Устройство для исследования динамических характеристик тонкостенных элементов конструкции

 

„„Яц „„1054700

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Ю601М 00

ОписАние изОБРетени1 ":::::::::::,, -,- .,„,t

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1Х. (21) 3424508/40-23 (22) 21.04.82 (46) 15.11.83; Бюл. И 42 (72) 6.8. Морогов, М.Н. Лучинский и В.И. Калинин (53) 620.179. 12(088.8) (56) 1 . Сборник промышленных каталогов фирмы "брюль и Къер", прибор 3204.

2. Физика быстропротекающих процессов. Под ред. H.À. Златина, т. 11.

"Мир"; 1971, с. 172.

3. Заявка Великобритании В 1331790, кл. G 1 5, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР

N 862677, кл. G 01 М 7/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ, содержащее разгонное устройство, включающее толкатель, пружинный привод и спусковой механизм, а также ствол, ударник и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью получения равномерного спектра возбуждаемых акустических колебаний в широком диапазоне частот при обеспечении возможности проведения натурных исследований с широким классом объек-. тов, íà стволе выполнены продольные сквозные пазы и он снабжен пружинными контактами в виде полос, уста" новленных вдоль образующих ствола на его внутренней поверхности между толкателем, снабженным ограничителем хода, и выходным отверстием ствола, снабженным ограничителем хода ударника, а ударник выполнен в виде полой замкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки сЬ сферическим наконечником из упруго-деформируемого материала с токопроводящим покрытием.

54700

55

1 10

Изобретение относится к экспериментальной технике, предназначенной для исследования динамических характеристик конструкции, и может быть использовано для определения динамических (частотных) характеристик тонкостенных элементов конструк" ции летательного аппарата.

Известно устройство для возбуждения упругих колебаний. Прибор с ударными молоточками снабжен приводным механизмом, содержащим синхронный электродвигатель с автоматическим пуском, зубчатые передачи и кулачковый вал. Кулачковый механиэ преобра-. зует вращательное движение вала в прямолинейное возвратно-поступательное движение пяти молотков. Молотки имеют сменные головки (стальные и резиновые). Частота 10 ударов в секунду, свободный вертикальный ход

40 мм, скорость удара 885 мм/с 1, Известны устройства для создания импульсной нагрузки, например, баллистическое устройство j 2 ).

Во всех средствах возбуждения коле баний, предназначенных для исследования динамических характеристик, всег да стремятся добиться возможно большего диапазона частот, в котором возбуждающее воздействие постоянно или мало меняется (равномерность спектра возбуждающих воздействий).

Одним иэ современных способов достижения достаточно равномерного спектра возбуждения при исследовании динамических (в частности, частотных) характеристик является возбуждение импульсом. При этом, чем короче импульсы, тем равномернее спектр. Преимуществом импульсного метода является кратковременность и простота эксперимента (3,3.

Наиболее близким к предлагаемому и по технической сущности, и достигаемому результату является устройство, содержащее два источника тока, соединенный с ними соленоид, ударник, выполненный с возможностью перемещения вдоль сквозного отверстия соленоида, и регистратор. Ударник снабжен кон-". тактным пояском из магнитомягкого материала, соединенным с ним контактом, расположенным в головной части ударника. На поверхности внутреннего отверстия соленоида выполнено по меньшей мере две пары контактов, установленных с возможностью кон2 тактирования с контактным пояском и параллельно подключенных к первому источнику тока, причем первый вход регистратора включен между первым источником тока и первой парой контактов, а второй вход регистратора включен последовательно с вторым источником тока между первым входом регистратора и тонкостенной конструкцией 4

Недостатком известного устройства являются неравномерность спектра возбуждаемых колебаний, импульс большой длительности, большие габариты и вес, что затрудняет его использование при частотных исследованиях широкого класса объектов.

Цель изобретения - получение. равномерного спектра возбуждаемых акус-»,тических колебаний в широком диапазоне частот при обеспечении возможности проведения натурных исследований с широким классом объектов.

Указанная цель достигается тем, что .в устройстве для исследования динамических характеристик тонкостенных элементов конструкции, содер-. жащем разгонное устройство, включающее толкатель, пружинный привод и спусковой механизм, а также ствол, ударник и регистратор, на стволе выполиены продольные сквозные пазы и он снабжен, пружинными контактами в виде полос, установленных вдоль oGразующих ствола на его внутренней поверхности между толкателем, снабженным ограничителем хода, и выходным отверстием ствола, снабженным ограничителем хода ударника, а ударник выполнен в виде полой замкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки со сферическим наконечником из упругогодеформируемого материала с токопроводящим покрытием.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - выходная часть . ствола r. ударником; на фиг. 3 - ударник.

Устройство содержит разгонное устройство, выполненное с пружинным приводом включающим пружину 1, специальный ключ 2 и винтовой замок 3, фиксатором 4, толкаталем 5, спусковым механизмом 6 со стопором 7 и упором 8, ударником 9, стволом 10, пружинными контакТами ll, ограничителем хода ударника 12, продольными .сквозными пазами 13, ограничительным

00 4

3 10547 упором 14, регистратором 15, конст.рукцией 16.

