Ударный испытательный стенд Советский патент 1985 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам, служащим для испытания изделий на воздействие динамической нагрузки.

Известен ударный испытательный стенд, содержащий цилиндр с порщнем, связанный с порщнем стол для крепления испытуемого изделия, пневмогидравлический ускоритель порщня, связанный с надпоршневой полостью цилиндра, спусковой механизм, устройство для возврата порщня в исходное положение и тормозное устройство 1.

Однако у этого стенда недостаточные возможности изменения параметров динамического импульса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ударный испытательный стенд, содержащий основание с вертикальными направляющими, установленный в направляющих стол для крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, установленный в нем порщень со щтоком, связанным со столом, газовый аккумулятор, подключенный к щтоковой полости цилиндра, источник жидкости, соединенный с поршневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру слива, расположенную концентрично цилиндру, и, спусковой орган 2.

Недостатком этого ударного стенда является невысокая точность формирования синусоидального ударного импульса. Это связано с тем, что изменение проходного сечения дроссельного сопротивления при перемещении порщня, которое определяет изменение тормозной силы, не может быть достаточно быстрым для того, чтобы обеспечить формирование переднего фронта синусоидального импульса необходимой крутизны.

Цель изобретения - повыщение точности формирования синоусоидального ударного импульса.

Поставленная цель достигается тем, что ударный испытательный стенд, содержащий основание с вертикальными направляющими, установленный в направляющих стол для крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, установленный в нем порщень со щтоком, связанным со столом, газовый аккумулятор, подключенный к щтоковой полости цилиндра, источник жидкости, сообщенный с поршневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру

слива, расположенную концентрично цилиндру, и спусковой орган, снабжен регулятором уровня жидкости в порщневой полости цилиндра, выполненным в виде втулки,

размещенной в камере слива с возможностью установочного осевого перемещения и герметично сопряженной с днищем камеры слива, а спусковой орган установлен в цилиндре с возможностью непосредственного

взаимодействия с поршнем.

Необходимая крутизна переднего фронта синусоидального импульса обеспечивается тем, что порщневая полость заполнена жидкостью не целиком, а частично, до уровня, определяемого высотой втулки.

5 Таким образом, часть тормозного пути порщень проходит, не вытесняя жидкость из поршневой полости, а крутой передний фронт формируется в момент начала взаимодействия порщня с жидкостью и вытеснения ее на слив через дроссельное сопротивление.

На фиг. 1 изображен ударный испытательный стенд; на фиг. 2 - форма синусоидальных импульсов, формируемых с помощью предлагаемого стенда (кривая б)

5 и известного стенда (кривая а).

Стенд содержит основание 1 с направляющими 2, стол 3 для крепления испытуемого изделия 4, пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр 5, порщень 6 со щтоком 7, газовый аккумулятор 8, подключенный через канал 9 к щтоковой полости 10 цилиндра 5, источник 11 жидкости, соединенный через обратный клапан 12 с поршневой полостью 13 цилиндра 5, регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями 14 и заслонкой 15, линию слива, включающую камеру 16 слива и гидроклапан 17 слива, и спусковой орган, выполненный в виде эластичного уплотнительного элемента 18. В камере 16 слива установлен регулятор уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненный в виде втулки 19.

Для осевого перемещения втулки 19 служит образующая с ней винтовую пару гайка

5 20, входящая в зацепление с щестерней 21. Угловое положение заслонки 15 регулируется с помощью шестерни 22. Для управления работой спускового органа служит пневмоклапан 23, дополнительно соединяющий щтоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8 через канал 24. Кроме того, имеется концевой выключатель 25, взаимодействующий со столом 3 при верхнем положении последнего.

Ударный испытательный стенд работает

5 следующим образом.

В исходном состоянии поршень 6 находится в нижнем крайнем положении, пнев.моклапан 23 включен и дополнительно соединяет щтоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8 через канал 24, а гидроклапан

17слива закрыт.

При подаче жидкости от источника 11 жидкости через обратный клапан 12 в поршневую полость 13, поршень 6 и связанный с ним стол 3 будет перемещаться в верхнее положение. Двигаясь вверх, поршень 6 входит своей наружной поверхностью в эластичный уплотнительный элемент 18 с образованием герметичного контакта. При этом канал 9, связывавший щтоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8, оказывается перекрытым. В крайнем верхнем положении поршня 6 срабатывает концевой выключатель 25, по сигналу которого пневмоклапан 23 отключается, соединяя полость 10 через канал 24 с атмосферой. Таким образом, поршень 6 нагружается от действия давления газа в штоковой полости 10. С момента соединения полости 10 с атмосферой элемент

18начинает «работать т. е. за счет действующего на него давления газа, проникающего через канал 9 по зазору между порщнем 6 и цилиндром 5 из газового аккумулятора 8 в канавку эластичного уплотнительного элемента 18, последний будет прижат к поверхности поршня 6 и торцу канавки таким образом, чтобы предотвратить выход газа в противоположную щель между порщнем 6 и цилиндром 5. В результате возникает сила трения между поршнем 6 и эластичным уплотнительным элементом 18, ве. личина которой прямо пропорциональна давлению газа и щирине элемента. Далее открывается гидроклапан 17 и прекращается подача жидкости от источника 11 жидкости. Жидкость из поршневой полости 13 свободно вытекает через систему дроссельных отверстий 14 в стенках цилиндра 5 и камеру 16 на слив. Жидкость из полости 13 будет вытекать на слив до тех пор, пока уровень ее не сравняется с верхней кромкой втулки 19 (фиг. 1).

