ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА МНОГОКРАТНЫЕ УДАРЫ Российский патент 1997 года по МПК G01M7/08 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для ударных испытаний на воздействие многократных горизонтальных ударов на прочность и устойчивость изделий, а также эквивалентное транспортирование на ударном стенде в соответствии с требованиями комплекса государственных стандартов (КГС) "МОРОЗ-5".

Известен стенд для ударных испытаний в горизонтальной плоскости, содержащий основание, подвижный стол для крепления испытываемого изделия, устройство для разгона стола стенда и расположенное между столом и основанием амортизирующее устройство с регулируемой жесткостью [1-3]
Недостатком этих стендов является: в первом появление во время удара поперечной составляющей ударного импульса, возникающей из-за несовпадения центра масс системы стол испытываемое изделие с линией действия силы реакции амортизаторов, а во втором отсутствие возможности работы стенда в режиме многократных часто повторяющихся ударов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является стенд для испытаний изделий на многократные удары, содержащий основание, столы для установки изделий, устройства для создания ударной нагрузки посредством упругих элементов и привод в виде вращающегося кулачка, взаимодействующего со столами [4]
Недостатком известного стенда является невозможность его применения к жестким требованиям КГС "МОРОЗ-5" для испытаний изделий и приборов на воздействие внешних ударов и эквивалентное транспортирование на ударном стенде в штатной упаковке, так как стенд ввиду его конструктивной особенности не может обеспечить на столе стенда разброс ускорения по точкам в пределах ±20% и отклонение параметров ударного импульса от заданного в контрольной точке стола, по ускорению ±20% по длительности ±15% форма ударного импульса должна быть близкой к полусинусоиде. Параметры ударного импульса должны быть стабильными во времени на весь цикл испытаний.

Кроме того, стол стенда имеет жесткие связи с достаточным количеством элементов конструкции, имеющих собственные резонансные частоты, возбуждаемые при ударе и размывающие ударный импульс, внося искажения и параметры удара и его форму.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности воспроизведения параметров ударных импульсов по амплитуде, длительности и форме.

Поставленная цель достигается тем, что в ГСУИ, содержащем основание, подвижный стол для крепления испытуемых изделий, средства для разгона стола, включающее ускоритель с использованием консольно закрепленных на основании полосовых пружин, устройство для регулирования их деформаций, кулачковый механизм с регулируемым по скорости приводным двигателем, служащим для выведения стола из положения равновесия и последующего его освобождения и амортизирующее устройство для формирования ударного импульса, причем ускоритель выполнен с двумя парами рессор, свободные концы рессор одной пары взаимодействуют посредством траверсы с устройством регулирования деформации, рессоры разных пар жестко связаны между собой тягами, а стол установлен в призматических направляющих.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный стенд отличается тем, что ускоритель выполнен с двумя парами рессор, свободные концы рессор одной пары взаимодействуют посредством траверсы с устройством регулирования деформации, рессоры разных пар жестко связаны между собой тягами, а их стол установлен в призматических направляющих.

На фиг.1 изображена кинематическая схема стенда для ударных испытаний в горизонтальной плоскости; на фиг.2 конкретная конструкция стенда для ударных испытаний, его вид сбоку со снятым кожухом; на фиг.3 конструкция устройства для регулирования деформации рессорных пар ускорителя; на фиг.4 конструкция одного узла амортизирующего устройства для формирования ударного импульса.

