Стенд для испытаний изделий на динамические нагрузки Советский патент 1992 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний изделий на динамические нагрузки, и может быть использовано для динамических и усталостных испытаний различных изделий, в частности пространственных конструкций.

Известен стенд, содержащий устройство для создания пульсирующего газового

потока, включающее камеру сжатого газа, сообщенное с ней сверхзвуковое сопло и прерыватель потока с приводом, приспособление для установки испытуемого изделия напротив среза сопла. Прерыватель потока размещен в критическом сечении сопла, а привод прерывателя потока выполнен в виде следящего привода возвратно-поступательного движения, предпочтительно

электрогидравлического. Следящий привод включает исполнительный механизм в виде гидроцилиндра, шток которого связан с прерывателем потока. Гидроцилиндр связан с источником гидравлического питания через электрогидравлический усилитель мощности, который через суммирующий элемент электрически связан с задатчиком перемещений прерывателя потока. Обратная связь по положению прерывателя потока осуществляется датчиком положения штока гидроцилиндра привода прерывателя потока, установленным на корпусе гидроцилиндра и электрически связанным с суммирующим элементом.

При формировании задатчиком перемещений программы нагружающих воздействий, т. е. воздействий, форма и величина которых изменяется по определенному закону, точность воспроизведения этих воздействий в известном стенде осложняется ввиду нестабильности создаваемого газового потока и инерционности элементов следящего привода и поэтому является невысокой.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения заданных динамических нагрузок при испытаниях.

Поставленная цель достигается тем, что стенд снабжен датчиками нагружающего воздействия, предназначенными для размещения на объекте испытаний, последовательно соединенными блоком усреднения, фильтром и первым двухпозиционным ключом, при этом входы блока усреднения соединены с выходами датчика нагружающего воздействия, а также блоком автоматического регулирования усиления, вторым позиционным ключом, последовательно соединенными датчиком давления сжатого газа и блоком умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом датчика положения прерывателя, а выход - с первым входом блока автоматического регулирования усиления, второй вход которого через второй позиционный ключ связан с выходом фильтра, а выход - с вторым входом первого позиционного ключа, выход которого соединен с вторым входом сумматора. На чертеже приведена схема стенда.

Стенд содержит устройство для создания пульсирующего потока, включающее источник 1 сжатого газа, сообщенное с ним сверхзвуковое сопло 2 и прерыватель 3 потока с приводом 4, приспособление 5 для установки -испытуемого изделия напротив среза сопла. Прерыватель 3 потока размещен в критическом сечении сопла 2, а привод 4 прерывателя потока выполнен в виде

следящего привода возвратно-поступательного движения.

Выходы датчика 6 давления сжатого газа в источнике 1 и датчика 7 положения

штока привода прерывателя соединены с входом блока 8 умножения сигналов, выход которого подключен к одному из входов блока 9 автоматического регулирования усиления (АРУ).

Выход АРУ может быть соединен через

один из входов двухпозиционного ключа 10 с входом сумматора 11, второй вход которого соединен с задатчиком 12 перемещения прерывателя 3 потока, а выход сумматора 11

через усилитель 13 мощности соединен с приводом 4.

Датчики 14 нагружающего воздействия размещены на тестовом или испытуемом изделии и соединены через блок 15 усреднения и фильтр 16 с вторым входом двухпозиционного ключа 10. К выходу фильтра 16 через второй позиционный ключ 17 подсоединен также второй вход блока 9 АРУ.

Блок АРУ выполнен по известной схеме

и содержит блоки 18 сравнения, 19 регулирования и усилитель 20 с изменяемым коэффициентом пропорциональности.

Предлагаемая конструкция стенда предусматривает наличие двух контуров обратной связи.

Первый контур образован обратной связью от датчиков нагружающего воздействия на этапе тестовых испытаний, при этом в процессе испытаний происходит настройка коэффициента пропорциональности за счет взаимодействия сигналов всех элементов и блоков стенда.

Второй контур образован обратной

связью от датчиков давления и перемещения, при этом воздействие на объект испытания осуществляется с учетом величины коэффициента пропорциональности АРУ.

Стенд работает следующим образом.

Испытуемое изделие с датчиками 14 закрепляют на приспособлении 5. Прерыватель 3 потока в источнике сжатого газа полностью перекрывает критическое сечение сопла 2.

Испытания проводят в два этапа: на первом осуществляют настройку коэффициента пропорциональности при установке тестовой площадки, sja втором - рабочее

испытание на реальном объекте.