Поршень 6, загруженный от действия давлений в штоковой полости 10 и поршневой полости 13, удерживается в верхнем крайнем положении силой трения между поршнем 6 и эластичным уплотнительным элементом 18.

Для совершения рабочего хода включается пневмоклапан 23, соединяющий щтококовую полость 10 с газовым аккумулятором через канал 24. За счет действия давления газа, проникающего из полости 10 по зазору между поршнем б и .цилиндром 5 в канавку эластичного уплотнительного элемента 18, последний разгружается, так как с обеих сторон на него действую т одинаковые давления. Под действием давления газа в полости 10, поршень 6 начинает двигаться вниз. Двигаясь, наружная поверхность поршня 6 выходит из контакта с уплотнительным элементом 18. При этом штоковая полость

10 напрямую соединяется через канал 9 батьшого сечения с газовым аккумулятором 8. Воздух, попавший в полость 13 при сливе оттуда жидкости, вытесняется при движении поршня 6 через отверстие 14, оставшееся не затопленным жидкостью, в сливной канал.

Перемещаясь вниз, поршень 6 набирает необходимую скорость. В определенный момент своего движения поршень б доходит

nо

ДО уровня жидкости в порщневои полости 13. При соударении порщня б с жидкостью скачкообразно возникает тормозное усилие, снижающее ускорение действующее при разгоне поршня б, до нуля (кривая б на

5 фиг. 2). При дальнейшем движении поршня 6 ускорение меняет знак на противоположный и принимает синусоидальную форму за счет специально распределенных отверстий 14 в стенках цилиндра 5. В зависимости от требуемой амплитуды ударного импульса и

его длительности, количество отверстий 14

регулируется угловым положением заслонки

15, приводимой в движение шестерней 22,

а длина тормозного пути регулируется уров. нем жидкости в поршневой полости 13, т. е.

5 положением втулки 19. Положение втулки 19 в осевом направлении регулируется с помошью механизма, содержащего гайку 20, образующую с кольцевой втулкой 19 винтовую пару, и шестерню 21, входящую в зацеп ление с зубчатым венцом на наружной по0 верхности гайки 20.

Дойдя до нижнего крайнего положения, поршень б останавливается, а гидроклапан 17 закрывается. Стенд в исходном состоянии.

В процессе разгона поршня б в поршневой полости 13 избыточное давление остается близким к нулю, так как отверстия 14 не представляют сопротивления для выхода воздуха. Это приводит к тому, что ускорение поршня б на участке разгона постоянно

0 (фиг. 2, кривая б). Причем оно не будет изменяться до момента, когда поршень б касается жидкости. В то же время, как только поршень б касается жидкости, давление в поршневой полости 13 скачкообразно увеличивается до величины, определяемой дроссельным сопротивлением. Крутизна этого скачка зависит только от сжимаемости используемой жидкости и ее объема в поршневой полости 13.

Использование в предлагаемом стенде регулятора уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненного в виде втулки, а также спускового органа в виде эластичного уплотнительного элемента, содержащего силовую связь непосредственно между поршнем и цилиндром, позволяет заполнять жидкостью поршневую полость цилиндра частично, что, в свою очередь, обеспечивает получение переднего фронта синусоидального импульса с крутизной, наиболее точно соответствующей требуемому закону изменения силы торможения. Кроме того, изменение осевого положения кольцевой втулки расширяет возможности регулирования параметров ударного импульса.

УДАРНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, содержащий основание с вертикальными направляющими, установленный в направляющих стол для крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, установленный в нем поршень со щтоком, связанным со столом, газовый аккумулятор, подключенный к штоковой полости цилиндра, источник жидкости, соединенный с порщневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру слива, расположенную концентрично цилиндру, и спусковой орган, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности формирования синусоидального ударного импульса, он снабжен регулятором уровня жидкости в порщневой полости цилиндра, выполненным в виде втулки, размещенной в камере слива с возможностью установочного осевого перемещения и герметично сопряженной с днищем камеры сли8 ва, а спусковой орган установлен в циS линдре с возможностью непосредственного (Л взаимодействия с порщнем. СЛ ел 00 ;о 1C