Горизонтальный стенд для ударных испытаний (фиг.2) содержит основание, состоящее из несущих частей опорного основания 1, двутавровых опор 2, опор наковален 3, на которых установлены все детали конструкции стенда; подвижной стол 14 для крепления испытуемого изделия; средства для разгона стола, включающее ускоритель с использованием консольно закрепленных на основании полосовых пружин в рессорных парах 6 и 7, устройство для регулирования их деформаций (фиг. 3); кулачковый механизм 4 с регулируемым по скорости приводным двигателем 5 выведения стола 14 из положения равновесия и последующего его освобождения: амортизирующее устройство 22 для формирования ударного импульса (фиг.4). Ускоритель выполнен с двумя парами рессор 6 и 7, свободные концы одной пары 7 взаимодействуют посредством траверсы 20 с устройством регулирования деформации, рессоры разных пар жестко связаны между собой тягами 8, свободные концы другой пары 6 взаимодействуют через полуоси 17 с подвижным столом 14, а стол установлен в призматических направляющих 13, 15.

Устройство для регулирования деформации рессорных пар ускорителя (фиг.3) содержит маховичок 19, траверсу 20, вал толкателя 23, крепежные элементы 24-26 крепления основания 12 регулирующего устройства к подвижной плите 11, вилку толкателя 27, резьбовую втулку 28 в основании, зафиксированную круглой гайкой со шлицами 29, круглую гайку 30 фиксатора вала толкателя с ручкой и стопором. На концах траверсы установлены стаканы 31, контактирующие со свободными концами рессорной пары 7 и зафиксированные пружинными шайбами 32, в торцы установлены пресс-масленки 33. Амортизирующее устройство для формирования ударного импульса (фиг.4) содержит составные стальные колодки наковален, состоящие из основания 34, установленного на опорах наковален 3, и съемной части 35, закрепленной в пазах основания и фиксируемой крепежными элементами 36-39. Колодки эластомеров 40 надеты на съемные части наковален, удерживаемые на них держателями 41, закрепленными на опорах наковален крепежными элементами 42-44. Ударники 17 жестко закреплены на подвижном столе 14.

Стенд работает следующим образом.

Вращением маховичка 19 и вала толкателя 23 перемещают траверсу 20, которая создает усилие на свободных концах рессорных пар 6 и 7.

Это усилие передается на полуоси 16 и стол стенда 14, сообщая ему потенциальную энергию для совершения рабочего хода и формирования ударного импульса с помощью амортизирующего устройства.

Нерабочий ход стола осуществляется с помощью кулачкового механизма с регулируемым по скорости приводом, включающим редуктор 4, электродвигатель 5, узел обкатки 18 и кулачок 21.

Таким образом, стол стенда совершает возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости: рабочий ход и скорость его ускоренного перемещения регулируется с помощью средства для разгона стола, включающего ускоритель с использованием консольно закрепленных на основании полосовых пружин и устройство для регулирования их деформации, при этом торможение и формирование ударного импульса с заданными параметрами производится амортизирующим устройством.

Частота следования ударных импульсов устанавливается на пульте управления стенда изменением скорости вращения электродвигателя постоянного тока. Пульт управления горизонтальным ударным стендом позволяет управлять стендом в ручном и автоматическом режимах.

В автоматическом режиме он позволяет:
осуществлять задание необходимого количества ударов до 1000000;
производить отключение стенда при достижении заданного количества ударов;
вести счет количества ударов и визуальный контроль по электронному счетчику;
В ручном режиме все операции на стенде осуществляются вручную.

Конструктивно горизонтальный стенд для ударных испытаний может быть выполнен, например, как показано на фиг.2-4.

Опорное основание 1, двутавровые опоры 2 и опоры наковален 3 изготовлены из стандартных стальных профилей и листов методом ручной электродуговой сварки. Опоры наковален закреплены на опорном основании болтовым соединением для их точной установки при проведении пусконаладочных работ.

В опорном основании во фланцах установлены стальные несущие валы: передний 9 и задний 10. На концы валов надеты коробки рессорных пар 6 и 7. В коробках, в боковых поверхностях установлены втулки под валы и полуоси. Коробки, втулки и полуоси собраны методом ручной аргонодуговой сварки. Обе пары рессор собраны из одинаковых рессорных пластин из рессорной стали 65 Г и имеют одинаковые габаритные размеры и конструктивное выполнение. Тяги 8 рессорных узлов имеют на концах втулки. Втулки тяг надеты на полуоси рессорных узлов и зафиксированы круглыми гайками с контровочными шайбами. На тавровых опорах закреплена плита неподвижного основания 11.

