 4 – преобразователь температуры точки росы; 5 – преобразователь температуры; 6 – объем для испытаний; 7 – циркуляционные каналы; 8 – обшивка камеры; 9 –

увлажнитель; 10 – регулирующий вентиль увлажнения воздуха; 11, 12 –

регулирующий клапан; 13 – осушитель; 14 – центробежный вентилятор; 15 –

клапан; 16 – регулирующий вентиль осушения воздуха;17 – регулирующий вентиль степени охлаждения; 18 – компрессор; 19 – испаритель холодильной машины; 20, 21 – электромагнитные вентили охлаждения и нагрева; 22 –

регулирующий вентиль; 23 – конденсатор: 24 – теплообменник; 25 –

холодильная машина; 26 – плунжерный насос

Система регулирования климатической камерой позволяет включать

камеру в работу и выбирать автоматическое или ручное управление

нажатием на соответствующую кнопку. Все дальнейшие операции

управления и регулирования выполняются автоматически командными

устройствами. Кроме того возможно индивидуальное включение или отключение отдельных агрегатов и узлов для контроля или выполнения специальных задач. Наличие автоматики повторного включения позволяет после ликвидации нарушения в электрической сети либо продолжить работу камеры по заданной программе, либо отключить ее. Такая автоматика необходима при работе камеры без надзора. За всеми операциями и рабочим состоянием важнейших агрегатов наблюдают по светящемуся табло.

Температура в камере создается косвенным методом при помощи жидкости с большой теплоаккумулирующей способностью (этиленгликоль), которая

автоматически нагревается или охлаждается вне объема испытания

и циркулирует в каналах 7 между внутренней и наружной стенками объема испытания. Этот метод позволяет не только получать постоянную температуру но и равномерно распределять температуру во всем объеме

307

в холодильной батарее при помощи испарителя 19 холодильной машины.

Плунжерным насосом 26 этиленгликоль нагнетается в систему каналов

в стенках камеры; из каналов он поступает к электромагнитным вентилям 21

(нагрев) или 20 (охлаждение) в зависимости от знака отклонения

температуры от заданного значения. Для повышения точности регулирования в линию циркуляции этиленгликоля включают регулирующий вентиль 17,

управляемый вручную для изменения степени охлаждения. Мощность электронагревателя теплообменника 24 можно регулировать изменением напряжения, поступающего к нагревателю.

Воздух засасывается вентилятором 14 через фильтр и магнитные вентили 11, 12 и через клапан 15 подается в увлажнитель9 или осушитель 13.

Вентили 10 и 16 являются соответственно также регуляторами осушения или увлажнения. Использование принципа увлажнения воздуха путем испарения воды исключает попадание капель воды в объем испытания. Осушение производится охлаждением воздуха до температуры точки росы. Осушенный воздух направляется в воздушный канал стенки камеры, где нагревается до температуры воздуха в камере и поступает в рабочий объем камеры. Таким образом, поступающий в объем испытания воздух предварительно осушается либо увлажняется, а также нагревается или охлаждается до требуемых

параметров испытаний.

Рассмотрим принцип действия камер для испытаний на тепловой удар с жидкими ваннами. Камера имеет две зоны (ванны) испытаний для низких и высоких температур, в качестве теплопередающей жидкости используется чаще всего силиконовое масло. Низкотемпературная и высокотемпературные ванны снабжены пропеллерными мешками. Предельная температура при

испытаниях от+50°С до+200 °С и от –65°С до 0 °С при колебании температур±1,0 °С. Время нагрева ванны от комнатной температуры

до+200 °С около 40 мин, а охлаждения от комнатной температуры до –65 °С

около 50 мин.

холоднокатаной листовой стали с антикоррозионной обработкой, внутри –

нержавеющая листовая сталь. Охлаждение в низкотемпературной ванне

производится трубчатыми испарителями 1, нагрев в высокотемпературной

зоне – трубчатыми электронагревателями 4 (ТЭН). Камера снабжена

холодильным компрессионным герметичным агрегатом мощностью 1,5 кВт,

расположенным в машинном отделении 5. Для перемещения корзин из одной зоны в другую в испытательной зоне имеется поворотная крышка 2,ванны снабжены пропеллерными мешалками 7, на передней панели сверху

расположен пульт управления, внизу – дверки отстойника и смотровые

устройства для контроля уровня жидкости.

