Способ испытаний объектов на ударную нагрузку Советский патент 1992 года по МПК G01M7/08 

„

U

S 6

12

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и улучшение условий эксплуатации. Согласно описываемому способу, в открытый с двух сторон ствол 2 пневматического стенда устанавливают поршень-боек 3 и инерционное тело 4 в виде поршня, разгоняют их в противопо# 7 LJ ложные стороны за счет подачи давления в полость между ними и нагружают испытуемый объект 6, установленный на поршне 5, путем передачи ему кинетической энергии поршня-бойка 3. Для исключения передачи усилия отдачи на основание 1 время вылета тела 4 из ствола 2 должно совпадать с моментом достижения поршнем-бойком 3 окон 13 для сброса газа. Цель изобретения достигается за счет уменьшения массы тела 4. Для обеспечения выполнения упомянутого условия недостаток массы тела 4 компенсируют действием на него силы, синхронизированной с движением поршня-бойка 3 и действующей в направлении, противоположном перемещению тела 4. Компенсирующая сила может быть создана с помощью реактивной тяги. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

гЬ

, , }8 /б ZO 17 J5 Ь Ю 3

XJ X}

7J 2

Г

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно, к способам испытания объектов на воздействие Удар- ных нагрузок, реализуемых в пневматических ударных стендах.

Известны способы испытаний объектов на воздействие ударных нагрузок, реализуемые при испытаниях в пневматических ударных стендах.

Известен пневматический стенд (а.с. № 777532), содержащий ствол, установленные в нем две массы-поршня с возможностью поступательного движения в противоположных направлениях, подключемччй к стволу на участке между массами идгомнмк давления. Одна из масс служит для уст JHGB- ки испытуемого объекта. Массы соединены между собой гибкой связью, При подаче сжатого газа в полость ствола между массами, последние под действием силы давления сжатого газа разгоняется в противоположных направлениях. Ствол открыт с обеих сторон.

В момент полного распрямления гибкой связи происходит резкое торможение масс, при котором осуществляется преобразование кинетической энергии поршня в ударный импульс.

В этом стенде реализован способ испытаний объектов на ударную нагрузку, в котором реакция разгона поршня с объектом компенсируется за счет движения в стволе второй массы в противоположном направлении. Сила реакции разгона поршня с ис- пытуемым объектом практически не передается на конструкцию (основание) стенда, поскольку связь разгоняемых масс с основанием стенда осуществляется только за счет сип трения, котприе могут быть выбраны незначительными. Стенд не имеет силового фундамента и практически не перемещается относительно площадки, на которой он может быть свободно установлен. Недостатки известного способа заключаются в том, что его использование в пневматических ударных стендах приводит к увеличению их длины и к увеличению расходуемой энергии сжатого газа, поскольку оба поршня разгоняются до одинаковой скорости и массы их соизмеримы.

Известно устройство для ударных испытаний изделий (заявка № 4711158/28, решение о выдаче авторского свидетельства от 10.90 г.; прототип), содержащее основание, установленный на основании ствол с затвором, размещенный в стволе поршень для закрепления испытуемого изделия, камеру высокого давления, сообщенную через быстродействующий клапан с предпоршневой полостью ствола, дополнительный поршень, размещенный в предпоршневой полости ствола, и ловушку поршня с испытуемым изделием. В конце участка разгона дополнительного поршня выполнены окна

для сброса газа. Затвор ствола выполнен в виде поршня.

Недостаток описанного устройства для ударных испытаний заключается в его значительной материалоемкости и эксплуата0 ции, который проявляется при увеличении массы и габаритов испытуемого изделия.

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и улучшение эксплуатации пневматических ударных стендов.

