Стенд для динамических испытаний изделий Советский патент 1983 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стен дам для испытания изделий на воздей ствие динамических нагрузок. Известен стенд для динамических испытаний изделий, содержащий пневмоцилиндр, сообщенную с подпоршнево полостью пневмоцилиндра камеру высок го давления, жестко связанный с поршн стол для установки испытуемого изде лия, поршень имеет торцовое уплотне ние, взаимодействующее с днищем пне модилиндра, отделяющим его от камер высокого давления, и хвостовик, перекрывающий отверстие в днище l Недостатком этого стенда являетс . рудность технического осуществлени его пуска, который осуществляется путем увеличения давления в камере Высокого давления. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является . стенд.для динамических испытаний изделий, содержащий пневмоцилиндр, перегородку, разделяющую надпоршневую полость пневмоцилиндра на обе сообщающиеся через дроссельное отверстие камеры, стол для установки испытуемого изделия, жестко связанный со штоком поршня пневмоцилиндра камеру высокого давления, отделенну от подпоршневой полости запорным элементом, устройство управления , запорным элементом и средства для регулирования параметров динамической нагрузки J2J . Недостатком этого стенда являетс то, что толкающее усилие равняется разнице сил давления на поршень пне.вмоцилйндрас двух сторон. Ампли туда ударного ускорения зависит, , таким образом, от соотношения давле ния в камере высокого давления и надпоршневой полости, что ограничивает возможности стенда. Кроме того при взведенном положении системы неизбежны утечки через уплотнения, в результате чего в изолированном подпоршневом пространстве возможно повышение давления, что может вызва самопроизвольный пуск. . Целью изобретения является расши рение возможностей регулирования па раметров динамической нагрузки и повышение надежности работы путем исключения возможности самопроизвольного срабатывания. Поставленная цель достигается тем, что стенд для динамических испытаний изделий, содержащий пневмоцилиндр, перегородку, разделиощую надпоршневую полость пневмоцилиндра на-две сообщающиеся через дроссельире отверстие кё1меры, стол для установки испытуемого изделия, жестко связанный со штоком поршня пневмоцилиндра , высокого давления, отделенную от подпоршневой погости запорным элементом, устройство управления запорным элементом и средства для регулирования параметров динамической нагрузки, снабжен жестко связанным со штоком вторым поршнем пневмоцилиндра, размещенным между перегородкой и столом, а устройство, управления запорным элементом выполнено в виде жестко связанного с запорным элементом дополнительного поршня, образующего в камере высокого давления управляющую полость, которая сообщена с атмосферой магист- ралью с управляемым клапаном и регулируемым дросселем. Кроме того, подпоршневая полость сообщена с атмосферой через управляемый запорный орган. Второй поршень вместе с первьв образуют в надпоршневой полости замкнутый объем, повьаиение давления в котором не влияет на изменение толкающей силы. При этом амплитуда динамической нагрузки зависит только . от давления в камере высокого давления, а изменение давления в надпоршневой полости между поршнями влияет на характеристики затухания возбуждающих колебаний при дросселировании газа через отверстие в перегородке пневмоцилиндра. На фиг. 1 изображен стенд для динамических испытаний изделий, на фиг. 2 - графики изменения усилий на поршни в зависимости от перемещения-, на фиг. 3 - вид динамических воздействий, реализуемых на стенде. Стенд для динамических испытаний изделий содержит пневмоцилиндр 1 с перегородкой 2, разделяющей его надпоршневую полость на две сообщающиеся через дроссельное отверстие 3 камеры 4 и 5, стол 6 для установки испытуемого изделия 7, жестко связанный со штоком 8 поршней 9 и 10 пневмоцилиндра 1, камеру .11 высокого давления, отделенную от подпоршневой полости 12 запорным элементом в виде клапана 13 с торцовым уплотнением 14, устройство управления запорным элементом, включающее дополнительный поршень 15, образующий управляющую полость 16, магистраль. 1-7, управляемые клапаны 18 и 19 и регулируемый дроссель 20, и средство для регулирования параметров динамической нагрузки, включающее источник давления (не показан), трубопроводы 21 и 22 и винт 23 ДЛЯ изменения проходного сечения дроссельного отверстия 3. ; Подпоршневая полость 12 может сообщаться с атмосферой через запорный орган 24. Перегородка 2 снабжена предохранительным амортизатором . Поршень 9 имеет торцовое уплотнение 26 а поршень 10 - уплотнение 27. Стенд работает следующим образом. В исходном положении поршни 9 и а также дополнительный поршень 15 находится в крайних нижних положени ях, при этом поршень 9 нагружает торцовое уплотнение 26. Подготовка стенда к работе осуществляется в следующем порядке. Сжатый газ подается от источника давления (не показан) по трубопроводу 22 в камеру 5 и сообщающуюся с ней через отверстие 3 камеру 4 производится их зарядка до определенного давления. Затем по магистрали 17 газ высокого ,давления подается в полость 16, при этом клапан 19 закрыт, дополнительный поршень 1 перемещается в крайнее верхнее поло жение и клапаном 13 изолирует подпоршневую полость от каилеры 11 высо кого давления, после чего по трубопроводу 21 производится зарядка камеры 11 