Стенд для испытания конструкций Советский патент 1992 года по МПК G01N3/36 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания конструкций при циклическом нагружении.

Известен стенд для испытания конструкций на прочность, содержащий основание с установленной на нем силовой рамой, включающей стойку и связанную с ней поперечину, и связанный с поперечиной нагружающий гидроцйлиндр. Он позволяет проводить исследования статической и усталостной прочности небольших жестких конструкций.

Однако известный стенд не обеспечивает испытания податливых конструкций, так как жесткая силовая рама не изменяет свою форму вслед за деформацией нагружаемой конструкции. Кроме того, при деформации испытываемой конструкции ось нагружающего гидроцилиндра отклоняется от исходного положения, что вызывает погрешности в напряженно деформированном состоянии конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд для испытания конструкций, содержащий основание (силовой пол) с установленными на нем силовыми рамами, каждая из которых включает стойку и связанную с ней поперечину, и связанные с поперечинами соответствующей рамы пары расположенных в одной плоскости нагружающих гидроцилиндров.

Стенд обеспечивает испытания как небольших, так и крупногабаритных жестких конструкций на статические и циклические нагрузки.

Однако он не обеспечивает испытания податливых конструкций, так как и в нем жесткая силовая рама не изменяет свою форму вместе с испытываемой конструкцией, и также возникают погрешности, связанные с отклонением от исходного положения осей

соответствующих нагружающих гидроцилиндров,.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет

обеспечения испытаний не только жестких, но и податливых конструкций, повышение точности при испытаниях податливых конструкций путем устранения погрешностей, возникающих за счет отклонения от исходного положения осей соответствующих нагружающих гидроцилиндров.

Указанная цель достигается тем, что стенд снабжен парами тяг, один конец каждой тяги шарнирно связан с соответствующим концом поперечины, а другой жестко связан со штоком соответствующего основного гидроцилиндра, основные гидроцилиндры шарнирно закреплены на основании, а связь каждой стойки и соответствующей поперечины выполнена в виде дополнительного нагружающего гидроцилиндра, установленного соосно этой поперечине, шарнирно связанного с ней с указанной стойкой и расположенного в плоскости размещения пары основных гидроцилиндров, с которой указанная поперечина связана. Пары тяг с основными гидроцилиндрами, поперечинами и основанием образуют шарнирные четырехзвенники, которые при

деформации испытываемой конструкции вместе с ней изменяют свою форму. Основные нагружающие гидроцилиндры могут иметь приспособления для их углового перемещения, которые облегчают обслуживание стенда, так как о гпадает необходимость разборки-сборки силовых рам и испытываемой конструкции при ее установке на стенд.. Стенд также может быть снабжен направляющими, установленными на основании, размещенными в соответствующих направляющих ползунами, фиксаторами положения ползунов в направляющих и приводом перемещения ползунов, а основные

нагружающие гидроцилиндры и приспособления для их углового перемещения (в этом случае) закреплены на соответствующих ползунах, что позволяет повысить точность при испытаниях податливых конструкций путем устранения погрешностей, возникающих за счет отклонения от исходного положения осей соответствующих нагружающих гидроцилиндров, перемещая центр их шар- нирного крепления на силовом полу в соответствующем направлении.

На фиг. 1 представлен стенд, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема нагружения податливой конструкции сжимающими Рс и боковыми Ре усилиями; на фиг. 4 - схема приспособлений для углового перемещения основных нагружающих гидроцилиндров; на фиг. 5 - схема нагружения испытываемой конструкции системой наклонных сил Pel на фиг. 6 - схема крепления основного нагружающего гидроцилиндра и приспособления для его углового перемещения на ползуне; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 - схема устра- нения погрешностей, возникающих за счет отклонения от исходного положения осей основных нагружающих гидроцилиндров.

