Устройство для испытания и контроля машин ударного действия Советский патент 1991 года по МПК E21C3/00 G01M15/00 

Изобретение относится к испытанию машин ударного действия и может быть использовано для нагружения рабочего инструмента этих машин и контроля энергии удара.

Цель изобретения - повышение точности и производительности испытаний.

На чертеже схематически представлено устройство для контроля машины ударного действия.

В корпусе 1 устройства выполнена цилиндрическая полость 2 заполненная рабочим агентом, в которой установлен поршень 3, соединенный с рабочим инструментом испытываемой машины (не показан) Корпус содержит нагнетательный канал 4 с установленным в нем обратным клапаном 5 и сливной канал 6, в котором расположен дроссель 7. Устройство имеет пневмогидро- аккумуляторы 8 и 9, сообщающиеся с нагнетательным и сливным каналами, между

которыми расположен дополнительный канал с переливным клапаном 10. .В сливной линии устройства установлен теплообменник 11. Измерительная цепь устройства состоит из установленного в полости цилиндра датчика давления 12, усилителя 13 сигналов, порогового элемента 14 и регистратора 15 сигналов. Регистратор 15 может быть выполнен в виде счетчика импульсов.

Устройство работает следующим образом.

От гидронасоса (не показан) в устройство подается жидкость, которая запитывает полость 2 и гидроаккумулятор 8, причем расход жидкости через нагнетательную линию больше, чем расход через дроссель 7. При включении испытываемой машины по инструменту последней наносят удары, которые передаются поршню 3. Под действием ударов находящаяся в полости 2 жидкость снимает и ее давление возрастает, за счет чего часть ее выдавливается через дроссель 7. Значение давления жидкости /ее максимума/, возросшего под действием удара, соответствует энергии удара машины. Под действием повышенного давления датчик 12 вырабатывает сигнал, напряжение которого пропорционально давлению жидкости в энергоприемнике, а значит и энергии удара. Этот сигнал усиливается и поступает на вход порогового элемента 14, который работает как логический элемент сравнения. Подаваемое на него пороговое напряжение Uo сравнивается с напряжением Dm сигнала, прошедшего от усилителя. При равенстве напряжений Uo и Um или в случае превышения величины исследуемого напряжения над пороговым значением элемент 14 срабатывает и выдает сигнал, который фиксируется регистратором. При отсутствии сигнала на входе порогового элемента 14 или при условии Dm Do элемент 14 не срабатывает и регистратор не включается.

Выдавливаемая через дроссель 7 жидкость попадает в сливной канал 6, запиты- вая при этом пневмогидроаккумулятор 9, стабилизирующий давление на сливе. Энергия удара расходуется на сжатие жидкости и ее дросселирование через отверстия. Поэтому часть энергии переходит в тепло, на- гревая жидкость. Для поддержания температуры жидкости в требуемых пределах жидкость из сливного канала поступает в теплообменник 11, в который подается охлаждающий агент с постоянной температурой. Прошедшая через теплообменник жидкость попадает в бак (не показан), откуда гидронасосом закачивается в нагнетательный канал 4. Давление в канале 4 с помощью переливного клапана 10 поддерживается постоянным, что способствует устойчивой работе пневмогидроаккумулятора

8 в заданном режиме и стабилизирует параметры подаваемой жидкости перед каждым ударом. Так как между ударами (после снятия ударной нагрузки на энергоприемник) давление жидкости в полости 2 падает, бла0 годаря чему открывается обратный клапан 5 и жидкость в полости 2 восстанавливается подпиткой ее с помощью гидронасоса и пневмогидроаккумулятора. При этом поршень 3 возвращается в исходное положение,

5 после чего устройство готово воспринимать следующий удар. Пневмогидроаккумулятор 8 служит для быстрого возврата поршня 3 и для выравнивания колебаний давления в полости 2, вызванных ударом. Совместное

0 действие переливного клапана 10 и пневмогидроаккумулятора 8 поддерживает предударное давление жидкости постоянным перед каждым ударом. Подаваемая насосом охлажденная жидкость в полости 2 переме5 шивается с находящейся в ней жидкостью, благодаря чему регулируется температурный баланс. В виду того, что в данном устройстве используется свойство сжимаемости жидкости для имитации реальных на0 грузок, при которых единичное внедрение составляет 0,5 - 1,5 мм (при максимальной силе 100 - 200 кН), то начальная длина полости 10 составляет 10...30 мм, в зависимости от крепости имитируемой породы. В

5 этом случае через 20...30 циклов (или ударов) жидкость в полости 2 может быть полностью обновлена. В результате таких действий свойства жидкости перед каждым ударом практически не изменяются. Благо0 даря этому стабилизируется создаваемая нагрузка на рабочий инструмент, а также режим работы машины, влияние на который энергоприемник оказывает через отраженный импульс, так как амплитуда отраженно5 го импульса равна разности амплитуды падающего импульса, формируемого при ударе по рабочему инструменту, и силы взаимодействия с обрабатываемым материалом (или силы сопротивления жидкости

0 перемещению поршня). Поэтому стабилизируя силу сопротивления, поддерживается стабильной работа самой испытываемой машины. Так как свойства жидкости (давление и температура) перед каждым ударом прак5 тически не изменяются, то давление жидкости в полости 2 зависит только от величины ударной энергии, развиваемой испытываемой машиной. Значит по величине давления жидкости в энергоприемнике можно судить об энергии удара, т.е. на данном устройстве

можно получить стабильные электрические сигналы от датчика давления, на величину напряжения которых не влияют свойства жидкости.