На первом этапе испытаний ключ 10 переводят в положение 1, ключ 17 замкнут, тем самым производят замыкание сумматора 11 по нагружающему воздействию с датчиков 14. В источник 1 подают сжатый газ из

системы 21, показания с датчика давления 6 поступают в блок 8 умножения.

Входным сигналом с задатчика 12 осуществляют заданное нагружающее воздействие, при этом сигнал с датчика 7. положения также поступает в блок 8 умножения. В качестве задатчика 12 может быть использовано электронное устройство, формирующее импульсы заданной формы, например генератор стандартных сигналов.

Осредненный и отфильтрованный сигнал с датчиков 14 поступает в АРУ 9, в котором происходит сравнение его с сигналом, поступившим в АРУ с блока 8 умножения, и регулирование коэффициента пропорциональности таким образом, чтобы рассогласование было равно нулю. При этом коэффициент пропорциональности устанавливается за конечное время,определенное быстродействием АРУ,

На втором этапе испытаний, когда тестовый образец заменен на испытуемое изделие, ключ 10 переводят в положение 2, ключ 17 разомкнут.

В источник 1 подают сжатый газ из системы 21, причем один из входов сумматора 11 подается входной сигнал с задатчика 12, соответствующий желаемой программе на- гружения. Этот сигнал сравнивается в сумматоре 11 с сигналом от АРУ 9, а сигнал рассогласования с выхода сумматора 11 подается на вход усилителя мощности, выходной сигнал с которого является управляющим для привода 4. При этом за счет организуемой отрицательной обратной связи (второй контур) по сигналу, пропорциональному произведению текущих (мгновенных) значений давления в источнике 1 сжатого газа и положения прерывателя 3, обеспечивается более точное воспроизведение заданной программы нагружения на испытуемом изделии.

Формула изобретения Стенд для испытаний изделий на динамические нагрузки, содержащий устройство для создания пульсирующего газового потока, включающее источник сжатого газа, сообщенное с ним сверхзвуковое сопло, прерыватель потока, размещенный в критическом сечении сопла, и следящий привод, соединенный с прерывателем потока, последовательно соединенные задатчик перемещения прерывателя потока, сумматор и усилитель мощности, выход которого соединен с входом следящего привода, датчик положения прерывателя потока, приспособление для установки испытуемого изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения заданных динамических нагрузок при испытаниях, он снабжен датчиками нагружающего воздействия, предназначенными для размещения на объекте испытаний,последовательно соединенными блоком усреднения,

фильтром и первым двухпозиционным ключом, входы блока усреднения объединены и соединены с выходами датчика нагружающего воздействия, блоком автоматического регулирования усиления,вторым позиционным ключом, последовательно соединенными датчиком давления сжатого газа и блоком умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом датчика положения прерывателя, а выход - с первым

входом блока автоматического регулирования усиления, второй вход которого через второй позиционный ключ связан с выходом фильтра, а выход-с вторым входом первого позиционного ключа, выход которого ссединен с вторым входом сумматора.

Изобретение относится к испытательной технике, используется для динамических и усталостных испытаний различных изделий, в частности пространственных конструкций. Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет формирования управляющего сигнала с учетом изменения давления в камере сжатого газа и уменьшения времени испытаний за счет сокращения времени настройки при изменении условий испытаний. Формирование пульсации сверхзвукового потока осуществляется следящим приводом 4 возвратно-поступательного движения, воздействующим на прерыватель 3 потока, размещенный в критическом сечении сопла 2. Формирование импульсов динамической нагрузки производится скоростным напором сверхзвукового потока. Испытуемое изделие установлено на приспособлении 5 напротив среза сопла 2. Регулируя с помощью привода, преимущественно электрогидравлического, площадь критического сечения сопла 2, изменяют динамическое давление газового потока на испытуемое изделие. Стенд снабжен блоком 8 перемножения сигналов датчиков давления 6 и положения 7 и автоматическим регулятором 9 усиления (АРУ). Первый контур образован обратной связью отдатчиков 14 нагружающего воздействия, при этом на первом этапе испытаний происходит настройка коэффициента пропорциональности за счет взаимодействия сигналов всех элементов и блоков стенда в АРУ 9. Второй контур образован обратной связью от датчиков давления 6 сжатого газа в камере 1 и датчиков 7 перемещения прерывателя 3 потока. При этом воздействие на объект испытания осуществляется по сигналу с учетом коэффициента пропорциональности, сформированного в АРУ. 1 ил. (Л С vi Ь о о