Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

сриг1

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания изделий на ударные нагрузки.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет возможности воспроизведения Ударных импульсов с коротким временем нарастания импульса и длительным временем его действия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд, обошй вид; на фиг, 2 - то же, вид сбоку, на фиг, 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - формы импульсов ускорения, воспроизводимые стендом при различных соотношениях масс несущего и подвижного элементовi на фиг. 5 - траектория движения центра испытуемого объекта; на фиг. 6 - фор ма импульса С ниспадающим участком короткой длительности, воспроизводимым на стенде.

Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с ним подвижный элемент для установки испытуемого изделия 3, выполненный в виде маятника 4, прямолинейные направляющие 5j перпендикулярные оси 6 вращения маятника 4 и в которых установлен несуп ий элемент 1, ускоритель 7 взрьшного типа несущего элемента 1J закрепленный на несущем элементе 1, и устройство для торможения несущего элемента 1, которое может иметь различные варианты вьтолнения (см. фиг. 2 и 3).

Устройство для торможения может быть выполнено в виде упора 8 с демпфирующими пластинами 9, установленного на направляющих 5 на расстоянии S от начального положения несущего элемента 1, равном целому числу п длин окружностей с радиусом, соответствующим приведенной длине 1 маятника 4 (см. фиг. 3). Это устройство может также быть выполнено аналогично ускорителю 7 (на фиг, 3 такое устройство для торможения обозначено позиьщей 10) и закреплено на несу- ш,ем элементе 1 . При этом маятник 4 вьшолнен с упором 11, расположенным . с возможностью воздействия на инициатор 12 заряда устройства для торможения при повороте маятника 4 на угол % 2 .

Стенд работает следующим образом.

При срабатьшании ускорителя 7 не- сун(ий элемент за 75ремя порядка

Q

5 0

5

5

0

5

0

нескольких сотен микросекунд разгоняется до требуемой скорости V.. За это время формируется передний фронт; ударного импульса G, после чего несущий элемент 1 начинает двигаться по инерции. Форма действующего на испытуемое изделие 3 импульса ускорения зависит от соотношения массы m несущего элемента 1 со съемных грузов 2, массы маятника М 4 с изделием 3, длины 1 маятника 4, а также от момента времени, когда начинает функционировать устройство для торможения несущего элемента 1,

Возможны следуюп1ие три случая при различных соотношениях m и М.

Рассмотрим три случая работы стенда (узел торможения пока отсутствует).

Первый случай. Масса m значительно превышает массу М : га М (обеспечивается съемными грузами 2). В этом случае имеет место так называемое ступенчатое нагружение (см. фиг, 5, кривая I), элемент 1 движется по на- правляющ 1м 5 со все уменьшающейся (равномерно замедленной) скоростью в результате трения его о направляю- шде 5. Вокруг элемента 1 с такой же относительной линейной скоростью V свободно вращается маятник 4,

При движении по инер1 1и элемента 1 по направляюш 1м 5 различные точки маятника 4 в абсолютном движении описывают циклоидальные кривые, С приведенной точкой должен совмещаться центр изделия. Именно в этом случае приведенная длина 1 равна длине идеализированного маятника, для которого

и делаются все предварительные расчеты. Приведенная длина 1 маятника 4 считается по формуле

1 М-1

.т

где I - момент инерции маятника 4 и

изделия 3 относительно оси 6 М - масса маятника 4 и изделия 3; Ц-- расстояние от центра тяжести маятника 4 до оси 6, На фиг. 5 приведена циклоида движения именно этой точки маятника 4 на длине 1. Параметры такой циклоиды для идеального случая равномерного движения элемента 1 со скоростью V и равномерного кругового движения маятника 4 с такой же относительной скоростью также известны: в положении I (начальньш момент временя) маятник

не движется, в положении II, когда маятник 4 совмещается по направлению с направляющими 5, его скорость равна 1,41 и образует угол 135 с наора ляющими 5. В положении III маятник 4 имеет удвоенную (2V) скорость движения вдоль направляющих 5, в положении IV - скорость 1,41 V под углом 225° к направляющим 5 и в положении V абсолютная скорость маятника 4 равна нулю. При этом элемент 1 проходит путь, равный .

При отсутствии трения движение системы маятник 4 - элемент 1 повтор ется такими циклами, сколь угодно долго. При наличии трения скорость V падает, однако первые циклы (зависит от реализованного в стенде трения) близки по параметрам к идеальным.

Второй случай. Масса m соизмерима с массой М: m,is;M. В этом случае характер нагружения изделия 3 имеет вид, показанный кривой II на фиг. 5. Вращение маятника 4 относительно элемента 1 имеет неравномерный и затухающий характер, движение элемента 1 по направляюпщм 5 также неравномерно с возможными мгновенными остановками Путь, проходимый элементом 1 в процессе движения по инерции, становится значительно мен-ьшим за счет существенного перераспределения скорости между элементом 1 и маятником 4.

