Устройство для измерения параметров удара Советский патент 1985 года по МПК G01L1/16 G01L5/00 

Изобретение относится к технике измерения параметров контактного взаимодействия тел при поперечном ударном нагружении.

Известны пьезоэлектрические Динамометры для измерения нагрузки при динамическом нагружении материалов, содержащие упругий элемент, пьезокристалл, установленный в окне, выполненном в упругом элементе и устройство для предварительного сжатия 1.

Однако такие пьезоэлектрические динамометры не могут быть использованы в качестве уДарника при поперечном динамическом нагружении материалов, вследствие их конструктивного исполнения, предусматривающего механическую связь динамометра с образцом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения параметров удара, содержащее датчик силы с выводами, установленный в упругом элементе и образец 2.

Недостатком известного пьезоэлектрического динамометра-ударника является наличие кабеля, связывающего динамометр с каналом регистрации сигнала, что не позволяет использовать его для измерения контактной силы при поперечном высокоскоростном ударном нагружении элементов конструкций, осуществляемым путем разгона динамометра-ударника в метательных устройствах (пневмогазовые, пороховые пущки).

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров удара, содержащее датчик силы с выводами, установленный в упругом элементе, и образец, введена контактная поверхность в виде тела вращения, размещенная перед образцом по направлению удара, а упругий элемент снабжен лепестковыми упругими токосъемниками, образующими усеченный конус и соединенными с одним выводом датчика силы, другой вывод которого соединен с упругим элементом, при этом максималь-. ный диаметр лепестковых упругих токосъемников больше или равен максимальному диаметру тела вращения, а образец и упругий элемент выполнены из токопроводящего материала.

На чертеже представлено устройство.

Пьезоэлектрическийдатчик-ударник

включает в себя подвижную и неподвижную части. Подвижная часть датчика-ударника состоит из корпуса 1, являющегося одновременно упругим элементом, двух пьезокерамических таблеток 2 и 3, установленных в канале, выполненном в упругом элементе, и предварительно поджатых через щайбу 4 и щарик 5 винтом 6, фторопластовой цилиндрической полой втулки 7, служащей изолятором и удерживающей пьезотаблетки от

радиального смещения, лепесткового упругого токосъемника 8 в виде усеченного конуса, закрепленного через изолирующие прокладки 9,10 к винту 6 винтом 11. Центральным контактом между пьезотаблетками служит серебряная пластинка 12, соединенная посредством гибкого экранированного провода 13 с лепестковым упругим токосъемником. Вторые контактные поверхности обеих пьезотаблеток замыкаются непосредственно на корпус. Неподвижная часть состоит из контактной поверхности 14, выполненной в виде полого усеченного конуса, установленного от испытуемого образца 15 на расстоянни, превыщающем на 10 мм длину

корпуса, изолирующей прокладки 16, узла 17 крепления и гибких экранированных проводов 18 и 19.

Датчик-ударник работает следующим образом.

Перед вЪ1стрелом пластинка лепесткового

упругого токосъемника 8 обжимается до горизонтального положения и корпус 1 пьезоэлектрического датчика-ударника воставляется в специальный поддон, представляющий собой деревянный цилиндр с центральным углублением под тело корпуса датчика-ударника. В канале ствола пневмогазоБой пущки происходит совместный разгон поддона и корпуса 1 подвижной части датчика-ударника, который затем отделяется от поддона посредством торможения последнего в конической части дульного тормоза. После выхода из ствола лепестки упругого токосъемника 8, распрямляясь, занимают рабочее положение. При соударении подвижной части 1 датчика-ударника с испытуемым образцом 15 происходит замыкание контактов лепесткового упругого токосъемника 8 с контактной поверхностью 14 и корпуса 1 с испытуемым образцом 15. Вырабатываемый при этом сигнал на пьезотаблетках 2 и 3 по гибким экранированным проводам 18,19 подается к регистрирующей аппатуре.

Применение пьезоэлектрического датчика-ударника в совокупности с необходи, мой аппаратурой позволяет определить силу и время контактного взаимодействия ударника с испытуемым образцом при поперечном высокоскоростном ударном нагружении, что значительно расщиряет возможности научных исследований в области ударного деформирования и разрущения конструкций. Устранение непосредственной проводной связи пьезоэлектрического датчика-ударника с регистрирующей аппаратурой позволяет использовать его в качестве ударника при моделировании процесса поперечного удара твердого тела малой массы по элементам конструкции (лопатки и корпус газотурбинного двигателя, общивка планера летательного аппарата и т.д.) и одновре,1136041

менно в качестве датчика для регистрацииэтом случае значительно повышается точсилы контактного взаимодействия. Такой под-ность расчетов, что имеет большое практиход дает возможность оценить повреждае-ческое значение для определения предельномость испытуемого образца и использоватьго напряженного состояния и работоспособполученную экспериментальную зависимость ности элементов конструкции в условиях (t) для последующего расчета его на-средоточенного ударного нагружения в шипряженно-деформированного состояния. Вроком диапазоне скоростей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРА, содержащее датчик силы с выводами, установленными в упругом элементе, и образец, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введена контактная токопроводящая поверхность в виде тела вращения, размещенная перед образцом по направлению удара, а упругий элемент снабжен лепестковыми упругими токосъемниками, образующими усеченный конус и соединенными с одним выводом датчика силы, другой вывод которого соединен с упругим элементом, при этом максимальный диаметр лепестковых упругих токосъемников больше или равен максимальному диаметру тела вращения, а образец и упругий элемент выполнены из токопроводящего материала.