Определение энергии удара осуществляются следующим образом. Вырабатываемый датчиком давления 12 электрический сигнал, напряжение которого пропорционально энергии удара, поступает на усилитель 13. В начальный момент устанавливается такой коэффициент усиления, чтобы напряжение Um усиленного сигнала было меньше опорного (порогового) напряжения U0. В таком случае пороговый элемент 14 не срабатывает и регистратор 15 не включается. Плавно увеличивая масштабный коэффициент усиления (например, с помощью переменного сопротивления), добиваются момента, когда Um U0; при этом пороговый элемент 14 переключается и на его выходе вырабатывается сигнал правильной формы (логическая единица), поступающий на регистратор 15, о чем последний мгновенно сигнализирует. Поэтому увеличение напряжения ведется до момента срабатывания регистратора 15. Так как напряжение сигнала от датчика 12 соответствует энергии удара, то ввиду того, что пороговое напряжение элемента 14 - постоянная величина, то каждому масштабному коэффициенту усиления соответствует определенное значение энергии удара. Следовательно, усилием сигнала добиваются срабатывания порогового элемента, о чем судят по сигналу регистратора 15 (например, перевод частотомера в состояние счета), что означает равенство Um и Uo. Так как изменение усиления сигнала осуществляется вращением рукоятки усилителя 13, то предварительно оттэрированные положения этой рукоятки позволяют по подготовленной шкале оперативно и точно определять энергию удара Если в качестве регистратора применяется счетчик, например, частотомер 43-57, то при срабатывании порогового элемента 14 на табло частотомера начинается индикация количества пришедших сигналов. Определив число сигналов, формируемых ударами в единицу времени, находится частота ударов машины.

Предложенное устройство может быть использовано при выполнении различных производственных или исследовательских работ. Так, на заводах-изготовителях важно знать: соответствует ли энергия удара, вырабатываемая машиной определенным техническим требованиям, т.е. будет ли энергия выше минимального допустимого значения, необходимого для разрушения породы. Если рукоятку усиления напряжения на усилителе 13 зафиксировать в положении, которое определяет минимально допустимое значение энергии (настройку на нее можно произвести эталонной машиной

ударного действия), то регистратор 15 будет срабатывать лишь при условии, если испытываемая машина вырабатывает энергию удара, большую минимально допустимого значения. По работе регистратора 15 можно

0 судить о соответствии машины предъявляемым требованиям. При такой работе устройства (при фиксированном положении рукоятки усилителя 13) любое напряжение сигналов, вырабатываемых датчиком 12,

5 усиливается с одним и тем же масштабным коэффициентом усиления. Так как напряжения сигналов от датчика 12 пропорциональны энергии удары, то при значениях последней меньше минимально допустимо0 го значения, усиленные сигналы не достигают пороговой величины напряжения и на регистратор 15 сигналы не поступают (он не работает). Если энергия удара равна (больше) минимальному значению, то напряже5 ние, усиленное во столько же раз, равно (больше) пороговому значению, а значит пороговый элемент 14 срабатывает и регистратор 15 начинает отсчет сигналов: само срабатывание регистратора указывает на

0 соответствие энергии удара предъявляемым требованиям

Эффективность предлагаемого устройства проявляется при проведении ресурсных испытаний и исследовательских работ.

5 Так, например, при необходимости определить время наработки машины до момента снижения ее энергии удара ниже технологически необходимого уровня проводятся ресурсные испытания. Проведение таких

0 испытаний с помощью данного устройства допускается благодаря тому, что рабочий объем цилиндрической полости 2. заполняемой жидкостью, не изменяется (так как постоянно подпитывается насосом и пнев5 могидроаккумулятором), а физические свойства жидкости благодаря применению переливного клапана 10 и теплообменника 11 поддерживаются постоянными от удара к удару. В результате этого параметры на0 грузки на рабочий инструмент остаются стабильными независимо от продолжительности испытаний, а значит давление жидкости при ударе и электрический сигнал от датчика давления также соответствуют

5 энергии удара. Измерительную цепь (величину коэффициента усиления) настраивают на заданный уровень энергии удара. Момент снижения формируемой ударной энергии ниже этого уровня (усиленный сигнал перестает достигать порогового напряжения) фиксируется регистратором (можни вм зуально или звуком) Т.е. можно точно, без неоправданных затрат времени на постоянный контроль, определить время наработки ударной машины, ресурс, связанный с износом основных узлов, что важно при проведении диагностики машин