5 Поставленная цепь достигается за счет того, что в способе испытаний объектов на ударную нагрузку, сошасно которому устанавливают в открытый с двух сторон ствол пневматического стенда поршень-боек и

0 инерционное тело о виде поршня, разгоняют поршень-боек и инерционное тело в противоположных направлениях за счет подачи давления в полость между ними и нагружают испытуемый объект ударной нагрузкой

5 путем передачи ему кинетической энергии разогнанного поршня-бойка, причем параметры инерционного тела выбирают из условия его вылет а из ствола в момент разгона пиршня-бойка до требуемой для воспроиз0 ведения заданной ударной нагрузки скорости, в этом способе массу инерционного тела задают минимальной, определяемой требованием конструктивной прочности, а недостающую для выполнения упомянутого

5 условия массу инерционного тела компенсируют действием на него силы, -которую прикладывают в противоположном перемещению этого тела направлении, причем действие силы синхронизируют с движением

О поршня-бойка, Силу, действующую на инерционное тело, создают с помощью реактивной тяги,

На чертеже представлена схема стенда, реализующего пример осуществления спо5 соба испытаний объектов на ударную нагрузку.

Стенд содержит основание 1, установленный на основании открытый с двух сторон ствол 2, размещенные в стволе 2

0 поршень-боек 3 и инерционное тело 4, выполненное в виде поршня, а также поршень 5 для объекта 6. Стенд содержит камеру высокого давления 7, соединенную каналом 8 через клапан 9 с полостью 10, образован5 ной в стволе 2 между поршнем-бойком 3 и инерционным телом-поршнем 4,

В исходном положении поршень 5 фиксирован держателем 11, выполненным в виде, например, разрушающего элемента, установленного в стенке ствола 2 Для затормаживания и остановки поршня 5 после выхода его из ствола 2 предусмотрена ловушка 12. В конце разгона поршня-бойка 3 выполнены окна 13 для сброса газа в атмосферу.

Для связи камеры 7 с источником давления (не показан) предусмотрено отверстие 14.

В инерционном теле А выполнена полость 15, а в крышке 16 выполнено отвер- с.тие 17, герметизируемое в исходном положении сменной разрушаемой диафрагмой 18.

Для связи полости 15с источником давления (не показан) предусмотрено отверстие 19. Полость 15 с источником давления может соединяться посредством гибкого шланга-гибкой связи (не показано). В диафрагме 18 могут выполняться радиальные канавки, по которым происходит ее разрушение. Параметры инерционного тела 4 выбирают из условия его вылета из ствола 2 в момент разгона поршня-бойка 3 до требуемой для воспроизведения заданной ударной нагрузки скорости.

В направляющем цилиндре 20 с продольным пазом 21 размещена масса 22, в которой со стороны диафрагмы 18 установлен нож 23 для ее вскрытия, лезвие которое выставляется на определенном расстоянии от плоскости диафрагмы 18.

Это расстояние определяется временем вскрытия диафрагмы 18 в зависимости от перемещений поршнем 4 и 3. ,

Масса 22 снабжена демпфируюа1ей прокладкой 24 (войлок, резина и т.п.). При необходимости (в случае выхода массы 22 из направляющего цилиндра 20) стенд может быть снабжен средствами 25 для торможения этой массы, которые выполнены в виде последовательно размещенных демпферов и масс (аналогично ловушке 12),

Стенд работает следующим образом.

В ствол 2 устанавливается поршень-боек 3. После этого в ствол 2 устанавливается поршень 5 и испытуемым объектом 6. Затем с противоположной стороны в ствол 2 устанавливается инерционное тело-поршень 4, полость 15 которого предварительно герметизируется диафрагмой 18, В направляющем цилиндре 20 устанавливается масса 22 с ножом 23, лезвие которого выставляется на определенном (расчетном) расстоянии от плоскости диафрагмы 18. На массе 22 предварительно размещается также демпфирующая прокладка 24. Положение поршня 5 фиксируется держателем 11. От источника давления через отверстие 14 сжатый газ (воздух) подается в камеоу 7 Затем отверстие 14 перекрывается О г источника давления сжатый газ (воздух) заполняет через отверстие 19 полость 15 в инерционном теле 4. Затем отверстие 19 перекрывается. (Возможно постоянное сообщение источника 5 давления с полостью 15 с помощью гибкой связи, осуществляемой через паз 21 в цилиндре 20).

В этом состоянии стенд подготовлен для проведения испытания объекта.

