Способ определения силы ударного импульса электродинамической ударной машины Советский патент 1959 года по МПК G01L1/00 

В ОСНОВНОМ авт. св. описан способ создания ycKopeuHii, в котором используются электродинамические силы, возникающие в электрод1шамической ударной машине между магнитным полем и катушкой, механически связанной с объектом испытания и обтекаемо током.

Настоящее изобретение относится к способу определения силы ударною импульса подобного рода мащины.

Отличительная особенность этого способа заключается в том, что производят относительное измерение величины импульса количества движения, приобретаемого подвижной системой мащины за время воздействия силы. Затем определяют масштаб этого измерения сравнением с абсолютным значением электродинамической силы, развиваемой машиной при пропускании постоянного тока через катушку ее подвижной системы.

На чертаже изобрал бн график зависимости скорости (э. д. с. от изменений амплитуды тока, подаваемого в катушку машины.

Измерение амплитуды ударных (т. е. весьма кратковременных) импульсов силы, применяемых при испытаниях устойчивости различных приборов против воздействия механических ударов, обычно осуществляется путем применения емкостных, пьезоэлектрических или других датчиков, вырабатывающих импульсы электрического напряжения, находящиеся в определенной зависимости от амплитуды воздействуюихего на них ускорения (механической силы). Применяются таклсе инерционные контактные датчики, в которых наступает разрыв электрической цепи в момент приблизительного равенства силы инерции, воздействующей на некоторую лшссу под влиянием измеряемого ускорения, и силы пру№ 124693

жины, п|зижимающей эту массу к контакту цепи в направлении, обратном направлению силы инерцииК недостаткам этих систем датчиков следует отнести понижение гоч1ЮСТК измерения при сокращении длительности ударных импульсов н невозможность градуировки на значительные величины ударных ускорений. При длительности ударов значительно менее одной миллисекунды и при ускорениях свыше 1000 g известные системы датчиков прак1ически :не могут быть использованы. Кроме того, они, как прави.чо, сложны и ненадежны в эксплуатации.

Предложенный способ измерения амплитуды силы (ускорен ;;) удара электродинамической ударной машины позволяет создать несложные 1 надежные датчики для непосредственного измерения практически сколь угодно больших ускорений (вплоть до 20000-25000 g) во всем диапазоне необходимых длительностей удара.

Этот способ основан на принципе строгой пропорциональности имnyjibca количества движения, т. е. скорости, пpиoбpeтae ioй .массой под воздействием импульса силы, амплитуде действующей силы при з-словии, если длительность и форма импульса постоянны и не зависят от устанавливаемых произвольно значений амплитуды силы. Такое условие имеет место в электродинамической ударной машиие, поскольку форма и длительность импульса силы однозначно определяются формой и длительностью импульса тока, протекающего по ее катушке.

Математическое выражение этого нринципа таково: если F (t), где F - мгновенное значение силы, f,,, -амплитуда силы, а /(/)-закон изменения силы во времени, то согласно второму закону Пьютона

. dv г ш.а -- т,

dv,-dv „ ,.,,.

гте m- масса;- а-ускорение и г - -т - mj(4dtdt

Интегрируя последнее выражение для полной длительности импульса, получают, что

lf{t} dt.

Так как по условию закон изменения силы (форма и длительность импульса) неизменен, то интеграл равен постоянной

{f(t)dt c. i

Отсюда:

--f-;- или

г- а с.

Последние два выражения устанавливают прямую пропорциональность скорости V, приобретаемой в конце импульса массой т, испытывающей воздействие ударного импульса силы, амплитуде силы F,„ и.ли ускорения а,„ .

По этому способу можно заменять измерение аплитуды силы или ускорения измерением скорости, так как скорость гораздо легче поддается непосредственному измерению путем, например, определения электродвижущей силы, развиваемой катущкой при ее движении в магнитт