Устройство для динамических испытаний изделий Советский патент 1992 года по МПК G01M7/08 

СЛ

С

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниями. Стенд содержит сило- возбудитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам стержня 1, промежуточную опору в виде пружины 10 с регулируемой жесткостью и связанную со стержнем платформу 6 для установки испытуемого изделия. Под действием продольного усилия силовозбудителя стержень теряет устойчивость. При малой жесткости пружины 10 воспроизводятся только линейные ускорения, а при достаточно большой жесткости пружины 10-линейныеускорения совместно с угловыми колебаниями. 3 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для испытаний оборудования и приборов на виброудароустойчивость, в частности, в условиях, имитирующих транспортирование.

Известны устройства для динамических испытаний изделий, содержащие упругие элементы для формирования нагрузки в виде закрепленных по концам стержней, способных терять устойчивость под действием продольного усилия. Это обеспечивает возможность перехода системы (при приложении поперечной нагрузки) из одного положения устойчивого равновесия в другое, несмежное с первым, хлопком. Вследствие этого генерируется ударный импульс, воздействующий на испытуемое изделие, совершающее относительное движение в направлении одной из линейных координат.

Недостатком данных устройств является отсутствие возможности имитации угловых колебаний. Кроме того, для реализации повторяющихся знакопеременных импульсов требуется дополнительный источник силы, возвращающий систему в исходное равновесное положение. Это необходимо во всей так называемой области больших перемещений при поперечном изгибе: при а 5°, где а - угол наклона упругой линии стержня к горизонтальной плоскости в точках опоры.

Все это снижает представительность испытаний изделий, функционирующих в условиях транспортирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для динамических испытаний изделий, содержащее

V|

СО СА

2

о

упругий элемент для формирования нагрузки, а также связанные с ним силовозбуди- тель и грузовую платформу, при этом упругий элемент выполнен в виде стержня (стержневой системы), закрепленного по концам и способного терять устойчивость под- действием продольного усилия сило- возбудителя.

Данное устройство позволяет при помощи простых и экономичных средств генерировать ударные импульсы большой длительности и сравнительно малых амплитуд ускорений - до 10 м.с. , действующие в направлении одной из линейных координат. Такие ударные нагрузки по кинематическим характеристикам в известной степени близки к реальным нагрузкам, действующим на изделие при перевозках автомобильным (по некоторым категориям дорог) и водным транспортом.

Недостатком устройства является отсутствие возможности воспроизведения угловых колебаний, которые, как правило, воздействуют одновременно с линейными ускорениями (ударами) на изделие при транспортировании. Вместе с тем данное устройство не позволяет имитировать знакопеременные повторяющиеся импульсы, воздействующие на транспортируемые изделия (за счет чередования выступов и впадин на дороге или при движении судна относительно волн).

Данные недостатки снижают представительность испытаний изделий на виброудароустойчивость, приводят к несоответствию условий нагружения изделий при испытаниях и эксплуатации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для динамических испытаний изделий, содержащем основание, силовоз- будитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам на основании стержня, способного терять устойчивость под действием продольного усилия силовозбудителя, промежуточную опору стержня и связанную со стержнем платформу для установки испытуемого изделия, промежуточная опора выполнена в виде пружины с регулируемой жесткостью.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, в котором промежуточная опора выполнена в виде упругого элемента (пружины) с регулируемой жесткостью; на фиг. 2 - то же, промежуточная опора выполнена шарнирной; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Устройство содержит (фиг. 1) упругий элемент для формирования нагрузки, выполненный в виде стержня 1 (или набора стержней, балок) с изгибной жесткостью El(x), закрепленного по концам на шарнирных опорах 2 и 3, установленных на основании. Торец стержня 1 со стороны одной из

0 шарнирных опор (например, 3) имеет возможность смещения в продольном направлении при помощи силовозбудителя в виде винтовой пары, винт 4 которой соединен со стержнем 1, а гайка 5 - с основанием. Уст5 ройство снабжено грузовой платформой 6, жестко связанной с ползуном 7, установленным на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль стержня и фиксации положения. При этом грузовая платформа 6

0 соединена со вспомогательным силовозбу- дителем, включающим тягу 8 и управляемый гидроцилиндр 9, причем тяга 8 одним концом жестко связана с ползуном 7, а другим концом шарнирно со штоком гидроцилинд5 ра 9, установленного на основании. Устройство снабжено промежуточной опорой, выполненной в виде винтовой пружины 10, имеющей регулируемую жесткость Kz, причем один конец пружины соединен с ползу0 ном 7, а другой конец - с винтом 11 винтовой пары, гайка 12 которой установлена на основании.