Стенд состоит из основания 1 (силового пола), на котором установлены силовые ра- мы, каждая из которых выполнена в виде стойки 2 с подкосом 3 и связанной со стойкой 2 поперечины (балки) 4. Число силовых рам зависит от габаритов и типа испытыва- емого объекта. На фиг. 1,2 показаны уста- новленные параллельно одна другой две силовые рамы. Каждая поперечина 4 связана с парой расположенной в одной плоскости основных нагружающих гидроцилиндров 5. шарнирно закрепленных на основании 1, Связь каждой стойки 2 с соответствующей поперечиной 4 выполнена в виде дополнительного нагружающего гидроцилиндра 6, установленного соосно поперечине 4, шарнирно соединенного с ней и со стойкой 2 и расположенного в плоскости размещения пары основных нагружающих гидроцилиндров 5. Связь пары гидроцилиндров 5 с поперечиной 4 осуществляется с помощью пары тяг 7, один конец каждой тяги сроено жестко связан со штоком соответствующего гидроцилиндра 5 при помощи муфты 8, а другой конец такой же муфтой 8 жестко соединен с проушиной 9 шарнира, ось 10 которого закреплена на соответствующем конце попе- речины 4.

Испытываемая конструкция 11 (напри- мер, пространственная прямоугольная фер- ма) жестко закреплена на основании .1 и жестко прикреплена к кронштейнам 12, закрепленным на поперечинах 4. Каждая муфта 8 имеет осевое отверстие, с одной стороны которого выполнена правая, а с другой стороны левая резьба. На ответных концах тяг 7, штоков гидроцилиндров 5 и цилиндрических хвостовиков 13 проушин 9 выполнена резьба, сопряженная с резьбой в соответствующих концах отверстий в муфтах 8. На муфтах 8 и тягах 7 выполнены лыски под гаечный ключ (не показан) для ручной регулировки длины тяг. На корпусах гидроцилиндров 5 и основании 1 имеются проушины для крепления монтажа растяжек 14, предназначенных для поддержания гидроцилиндров 5 в вертикальном положении при монтаже испытываемой конструкции 11.

Вместо монтажных растяжек 14 стенд может быть снабжен приспособлениями для углового перемещения основных нагружающих гидроцилиндров 5. Каждое такое приспособление может быть выполнено в виде по крайней мере двух гидроцилиндров 15, одни концы которых шарнирно закреплены на основании 1, а другие шарнирно закреплены на корпусе нагружающего гидроцилиндра 5.

В случае, если необходимо повысить точность при испытаниях податливых конструкций путем устранения погрешностей, возникающих за счет отклонения от исходного положения осей основных нагружающих, гидроцилиндров, стенд снабжен направляющими 16, выполненными в виде паза в основании 1, ползунами 17, установленными в направляющих 16, фиксаторами положения ползунов в направляющих, выполненными в виде закрепленных на ползунах 17 гидроцилиндров 18, на штоках 19 которых закреплены тормозные диски 2.0, и приводом перемещений ползунов, выполненным в виде гидроцилиндров 21, установленных в каналах 22 основания 1. Основные нагружающие гидроцилиндры 5 и приспособления для их углового перемещения (гид- роцилиндры 15) закреплены, на соответствующих ползунах 17.

Стенд работает следующим образом.

После установки испытываемой конструкции 11 в стенд и крепления ее к основанию 1 для обеспечения точного контакта кронштейнов 12 поперечин 4 с конструкцией 11 при полностью выдвинутых штоках гидроцилиндров 5 регулируют длину тяг 7. Для этого гаечным ключом за лыски (не показаны) вращают муфту 8 в ту или иную сторону. При этом, в зависимости от направления вращения, муфты 8 либо наворачиваются на резьбовые концы тяг 7, штоков гидроцилиндров 5 и цилиндрических хвостовиков 13 проушин 9, либо сворачиваются

с них. Затем крепят конструкцию 11 к кронштейнам 12 поперечин 4 и снимают монтажные растяжки 14. Основными гидроцилиндрами 5 нагружают конструкцию 11 сжимающей нагрузкой Рс, дополнительными гидроцилинд- рами 6 создают горизонтальную (боковую) нагрузку Ре. Конструкция 11 из положения, показанного пунктиром на фиг. 3, деформируется в положение, показанное основными линиями. При этом основные нагружающие гидроцилиндры 5 остаются параллельными несущим стойкам 23 испытываемой конструкции 11.