до определенного давления. Стенд находится во взведенном положении - положение готовности к пуск при котором неизбежны утечки через уплотнения 14 и 26, что может привести к повышению давления в подпор невой полости 12 и самопроизвольном пуску, поэтому при этом положении стенда запорный орган 24 открыт, соединяя подпоршневую полость 12 с атмосферой. Пуск производится следующим образом. Запорный орган 24 перекрывается и открывается- клапан 19 на магистрали 17. При-этом сбрасывается давление в полости 16, и дополнительны поршень 15 под действием давления в камере 11 вьасокого давления перем щается в крайнее нижнее положение, открывая доступ сжатого газа из камеры 11 в подпоршневую полость 12 Так как время нарастания давления под поршнем 9 мало (порядка 1-3 мс происходит ударное нагружение испытуемого изделия 7, закрепленного на столе 6. Время нарастания давления в под поршневой полости 12 определяется скоростью перемещения клапана 13 ил дополнительного поршня 15 из крайне го верхнего в крайнее нижнее положё ние. Эта скорость регулируется дрос селем 20, установленным в магистрал 17, тем самым обеспечивается регулирование одного из параметров динамического воздействия - длител ности фронта нарастания ударного ускорения. Под действием давления газа в п поршневой полости 12 подвижная час стенда перемещается вверх и затормаживается за счет сжатия воздуха камере 5, затем перемещение происх дит в обратном направлении. Таким образом, подвижная часть стенда со вершает свободные затухающие колебания. Затухание колебаний обеспечивается за счет перетечек газа через отвертие 3. .Изменение сечения отверстия 3 винтом 23 позволяет регулировать декремент затухания колебаний. Независимое регулирование и широкий диапазон регулирования амплитуды динамической нагрузки и частоты колебаний подвижной части стенда обеспечиваются тем, что при взведенном положении стенда сила начального давления ..газа в камере 5 на поршень 9 полностью уравновешена силой начгшьного давления газа в камере 4 на поршень 10. Таким образом, амплитуда динамической нагрузки зависит только от начального давления в камере 11 высокого давления, а изменением -на-г чального давления в подпоршневой полости 12 устанавливается требуемая частота колебаний. Это поясняется графиками на фиг.2.. Кривая 28 изображает изменение усилия на поршень 9 от давления в камере 5, а кривая 29 - изменение усилия на поршень 10 от давления в камере 4 в зависимости от перемещения поршней 9 и 10. Так как в начальный момент давление в камерах 5 и 4 одинаково, и равны также соответствующие площади поршней 9 и 10, суммарное усилие 30 на поршни 9 и 10 изменяется от нулевого значения. I Кривые 31 и 32 (фиг. 3) изображают .вид воздействий, воспроизводимых на стенде. Из графиков видно, что амплитуда динамической нагрузки в приведенных двух случаях одинакова, а частота колебаний в первом случае больше. Это достигается тем, что начальное давление в камере 11 высокого давления, задающее амплитуду, одинаково в обоихслучаях, а начальное давление, задающее частоту колебаний, в первом случае больше. Предлагаемое конструктивное выполнение стенда позволяетрасширить диапазон параметров динамической нагрузки, так как максимальное толкакнцее усилие, определяющее амплитуду дина- , мической нагрузки, зависит от давления в камере выссэкого давления и стенд работает и при величине давления в подпоршневой полости ,большей, чем в камере высокого давления. Вместе с тем обеспечивается плавность и независимость регулирования . амплитуды ударного ускорения и частоты колебаний. Кроме того, наличие в перегородке регулируемого дроссельного отверстия обеспечивает плавное регулирование декремента затухания колебаний, а дроссель, установленный в магистрали, обеспечивает плавное регулирование длительности фронта нарастания дина мической нагрузки. Соединение подпоршневой полости с атмосферой через запорный орган исключает возможность самопроизволь ного пуска. Все это расширяет возможности стенда, улучшает условия эксплуатации, позволяет максимально приблизить реализуемое на стенде воздействие к натурномувоздействию, что повышает достоверность динамических испытаний.

4;стЕнд дая ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ, содержащий пневмоцилиндр, перегородку, разделяющую нйдпоршневую полость пневмоцилиндра . на две сообщающиеся через дроссельное отверстие камеры, стол для уста- новки испытуемого изделия, жестко связанный со штоком пор1г4ня пневмоцилиндра, камеру высокого давления, отделенную от подпоршневой полости запорным элементом, устройство управления запорным элементом и средства для регулирования параметров динамической нагрузки, отличающийс я тем, что, с целью расширения возможностей регулирования параметров динамической нагрузки, он снабжен жестко связанным со штоком вторым поршнем пневмоцилиндра, размещенным между перегородкой и столом, а устройство управления запорным элементом выполнено в виде жестко связанного с запорным элементом дополнительного поршня, образующего в камере высокого давления управляющую полость, которая сообо$ена с атмосферой магистралью с управляющим клапаном и регулируемым дросселем,S 2. Стенд по п. 1, отличаю- (Я щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем исключения возможности самопроизвольного срабатывания, поршневая полость сооб щена с атмосферой через управляемый с запорный орган.