Для испытаний изделий на влагостойкость, брызгозащищенность,

водонепроницаемость, т.е. на воздействие влаги, используются специальные установки камеры влаги, дождя и др. В качестве примера рассмотрим некоторые основные технические характеристики отечественной камеры дождя КД-1М. Камера предназначена для испытания изделий на

брызгозащищенность (воздействие искусственного дождя) и на водонепроницаемость в питьевой воде. Она рассчитана на эксплуатацию

в закрытом помещении с температурой окружающей среды (+25 ± 10) °С,

относительной влажностью (65 ± 15) %, атмосферным давлением

(750 ± 30) мм рт. ст.

В последнее время широкое применение нашло увлажнение воздуха путем циркуляции его через специальное увлажнительное устройство. Этот способ дает возможность создавать переменные температуры при необходимой влажности воздуха в период испытания. Увлажнительное устройство обычно располагают вне камеры. В увлажнителе воздух либо смешивается с водой, распыляемой форсунками, либо барботируется через слой воды.

309

Распылять воду можно механическим путем. В этом случае теплый

воздух, нагретый при прохождении через электронагреватели, попадает

в распылитель, представляющий собой резервуар, заполненный водой до определенного уровня. Зубчатый диск, вращающийся от электродвигателя,

касаясь поверхности воды, захватывает ее и распыляет до мельчайших капель, которые, проходя через электронагреватель, испаряются и увлажняют

воздух, поступающий в камеру.

Циркуляция подогретого и увлажненного воздуха осуществляется

центробежным вентилятором.

В барботажной системе подведенный в испытательную камеру воздух,

предварительно тонко распыленный, продувается через подогретую воду,

обогащаясь водяными парами почти до насыщения.

Для климатических камер больших габаритных размеров эти способы слишком трудоемки и имеют малый коэффициент полезного действия (КПД).

Поэтому в камеру большого объема подают водяной пар. Для лучшего его распределения водяной пар подают через канал наружного воздуха или через циркуляционный канал. Этот способ позволяет проводить испытания на воздействие тропических условий. Следует отметить, что данный способ является наиболее жестким, так как оказывает наибольшее воздействие на изделия. Это объясняется нагревом испытуемых изделий путем передачи

тепла изделиям при конденсации пара на их поверхности.

Широкое применение в больших камерах нашло увлажнение воздуха

с помощью форсунок, нагрева и испарения.

Увлажнение воздуха в увлажнителе происходит следующим образом.

При помощи центробежного насоса из бачка забирается подогретая вода

(подогрев воды при установившемся процессе прекращается), которая затем распыляется форсунками-распылителями и увлажняет подогретый воздух,

циркулирующего увлажненного воздуха в замкнутом объеме и степени ' его подогрева.

Для получения требуемых влажности и температуры воздуха, а также для удобства их изменения по заданной программе целесообразно увлажнять и подогревать воздух путем рециркуляции в замкнутом объеме.

Для исключения конденсации влаги в камере требуется, чтобы температура стенок и потолка камеры была такой же. как у воздуха в камере или даже на 1–2 °С выше. Поэтому нагрев путем циркуляции горячего воздуха в рубашке камеры более целесообразен.

Если во время перехода на нижнюю ступень температуры должна сохраняться высокая относительная влажность воздуха, то абсолютную влажность следует уменьшить. Таким образом, воздух нужно подсушить.

Простейшее подсушивание осуществляется подачей наружного воздуха, так как он в обычных климатических условиях практически всегда имеет меньшую абсолютную влажность, чем во влажных и тепловых климатических условиях в испытательной камере. Дополнительное подсушивание производится обычно испарением или вымораживанием воды.

Другой способ состоит в том, что водяной пар извлекают из воздуха путем абсорбции при помощи силикагеля.

4.4.4 Комплексные испытания

Под комплексным испытанием изделий (или испытанием изделий на комплексное воздействие внешних факторов) понимается испытание