Работа устройства происходит следующим образом.

Предварительно с помощью гибких проводников к исследуемой конструкции и устройству (пружинным контактам 1 1) подсоединяется к одному из входов регистратор, например магнитный накопитель.:Другие выходы регист- <0 ратора соединены с соответствующими

;тензодатчиками, наклеенными на конст:рукцию. Установка ударника в, исходное положение производится шомполом.

Расстояние между устройством и конструкцией выбирается исходя из величины ограничителя хода ударника 12.

Включение регистратора произво- . дится после установки ударника и толкателя в исходное положение, а отключение через 2-3 с после удара, т.е. время, достаточное для затуха ния свободных колебаний конструкции, Сжатие пружины 1, т.е. сообщение ей потенциальной энергии, осуществляется с помощью специального ключа 2, вставляемого в винтовой замок 3. При полном сжатии пружина фиксируется с помощью фиксатора 4, расположенного на хвостовой части толкателя 5, и спускового механизма 6. Запуск спускового механизма производится выдергиванием стопора 7, а снятие фиксатора с упора 8 происходит по истечении заданного времени, устанавливаемого на спусковом механизме (0,3 с).

При срабатывании спускового механиз. ма толкатель 5 освобождается от упора 8 и начинает движение под действием пружины. Для удержания толкате40 ля от поворотов вокруг продольной оси фиксатор 4 движется по направляющему пазу. Толкатель, встречая на своем пути ударник 9, ударяет по нему, т.е. передает ему кинетическую энергию, Дальнейшее движение толкате45 ля ограничено упором 14.

Ударник 9 движется по стволу 10, скользя по пружинным контактам 11, выполненным в виде трех полос, установленных вдоль образующих ствола на его внутренней поверхности между толкателем 5 и выходным отверстием ствола. Пружинные контакты 11 одновременно играют роль. пружинного фиксатора при установке ударника в стволе, 5 .то позволяет удерживать ударник в стволе за счет сил трения при любых пространственных положениях устройства, надежную фиксацию ударника после отскока, производить запись тока, протекающего через цепь ударникконструкция и по характеру изменения переходного сопротивления, а следовательно, и тока судить о форме ударного импульса.

При обработке результатов эксперимента на ЭВИ частотные характеристики конструкции определяются через Фурьепреобраэование входного (ударный импульс) и выходного (с тенэодатчика) сигналов, т.е..берут преобразование фурье от этих величин и находят их отношение.

Во избежание вылета ударника из ствола 10 на его выходном отверстии выполнен ограничитель хода ударника

12, величина которого определяется следующим образом:

«,2 = R+М0(200) i гдето - величина ограничителя хода с ударника;

x - .величина хода ударника;

В - радиус сферы наконечника удар" ника.

Эта формула справедлива только для х, т.е. второе слагаемое должно вычитаться

x = 0 - D(2R-0) яяя h= 0 R .

Таким образом, решается обратная задача:- по заданной величине рабочего хода ударника определяется величина ограничителя хода

0= R -) «(г2-x)

Ударник 9 выполнен в виде полой замкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки со сферическим наконечником из упруго-деформируемого материала, например целлулоида, с токопроводящим покрытием. На предварительно смоченную ацетоном поверхность ударника наносят слой графитового порошка. Ударник выполнен разъемным с толщиной стенок 0,2-0,3 мм. Толщина стенки сферического наконечника в месте взаимодействия с конструкцией 0,1-0,15 мм. Ударник может быть выполнен цельным с толщиной стенки, обеспечивающей его упругую деформацию. Для избежания потери силы иэ-за образования в стволе эоны пониженного давления в стволе выполнены ïðîдольные сквозные пазы 13, перекрывая (частично ) которые, например бумагой, также регулируют силу удара. В мо1054700

Составитель А. Печенкин

Редактор К. Волощук Техред O,Íåöå Корректор М. Вароши

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Заказ 9092/47

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мент удара по конструкции замыкается цепь регистратора.

Если конструкция выполнена из ма" териала, не обладающего электропроводностью, на нее наклеивается "llR 5 тачок" из тонкой электропроводящей фольги, ho которому и наносят удар, Сам "пятачок" включается с помощью проводника в измерительную цепь.

Проведенные испытания опытного образца показали, что при массе ударника 3 r получены ударные импульсы с длительностью 0,00060,0ОО1 с. В базовом обьекте длитель-. ность импульсов 0,003 с при массе И снаряда 35 кг, т.е. в предложенном устройстве длительность импульсов на порядок меньше, чем позволяет возбуждать колебания с равномерным спектром в более широком диапазоне частот.. Ударные импульсы регулируются (no силе), что сокращает время проведения экспериментов и повышает их качество. Предложенное устройство позволяет осуществлять исследования динамических характеристик не только в лабораторных условиях, но и,натурного промышленного эксперимента ввиду малых габаритов и веса (предложенное устройство Р = 200 мм, G = 0,5 кг, в то время как базовый обьект с блоком питания имеет 6 l00 кг).