На ее поверхности установлены:
на передней основание12 устройства для регулирования деформации полосовых пружин;
на верхней в углах четыре неподвижных нижних прижима направляющих призм 13;
на боковых четыре опорных пластин направляющих призм.

Стол стенда 14 выполнен из алюминиевой плиты марки Д16Т, на его верхней поверхности установлены резьбовые втулки из материала ВТ1-0. Снизу, для уменьшения массы стола, сделаны ромбические выборки по всей поверхности. На боковых сторонах стола, в центре, установлены полуоси, на которых надеты стаканы, вращающиеся на них, зафиксированные пружимными шайбами. В торцы полуосей установлены пресс-масленки для внесения консистентной смазки в зазоры соединений полуоси стаканы. По краям боковых поверхностей стола установлены четыре подвижных вместе со столом призмы, изготовленные из стали "ШХ-15".

На задней поверхности стола установлен узел обкатки 18 с шариковым подшипником марки 302. По краям задней стенки поверхности установлены две стальные колодки ударников 17.

Редуктор 4 стенда закреплен на стальных опорных пластинках, установленных на боковых стенках опор наковален. Конструкция редуктора сборная. Входным элементом конструкции редуктора является шкив диаметром 225 мм под ременную клиновидную передачу.

Двигатель постоянного тока установлен на площадке, закрепленной на боковых стенках опор наковален, на валу двигателя установлен маховик со шкивом для выравнивания скорости вращения двигателя.

Пульт управления стендом настольного типа содержит блоки: силовой и электронный с программирующим переключателем.

Конструкция устройства показана на фиг.3 и достаточно описана выше.

Конструкция амортизирующего устройства для формирования ударного импульса пояснена на фиг.4 и также описана выше.

Проведенный анализ технико-экономической эффективности горизонтального стенда для ударных испытаний позволяет сделать следующий вывод:
стенд позволяет полностью заменить транспортные испытания на автомобиле эквивалентными, что сокращает время проведения испытаний в 2^oC2,5 раза и снижает затраты на проведение испытаний в нынешних ценах в 6^oC8 раз;
более чем в 2 раза сокращаются затраты на разработку и изготовление спецоснастки для проведения испытаний на воздействие ударных нагрузок, т.к. испытания в трех плоскостях проводятся на одном приспособлении для механических испытаний.

Сущность изобретения: подвижный стол для закрепления испытуемого изделия, установленный в призматических направляющих, разгоняется ускорителем, содержащим две пары рессор, консольно закрепленных на основании. Свободные концы рессор одной пары взаимодействуют посредством траверсы с устройством для регулирования деформации рессор. Средства для разгона стола включает также кулачковый механизм с регулируемым по скорости приводным двигателем, служащий для выведения стола из положения равновесия и последующего его освобождения. Ударные импульсы формируются при торможении стола с помощью амортизирующего устройства. Конструкция стенда обеспечивает более точное воспроизведение заданных параметров ударных импульсов. 4 ил.

Горизонтальный стенд для испытания изделий на многократные удары, содержащий основание, подвижный стол для крепления испытуемого изделия, средства для разгона стола, включающее ускоритель с использованием консольно закрепленных на основании полосовых пружин, устройство для регулирования их деформации и кулачковый механизм с регулируемым по скорости приводным двигателем, служащий для выведения стола из положения равновесия и последующего его освобождения, и амортизирующее устройство для формирования ударного импульса, отличающийся тем, что ускоритель выполнен с двумя парами рессор, свободные концы рессор одной пары взаимодействуют посредством траверсы с устройством для регулирования деформации, рессоры разных пар жестко связаны между собой тягами, а стол установлен в призматических направляющих.