Кроме того, устройство (фиг. 2 и 3) может быть снабжено промежуточной опорой, вы5 полненной шарнирной и включающей в себя стойку 13, подшипник качения 14 и ось 15. Внутреннее кольцо подшипника 14 установлено на оси 15, а внешнее кольцо - на стойке 13, причем один торец оси 15 жестко

0 соединен с тягой 8 вспомогательного силовозбудителя, а другой - с ползуном 7. Стойка 13, а также гидроцилиндр 9 имеют возможность переустановки (в процессе подготовки устройства к работе) относи5 тельно опор 2 и 3 и фиксации положения (на схеме).

Подготовка к работе и работа устройства (фиг. 1) осуществляются следующим образом.

0 На грузовую платформу 6 устанавливают и закрепляют испытуемое изделие. При этом упругая линия стержня 1 сохраняет прямолинейное состояние. Затем стержень 1 нагружают продольной сжимающей силой

5 N путем вращения винта 4 относительно гайзнаки 5. Сила , где (x)

чение силы N начальной потери продольной устойчивости стержня. Далее, в зависимости от того, требуется ли воспроизвести линейные ускорения (удары) или одновременно удары и угловые колебания, подбирают жесткость Kz пружины 10, для чего скручивают или раскручивают ее с помощью вин- товой пары 11 и 12.

Необходимо воспроизвести только линейные ускорения (удары). Продольное сжатие стержня 1 осуществляется силой

(1+

2 К

л

).

где К- Kz

Р .. у у безразмерная жесткость - Vх)

пружины 10.1 -длина стержня 1 в ненагруженном состоянии, причем л2 . При таких значениях NI и К стержень 1 теряет устойчивость по первой изгибной форме (кривая 1 - одна полуволна синусоиды между опорами 2 и 3).

Необходимо воспроизвести одновременно линейные ускорения (удары) и угловые колебания. Для этого продольное сжатие стержня 1 производится силой

(2)

причем К 16 л2 . В этом случае реализуется вторая изгибная форма при потере устой- чивости стержня 1 (кривая if - две полуволны синусоиды между опорами 2 и 3).

Одновременное возбуждение линейных ускорений (ударов) и угловых колебаний испытуемого изделия реализуется в процессе поочередной смены фаз продольно-поле- речного изгиба стержня 1 при достижении второй изгибной формы: tli-Ih-lli и т.д. Для этого включают управляемый гидроцилиндр 9 вспомогательного силовозбудителя и попеременно подают избыточное давление в его рабочие полости, соединенные между собой гидролинией с установленным в ней гидррдросселем.

Изменение характеристик ударных импульсов (амплитуды ускорений, длительно- сти) и угловых колебаний (углов поворота грузовой платформы и т.д.) осуществляется как в процессе настройки устройства - путем варьирования величин Е1(х), в частности изменением h - высоты поперечного сече- ния стержня 1, - так и в ходе работы: изме5

10

15

20 25

30

350

550 нением Н -стрелы прогиба за счет варьирования силы FI продольного сжатия стержня 1 с помощью силовозбудителя - винтовой пары 4. 5.

Если стержень 1 сжать силой N так, что vZ то смена фаз с II2 на Hi (возврат в исходное положение) будет происходить без внешнего усилия, развиваемого гидроцилиндром 9, а только за счет упругого восстанавливающего момента Му. Это будет происходить всякий раз при условии:

My ± GT 0,(3)

где G - вес испытуемого изделия, г - плечо приложения силы относительно оси fz.

Применение конструкции устройства (фиг. 2), у которого промежуточная опора выполнена шарнирной, позволяет воспроизводить знакопеременные ударные импульсы различной амплитуды ускорения за один цикл за счет варьирования межопорных расстояний при условии It 12. Это достигается более простыми средствами, чем в конструкции по схеме фиг. 1.

Подготовка устройства по схеме (фиг. 2) осуществляется с помощью силовозбудителя продольным сжатием стержня 1 силой в пределах значений N2 по формуле (2), причем К 16-л2 . Работа - аналогично описанной в п. 2 по схеме фиг. 1.

Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности испытаний и, следовательно, приближает условия испытаний к эксплуатационным, а также со кращает их время.

Формула изобретения

Устройство для динамических испытаний изделий, содержащее основание, сило- возбудитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам на основании стержня, способного терять устойчивость под действием продольного усилия силовозбудителя, промежуточную опору стержня и связанную со стержнем платформу для установки испытуемого изделия отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниями, промежуточная опора выполнена в виде пружины с регулируемой жесткостью.

Фиг, 2 А-А

Фиг Л