Третий случай. Масса m много меньше массы М : m М. При движении на- гружение имеет пульсирующий характер (см. фиг. 5, кривая III). Движение элемента 1 по направляющим 5 будет возвратно-поступательным со сравнительно малым ходом вследствие значительного перераспределения скоростей движения элемента 1 и маятника 4.

Характерным для всех трех описанных случаев является сохранение мак- ,.симального ускорения . формируемого импульса, определяемого только лишь длиной 1 и начальной скоростью каретки V, независимо от соотношения масс Ъ и М.

Для того, чтобы обеспечить необ

ходимую длительность v импульса ус-, корения, воздействующего на изделие 3, необходимо остановить движущуюся систему маятник 4 - элемент 1. Если в момент времени, когда маятник 4 находится в положении V п-го Щ1кла движения (см. фиг, 5) и в абсолютном движении остается неподвижным, эле

мент 1 быстро остановить, то имеет место состояние, близкое к начальному (положение I), т.е. состояние покоя. Таким образом, изделие 3 снова будет неподвижным, переместивш1сь в пространстве на расстояние S . 21 In (для случая m М), но испытав при г том импульс ускорения, характер которого изображен на фиг. 6. При этом время fj действия ускорения однозначно определяется скоростью V движения элемента 1 и равно

V

In

Если принять значения 1 0,3 м; V 100 м/с п 1 , получим Гц 30 мс Элемент 1 при этом проходит расстояние 3 М. Важно, что расстояние это кинематически определяется только л длиной маятника 4 и не зависит от сообщенной ему начальной скорости. Например, если элементу 1 сообщается скорость не 100, а ,200 м/с, то соответствующие параметры ударного ус- корения составляют: С, 80000 м/с, 15 мс. Однако весь процесс за5 3

и

вершается на той же длине Ь 3 м. Это используется для остановки элемента 1. С этой целью на направляющих 5 на расстоянии S 217 In от начального положения элемента 1 устанавливается упор 8 с демпфирующими пластинами 9 (см. фиг. 3). При уда- ре элемента 1 об упор 8 скорость его гасится (скорость маятника 4 в этот

о

момент практически нулевая в абсолютном движении), чем обеспечивается формирование импульса ускорения заданной длительности.

Другой путь организации гашения скорости элемента 1 основывается на использовании устройства для тор- можения (см. фиг. 2 и 3) аналогично ускорителю 7. Например, при совершении маятником 4 полного оборота в процессе формирования ударного ускорения упор 11 наезжает на инициатор 12, пос ледний срабатывает и через детонационные каналы внутри элемента 1 (на фиг. 3 не показано) инициирует устройство 10 для торможения.

55

Формула изобретения

1 . Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки, содержащий несуишй элемент, связанный с ним подвижный элемент для установки испытуемого изделия, выполненный в виде маятника, ускоритель несущего элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен прямолинейными направляющими, перпендикулярными оси вращения маятника, в которых установлен несущий элемент, выполненный со съемными грузами, и устройством для торможения несущего элемента, а ускоритель закреплен на несущем элементе и вьшолнен в виде силовозбу- дителя взрывного типа.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что устройство для

торможения несущего элемента выполнено в виде упора,установленного на направляющих на расстоянии от начального положения несущего элемента,равном целому числу длин окружностей радиусом, соответствующим приведенной длине маятника.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что устройство для торможения несущего элемента закреплено на несущем элементе и выполнено аналогично ускорителю, а маятник выполнен с упором, расположенным с возможностью воздействия на инициатор заряда устройства для торможения несущего элемента.

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей. Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с элементом 1 подвижный элемент в виде маятника 4 для установки 2 испытуемого изделия 3, прямолинейные направляющие 5, перпендикулярные оси вращения маятника, в которых установлен элемент 1, ускоритель 7 в виде силовозбудителя взрывного типа, закрепленный на элементе 1, и устройство для торможения элемента 1. Малая длительность нарастания импульса ускорения обеспечивается ускорителем. При движении по инерции элемента 1 маятник с изделием вращается вокруг своей оси, что обеспечивает длительное воздействие центробежных сил на изделие. Ниспадающий участок импульса обеспечивается устройством для тормо- жения. При различных соотношениях S масс элемента 1 с грузами и маятника с игделием возможно воспроизведение различных форм импульсов ускорения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. СЛ / 70 4 00 О Ч сл

фи.2

дзигЛ

в

с/г.З

f.

IV

(fiJ.6