0 При срабатывании клапана 9 сжатый воздух из камеры 7 по каналу 8 поступает в межпоршневую полость 10 ствола 2. Давление воздуха в ней увеличивается. При достижении силы давления воздуха в полости 10

5 на поршень 3, достаточной для преодоления силы трения покоя этого поршня, последний начинает, ускоряясь, перемещаться в стволе 2 в направлении окон 13. При этом инерционное тело-поршень 4 перемещается в

0 стволе 2 в противоположном разгоняемому поршню-бойку 3 направлении, уменьшая действие силы реакции на конструкцию стенда, возникающую при разгоне поршня 3.

5 Скорость поршня 3 увеличивается. Образующийся впереди поршня 3 уплотненный воздух сбрасывается через окна 13. Поршень 5 при движении поршня 3 на участке ствола 2 до прохождения им окон 13

0 остается неподвижным, так как он зафиксирован держателем 11. В момент прохождения окон 13 поршень-боек 3 приобретает максимальную скорость. После прохождения поршнем 3 окон 13 он начинает сжимать

5 воздух в части ствола 2, образованной поршнем 3 и поршнем 5 (в исходном состоянии воздух в стволе 2 находится под атмосферным давлением).

При превышении силы давления возду0 ха на поршень 5 некоторой величины держа- тель 11 разрушается и поршень 5 освобождается. При дальнейшем движении поршня 3 давление воздуха на поршень 5 увеличивается и достигает максимальной

5 величины в момент максимального сближения поршней 3 и 5.

В этот момент времени формируется пиковое значение ударного ускорения, действующего на объект 6. После того, как меж0 ду поршнями 3 и 5 произойдет обмен энергиями, поршень 5 приобретает максимальную скорость. После выхода из ствола 2 поршень 5 затормаживается ловушкой 12 при допустимом для объекта 6 уровне тор5 мозного ускорения. Ловушка 12 выполнена, например, в виде свободно размещенных в направляющих демпферов и масс.

Инерционное тело-поршень 4, перемещаясь в направлении массы 22, приобретает определенную скорость. Нож 23.

л

устамовлспш. й ни мэосо 22, взаимодействуя с мембраной 10, разругает последнюю, открыпйя огяерсше 17 (oni-.,1- ильной отверстие 17 может быть ,ио п вмде сопла). Сжатый газ (воздух) . стекает из полости 15 через отверстие 17 в атмосферу. При этом на тело 4 дейсшуег ряэк гонал сила, противодействуя перзме .чекию этого тела, что эквивалентно уоел лчонию массы инерционного тела 4.

Для уменьшения силы ко: л акт но го взаимодействия тела 4 и. массы 22, последняя снабжена демпфирующей прокпалкоП 9.л,

В случае, если в опыи ловил, при которых после з нагруженид объекта б тепо 4 i выйдут за пределы цилиндре 20 ливаются тормозом 25.

Величина реактивной силы и закон ее изменения во времени определяются давлением газа (воздуха) в полости 15, проходным сечением отверстия 17 и объемом полости 15.

Таким образом, за счет того, что а рассматриваемом способе массу инерционного тела компенсируют действием на него силы, которую прикладывают в противоположном перемещению этого тела направлении, причем действие силы синхронизируют с движением поршня-бойка, достигают уменьшения материалоемкости и улучшение эксплуатации пневматических ударных стендов.

,,я усi 1 ,{ . П-3 i f i

mm уларФормула изобретения

давления в полость между ними и нагружают испытуемый объект ударной нагрузкой путем передачи ему кинетической энергии разогнанного поршня-бойка, причем параметры инерционного тела выбирают из условия его вылета из ствола н момент разгона поршня-бойка до требуемой для воспроизведения заданной ударной нагрузки скорости, отличаю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения материалоемкости и улучшения условий эксплуатации, массу инерцион- ного тела задают минимальной, определяемой требованием конструктивной прочности, а недостающую для выполнения упомянутого условия массу

инерционного гела компенсируют действием на него г.илы, которую прикладывают в противоположном перемещению этого тела направлении, причем действие силы синхронизируют с движением поршня-бойка.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что силу, действующую на инерционное тело, создают с помощью реактивной тяги.