Устройство для динамических испытаний изделий

 

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 силовозбудитель, 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:(21) 4718830/28. (22) 13.07.89

\ (46) 15.05.92. Бюл, М 18 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.Г. Говердовский и А,И; Смелягин (53) 620.178;7(088.8) (56) Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. M. Наука, 1967, с. 178-183.

Авторское свидетельство СССР

|ч . 968649, кл..G 01 М 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ . (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможноИзобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для испытаний оборудования и приборов на виброудароустойчивость, в частности, в условиях, имитиру|ощих 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.

- Ж 1733940 А1 стей за счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниямй. Стенд содержит силовозбудитель, 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 — линейные ускорения совместно с угловыми колебаниями. 3 ил.

Недостатком данных устройств является отсутствие возможности имитации угловых колебаний. Кроме того, для реализации повторяющихся знакопеременных импуль- (л) сов требуется дополнительный источник си- (Д лы, возвращающий систему в исходное сО равновесное положение. Это необходимо ф, во всей так называемой области больших перемещений при поперечном изгибе: при а > 5, где а- угол наклона упругой линий стержня к горизонтальной плоскости в точ- а ках 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

1733940 упругий элемент для формирования нагрузки, а также связанные с ним силовозбудитель и грузовую платформу, при этом упругий элемент выполнен в виде стержня (стержневой системы), закрепленного по концам и способного терять устойчивость под действием продольного усилия силовозбудителя.

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

-г 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 условиИ 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, силовозбудитель, 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 элементе (пружины) с регулируемой жесткостью; на фиг. 2 — то же, промежуточ5

20 концом шарнирно со штоком гидроцилинд25 ра 9, установленного на основании. Устрой30

55 ная 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 шэрнирных опорах 2 и 3, установленных на основании. Торец стержня 1 со стороны одной из 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. Устройство снабжено грузовой платформой 6, жестко связанной с ползуном 7, устэновленным на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль стержня и фиксации положения. При этом грузовая платформа 6 соединена со вспомогательным силовозбудителем, включающим тягу 8 и управляемый гидроцилиндр 9, причем тяга 8 одним концом жестко связана с ползуном 7, а другим ство снабжено промежуточной опорой, выполненной в виде винтовой пружины 10, имеющей регулируемую жесткость К, причем один конец пружины соединен с ползуном 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, выполненной шарнирной и включающей в себя стойку 13, подшипник качения 14 и ось

15. Внутреннее кольцо подшипника 14 уста.новлено на оси 15. а внешнее кольцо — на стойке 13, причем один торец оси 15 жестко 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) относительно опор 2 и 3 и фиксации положения (на схеме).

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

Ка грузовую платформу 6 устанавливают и закрепляют испытуемое изделие. При этом упругая линия стержня 1 сохраняет прямолинейное состояние. Затем стержень

1 нагружают продольной сжимающей силой

N путем вращения винта 4 относительно гайки 5. Сила N>N кр, где N Kp= знэо о Е1

I чение силы N начальной потери продольной устойчивости стержня. Далее, в зависимо1733940

Й1=Й кр(1+. ), 20 сти от того, требуется ли воспроизвести линейные ускорения (удары) или одновременно удары и угловые колебания, подбирают . жесткость К пружины 10, для чего скручивают или раскручивают ее с помощью винтовой пары 11 и 12.

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

Кi I . з где К= . безразмерная жесткость

ЕЗ(x) пружины 10, I — длина стержня 1 в ненагруженном состоянии, причем К<16 л2 . При таких значениях Np и К стержень 1 теряет устойчивость по первой изгибной форме (кривая 1 — одна полуволна синусоиды меж= ду опорами 2 и 3).

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

N2 «4 и р, (2) причем К > 16 л . В этом случае реализуется вторая изгибная форма,при потере устойчивости стержня 1 (кривая II — две полуволны синусоиды между опорами 2 и 3);

Одновременное возбуждение линейных ускорений {ударов) и угловых колебаний испытуемого изделия реализуется в процессе поочередной смены фаэ продольно-поперечного изгиба стержня 1 при достижении второй изгибной формы: И1-Ilg-III и т.д. Для этого включают управляемый гидроцилиндр

9 вспомогательного силовозбудителя и floпеременно подают избыточное давление в его рабочие полости, соединенные между собой гидролинией с установленным в ней гидродросселем.

Изменение характеристик ударных импульсов (амплитуды ускорений, длительности} и угловых колебаний (углов поворота грузовой платформы и т.д.) осуществляется как в процессе настройки устройства — путем варьирования величин El(x), в частности изменением h — высоты поперечного сечения стержня 1, — так и в ходе работы: иэменением Н вЂ” стрелы прогиба за счет варьирования силы Я продольного сжатия стержня

1 с помощью силовоэбудителя — винтовой пары 4, 5.

Если стержень 1 сжать силой Nтак,,что

Н/h<2 .Г то смена фаз с Иг на И1(возврат в исходное положение) будет. происходить беэ внешнего усилия, развиваемого гидроцилиндром 9, а только за счет упругого восстанавливающего момента Му. Это будет происходить всякий раз при условии: у G r М, (3) где G — вес испытуемого изделия, r — 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 эа счет варьирования межопорных расстояний при условии 11 Ф I2. 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 Й2 по формуле (2}, причем К> 16 л2. Работа — аналогично описанной в и. 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 испыта-. ний изделий, содержащее основание, силовозбудитель, 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 платформудля установки испытуемого изделия, отл ич а ю щееся тем, что, с. целью расширения функциональных возможностей: эа счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловымй колебаниями, промежуточная опора выполнена в виде пружины с регулируемой жесткостью.

1733940

Фиг, Составитель В. Говердовский

Техред M. Морге нтал Корректор М. Кучерявая

Редактор H. Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 .

Заказ 1663 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5