Стенд для ударных испытаний изделий Советский патент 1986 года по МПК G01M7/00 

I

Изобретение относится к испыта-- тельной технике5 в частности к стендам для ударных испытаний изделий.

Известен стенд для ударных испытаний, содержащий контейнер в виде поршня для размещения в нем испытуемого изделия, средства разгона контейнера и тормозное устройство, вктпочающее заполненные газом цилинд и ресивер5 полости которых сообщаются между собой посредством цвун отверстий 1 о

Недостатком этого стенда является низкая точность испытаний, вызванная действием на поршень отралсен ных ударных волн5 возникающих при отражении основной ударной волны образующейся при входе поршня в цилиндр, от днища цилиндра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд для ударных испытаний изде- лийэ содержащий контейнер для размещения в нe испь туемого изделия, выполненньш в виде поршня сред,ства разгона поршня и пневматическое тормозное устройство, включающее цилиндр, перегородку, разделяющую цилиндр на две полости, из которых первая открыта для входа в цилиндр поршня, а вторая сообщена с источником давления5 и буферную емкость, сообщенную с второй полостью цилиндра через обратный клапан.

Обратный клапан выполнен нормально закрытым и обеспечивает поддержание постоянного давления во второ полости цилиндра при торможении контейнера. Перегородка выполнена в виде поршня5 закрепленного гибким держателем к днищу цилиндра 2j ,

Недостатком этого стенда является низкая точность испытаний, вызванная действием на контейнер в виде поршня ударных волн5 отраженных от перегородки и элементов обратного клапана.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения заданной динамической нагрузки путем уменьшения искажений, возникаюшдх кз-за действия отраженных ударных

в ОЛИ о

Поставленная цель достигается соласно изобретению тем, что стенд для ударных испытаний изделий, содержа- 1ЦИЙ контейнер для размещения в не. испытуемого изделия выполненный в виде поршня, средства разгона

)

6962

поршня и пневматическое тормозное устройство, включающее цилиндр, перегородку, разделяющую цилиндр . две полости, из которых первая о -крыта для входа в цилиндр поршня, а гто- рая сообщена с источником давления,, и буферную емкость, сообщенную с второй полостью цилиндра через обратный клапан, снабжен герметичной камерой, размещенным в ней перфорированным ВОЛНОВОДОМ; соединяющим вторую полость цилиндра с буферной емкостью, выполненной цилиндрической, и установленными в буферной eMKoc F л рфоij рированными перегородками, пс.регород- ка, разделяющая цилиндр, выполнена в вида разрывной мембраны., обратный клапан выполнен нормально JTrcpiv огм, а приходные сечения клапана и ьоллоQ вода равны поперечному сечению полостей цилиндра

Продольная ось буферной емкости мо;кет быть выполнена пара-плельной оси цилиндра, волновод может быть выполнен в виде полутора, а запорный элемент клапана может быть выполнен в виде Г-образной заслонки с отверстием, верхняя часть которой у га- нозлена в полости корпуса клапа;;-, сообщенной с второй полостью дили/ д- ра посредством трубопровода; ченного ;: цилиндру на рассто ::::к л от заслонки. Зольшем длины поршкя а нижняя часть расположена с BOi-люжнос- тью действия на ее торец ...азяен -я

5

0

5

0

5

0

5

в оуфгрнои емкости.

Перфорированные перегородки м : yv быть БЫполнен виде се ток, раььары ячеек которых меньшаются в направлении от волновода.

Кроме того, стенд может быть снабжен хотя бь одной дополнительной ргз- р:ьгь,-1ой мембраной, установл енной в лимдре и разделяющей вторую полосгь цилиндра на секции, порг ень может быть снаблхен ножом для срезания частей разр тленных разрывных мембран, а в разрывных мембранах могут быть выпрл- нены диаметральные канавки.