В некоторых машинах могут формироваться ударные импульсы, несущие различную энергию Проведение исследований с использованием данного устройства позволяет оперативно получить стажстичесгчую информацию об ударных импульсах, когда важно знать какую долю всех ударов составляют удары с заданным значением энергии Для этого, начиная с малого коэффициента усиления, необходимо увеличить сигнал до момента первого срабатывания порогового элемента 14, на частомере высвечивается число ударов с максимальным значением энергии Дальнейшее увеличение коэффч циента усиления до некоторого значения, которое соответствует новому (меньшему) значению энергии удара, позволит за тот же промежуток времени определить количество ударов с энергией равной или превышающей установленное значение Вычита/ i/ю полученкого результата предыдущее по ч зание частотомера, находяi колч eiicc ударов, энергия которых КОПЭДЭРГ в пег е дуемый интервал Аналогично подсчит-.г ется количество ударов для спеду nt s интервала (изменив коэффиииеж ji t.io ния) Минимапьное значение энергии удаьз определяется по моменту прохсждеи ы всех сигналов (при дальнейшем усилении нэ изменяется количество сигналов, поступивши на частотомер за тот же промежуток времени). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оперативно определить

Т

И иНЗ

,j

энергию каждого удара, установить закон распределения энергии по частоте ударов, а по минимальному и ма с 1мтль.чому зчач0- ниям энергии дара находите усреднения величина

Ф о р п ; л г, изобретения

1Устройство испьчаьчя м ко фтпя |иашин ударного , . и

ПУС В Ц1|ЛИНДр1л«еГКОЙ ПОЛОС КСТОСЭГО, полненной paOoii i,i arei ы рагплохеы

ПООШеНЬ СО ШТч Ои ЬЧПОЛг в ГСОПу

се для подаг ь члинпоь ьио с поги ск

рабочего iioi п «.л неттельньи канал i

стеной какал г iipui .1, змерит ль у.о

ЦЭПЬ С p«riiCiD3iOpOf-i ь1 гНс,ЛО 0 JMl4c 10

щеег р те что, с пол1 i€, точности и npCi/i3Bu j л зл чо г и иг i лили усфойстRO СНЗС-лСИС Pl CJh tHflpna чК умуЛЯТООЭИИ, ТЬПЛьО.в И JM К,М ЗПП|1 «iTчИ| ом дасле:1.1 f,iij мел„i/i ci; м пороговыг o cf-РПТОМ тр i г 1евмо- гидрпакк-тч -П орь: связан, i с -iarf ста- тельль м и CAHEi iir. лми, которые соо51Ц - ы i. е/гду г.. посредством выпол- аеннсго в i эрр1ч,е лоьольагр/ьлоп качала г Р ,иел л11-м i , on , НЭ| а о /ратный кла таи

1 16 1ЛО1, ,|Л8НН1| С VC. ЧОВЛе11 ГОО1В6ГСТзонно г i с t.i лелы-.ои и сливсоы чзнагэх, up )j,t i иг а-меи чя рсамещзн в полости о |гиндрс и ссяза i с оег стратом снгка- - те по дедство потедочательно усганоЕлеь г,ы/ меж;ру г ,ми в м д эрительпой цепи (.чиитеп сигнэлов и порогового злемемга « в сачес-ве рабочего агента гс- ьольчуе(Ся липчо ь

2Уст ройстоо по 1, о т ь п ч s ю ш с е- с я тем чю регистра i ер вычолкен е виде

счс1чика имп/льсо-,

5

4

5

З

Г, I R ч хх 1Л 1

|1, -| Щ1k«J- f- гrri-ГГ

Tiri I г-ir

,jj| 7

Изобретение относится к горной промети и предназначено для испытания машин ударного действия. Цель - повышение точности и произв-сти испытаний. В цилиндрической полости 2 корпуса 1 устр-ва, заполненной жидкостью расположен поршень 3 со штоком. Для подачи в полость 2 жидкости в корпусе 1 выполнен нагнетательный канал (К) 4 с установленным в нем обратным клапаном 5 и сливной К 6 с дросселем 7 Между собой К 4 v 5 сообщен: посредством выполнен,ore в корпусе 1 дополнительного К с пере- изным кпапаном 10 С К 4 и 6 свтзань, пнеьмс.идроаккумуля- торы (ПГА) 8 и 9 В К 4 установкам теплообменник 11 В полости 2 размещен датчик 12 давления ч связан с региглоаюр 15 сиг-id лов в виде счетчика импульсов посредством последовательно установленных между ними в измерительной цепи усилителя 13 сиг- калов и порогового элемента 14 Поц действием ударов, передаваемых поршню 3 в полости 2, жидкость сжимчется и часть ее выдавливается через дроссель 7 Под действием повышенного давления датчик 12 вырабатывает сигнал поопорциональный энергии удара и передаваемый из регистр - тор 15 Выдавливаемая чеоея доосссль 7 жидкость попадает в К b запить зая ПГА 9 Затем жидкость ПРОХОДИТ через теплообменник 11 и заканчивается е К 4 Со мест- ное действие клапана 10 и ПГА 8 поддерживает предударное давление жидкости постоянным перед каждым ударом 1 з п ф-лы, 1 ил