Если вместо монтажных растяжек 14 используют приспособления для углового пе- ремещения основных нагружающих гидроцилиндров, то облегчается монтаж испытываемой конструкции 11 в стенд. Для этого тяги 7 с поперечинами 4 гидроцилиндрами 15 отводят в стороны, фиксируют в положении, показанном пунктиром на фиг. 4, устанавливают конструкцию 11 на основание 1, закрепляют ее на основании, возвращают тяги 7 с поперечинами 4 в исходное состояние, показанное основны- ми линиями. Втягивая штоки основных гидроцилиндров 5, опускают поперечины 4 на конструкцию 11 и закрепляют их на конструкции, например, с помощью болтовых соединений кронштейнов 12 с опорными частями испытываемой конструкции 11. При нагружении конструкции 11 гидроцилиндры 15 переводят в плавающее состояние - замыкают между собой поршневую и штоко- вую полость каждого гидроцилиндра 15, чтобы они не создавали сопротивлений при деформации конструкции 11. Приспособления для углового перемещения основных нагружающих гидроцилиндров облегчают также установку тяг 7 под углом «.вертикаль- ной оси симметрии конструкции 11, что позволяет нагружать конструкцию силами- Рс под углом к ее оси,

Если деформации конструкции таковы, что нельзя пренебречь отклонением от ис- ходного положения осей основных нагружающих гидроцилиндров, то для устранения этих погрешностей при статической при- грузке конструкции, гидроцилиндрами 5 и б выключают гидроцилиндры 18 фиксаторов положения ползунов в направляющих 16. Ползуны 17. перемещают-гидроцилиндрами 21 из положений ai, bi в положение ai, 02, восстанавливая вертикальностьтяг7. Включают на втягивание гидроцилиндры 18 фик- саторов положения ползунов 17, фиксируют их положение в направляющих 16. После этого производят циклическое нагружение испытываемой конструкции 11 гидроцилиндрами 5 и 6.

Предлагаемый стенд обеспечивает исследования деформативности, статической-и усталостной прочности, не только жестких, но и сильно деформируемых, т. е. податливых крупногабаритных пространственных конструкций, нагруженных пространственной системой внешних сил, приближая условия испытаний конструкции к условиям эксплуатации. Расширяются номенклатуры и типоразмеры испытываемых изделий, повышается точность задания направления нагрузки, облегчается обслуживание стенда за счет механизации его переналадки под новые типоразмеры испытываемых конструкций.

Формула изобретения

1.Стенд для испытания конструкций, содержащий основание с установленными на нем силовыми рамами, каждая из которых включает стойку и связанную с ней поперечину и связанные с поперечинами соответствующей рамы пары расположенных водной плоскости нагружающих гидроцилиндров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения испытаний не только жестких, но и податливых конструкций, он снабжен парами тяг, один конец каждой тяги шарнирно связан с соответствующим концом поперечины, а другой жестко связан со штоком соответствующего нагружающего гидроцилиндра, указанные гидроцилиндры шарнирно закреплены на основании, а связь каждой стойки и соответствующей поперечины выполнена в виде дополнительного нагружающего гидроцилиндра, установленного соосно этой поперечине, шарнирно связанного с ней с указанной стойкой и расположенного в плоскости размещения пары основных гидроцилиндров, с которой указанная поперечина связана.

2.Стенд по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он снабжен приспособлениями для углового перемещения основных нагружающих гидроцилиндров.

3.Стенд по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения точности при испытаниях податливых конструкций путем устранения погрешностей, возникающих за счет отклонения от исходного положения осей соответствующих нагружающих гидроцилиндров, он снабжен направляющими, установленными на основании, размещенными в соответствующих направляющих ползунами, фиксаторами положения ползунов в направляющих и приводом перемещения ползунов, а основные нагружающие гидроцилиндры и приспособления для их углового перемещения закреплены на соответствующих ползунах.

ХчЛ

Фиг.2

Фиг. If

Фиг.