Снабжение стенда герметичной камерой с перфорированным волноводом и установленными в буферной емкости перфорированными перегородками, выполнение перзгородки, разделяющей цилиндр, в виде разрывной мембраны, и выполнение обратного icna- пака нормально открытым позволяет искхпочить с пути распространения ударной волны,, возникающей при входе

3

поршня в цилиндр, препятствия, от которых она может отразиться назад и постепенно погасить ее энергию, что уменьшает искажения формируемого ударного импульса, возникающие за счет действия отраженной ударной волны на поршень.

На фиг.1 схематично изображен стенд для ударных испытаний, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Стенд содержит контейнер в виде поршня 1 для размещения в нем испытуемого изделия 2, средства разгона поршня (не показаны), пневматическое тормозное устройство, включающее цилиндр 3, перегородку в виде разрывной мембраны 4 (например, изготовленную из отожженной медной или алюминиевой фольги), разделяющей цилиндр 3 на первую 5 и вторзто 6 полости, хотя бы одну дополнительную разрывную мембрану 7, разделяющую вторую полость 6 на секции 8 и 9, сообщенные через отверстия 10 с источником давления(не показан), буферную емкость 11, сообщенную с второй полостью 6 цилиндра 3 через обратный клапан, содержащий корпус 12, Г-образную заслонку 13 с отверстием 14, верхняя часть которой расположена в полости 15 корпуса 12 клапана, выполненного с упорами 16, трубопровод 17 и перфорированный волновод 18, установленный в герметичной камере 19, размещенный на поршне нож 20 для срезания частей разрушенных мембран 4,7, установленные в цилиндрической буферной емкости 11 перфорированные перегородки в виде сеток 21, 22 и 23, размеры ячеек 24 которых уменьшаются в направлении от волновода 18. В разрывных мембранах 4 и 7 выполнены диаметральные канавки 25. Проходные сечения корпуса 12 клапана, отверстия 14 заслонки 13 и перфорированного волновода 18 выполнены равными поперечному сечению полостей цилш- дра 3. Продольная ось буферной емкости 11 параллельна оси ципиндра 3, а перфорированный волновод 18 выполнен в виде полутора. Нижняя часть корпуса 12 клапана связана с буферной емкостью 11 таким образом, что-на торец нижней части заслонки 13 действует давление буферной емкости 1 1.

Стенд для ударных испытаний изделий работает следующрш образом.

166964

В исходном положении в цилиндре 3 устанавливается разрывная мембрана 4 и, при необходимости, хотя бы одна дополнительная разрывная мембра- на 7. Через отверстия 10 вторая полость 6 (или секции 8,9 этой полости), герметичная камера 19 и буферная емкость 11 заполняются сжатым газом до требуемого давления, опре- )0 деляемого параметрами воспроизводимого ударного импульса. После разгона поршень 1 с испытуемым изделием 2 входит с заданной скоростью в полость 5 цилиндра 3.

,5 При этом образуется ударная волна, распространяющаяся со скоростью, превышающей скорость поршня 1. За счет взаш юдействия с ударной волной разрывная мембрана 4, а за ней допол- 2Q нительные мембраны 7 разрушаются по канавкам 25 (концентраторам напряжения) . Остатки мембран 4 и 7 в месте их заделки срезаются ножом 20. Нормально открытый обратный клапан 25 не препятствует прохождению ударной волны, так как проходное сечение корпуса 12 клапана и отверстие 14 заслонки выполнены равными поперечному сечению полостей цилиндра 3. Далее ударная волна проходит перфо:- рированный волновод 18, где она теряет часть энергии и изменяет свое направление на противоположное, и распространяется в буферной емкости 11. При взаимодействии ослабленной ударной волны с перфорированными перегородками 21-23, размещенными в буферной емкости 11, ее интенсивность дополнительно уменьшается. Таким образом, возмущений на поршень 1 от действия отраженных ударных волн в стенде практически нет. Так как дав на переднем торце поршня 1 больше давления воздуха за ним, то его скорость будет уменьшаться, что приведет к остановке поршня вблизи клапана. В этот момент полость 15 клапана через трубопровод 17 цилиндра 3 сообщается с атмосферой. За счет разности сил давления газа, действующих на верхний и нижний торцы заслонки 13, последняя перемещается в корпусе 12 вверх до упора 16, пе- рекрывая тем самым полость 6 цилиндра 3, Таким образом пписходит отсе- 55 чение герметичной камеры 19 и буферной емкости 11 от полости 6 цилиндра 3. За счет расширения газа, оставшегося в полости 6 между клапаном и

30

35

40

45

50

поршнем 1 ,, последний перемеодается в цилшщре 3 в обратном направлении. Остаточный объем полости 6 выбирается таким образом5 что при движении поршня 1 в обратном направлении давление газа в полости 6 становится втмосферного 5 а это приводит к окончательной остановке поршня 1 с испытуемы : изделием 2

Вь полнекие волновода 18 в виде полутона позволяет с минимально возможньпчи возм гщениями направить ударную волну в буферную емкость 1 1 ;. изменив направление ее движения на

противоположное, что позволяет сократить длину стенда. Отверстия в сте;4ках перфорированного волновода 18 уменьшают интенсивность ударной волны за счет отвода части ее механической энергир в герметичную камеру 19 и гасят возмущения за фронтом волны в волноводе 18„ Эффект гашения возмущений (волн сжатия и разряжения) стенка ми волновода 18 с отверстиями объясняется взаш м-тай компенсацией возмул енийу отражакг- щихся от жесткой поверхности стенок и свободной поверхности газа в отверстиях (невозмущенного газа в герме- тичной KHf-iepe 19) „ От жесткой по- верзшости волны с;катия отражаются в виде акатия. а волны разряжения в виде волн разряжения. От свободной поверхности,, наоборот, волны сжатия отра:-каются как волны разряжениЯ; а волнь разряжения - в виде волн сжатия. При соответствую щек подборе соотношения пловдади отверстий (свободной поверхности) и площа,ди жесткой стенки падающие на перфорированную стенку волновода 18 возмущения могут практически не от- рзжаться от нее и, следовательно, не распространяться за фронтом волны

3 сторону ци.линдра, 3 и поршня 1 , Установленные в буферной емкости 11 перфорированные перегородки 21-23 с ячейками 24 предназначены для преобразования механической энергии ударной волны в тепловато (за счет знутреннего трения материала перфорированных перегородок в процессе их деформации) которая затем рассеи- зается за счет теплоотдачи стенок буферной емкости 1 1 в окру:кающую средус. Выполнение перфорированных перегородок 21-23 в виде металличес- кгЕХ сеток,, размеры ячеек 24 каждой на кот орых уменьшаются в направле- мии двшкенрш ударной волны; обеспечивает интенсивную диссипацию энергии ударной волны с минимальными возмущениями потока газа.

Разделение полости 6 цилинд за 3 хотя бы одной дополнительной разрывной мембраной 7 на секции позволяет без больших возмущений гфойти ударной волне вдоль цилиндра 3 и служит для обеспечения возможности гермети зации сжатого газа в полости 6 ци-: ликдра 3 при заданной прочности каждой мембраны 7„ определяемой допускаемыми возмущениями от действия ударной волны, то есть для обеспечения возможности постепенного повышения давления газа от секции к секции без увеличения прочности мембран 7, Кроме того 5 секционирование nojioCTH 6 цилиндра 3 позволяет обеспечивать заданный закон торможения поршз1я 1 t

Использование в предлагаемом стенде для ударных испь таний Р1зделий ряда технических мер, служащих для предотвращения возникновения в стенд с т ; а;ке нных уд ар ных в ол н. по з в ол яе т повысить точность формирования задан i;;o) o ударного импульса.

/ 2 20 М

Составитель В.Фиыогеновi

Редактор,Т.КугрьшеваТехред Т,ТуликКорректор А.Зимокосов

Заказ 995/54Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам луобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,, ул.Проектная, 4

ф1/а.2