Электродинамический стенд для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок

 

Использование: изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок. Сущность: электродинамический стенд для испытаний изделия на воздействие многократных воздействий позволяет расширить диапазон испытательных нагрузок за счет увеличения скорости платформы с изделием . Стенд содержит основание 1, магнитопровод2, в котором с помощью уплотнителя 4 установлена катушка 3, крышку 7, установленную на матнитопроводе 2, в которой с Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования воспроизводимых многократных ударных нагрузок за счет увеличения скорости разгона платформы с испытуемым изделием. помощью уплотнителя 6 установлен плоский индуктор 5, стол 9 для крепления испытуемого изделия 8, связанный со штоком 10, на котором установлены диамагнитная пластина 13 и проводящий стакан 11, разъединенные между собой диэлектрическим кольцом 14, датчики верхнего 16 и нижнего 17 положений стола 9, упругий амортизатор, выполненный в виде пневмопружины 18 с регулируемой величиной давления воздуха, Между индуктором 5 и диамагнитной пластиной 13 на крышке установлен упругий элемент 15. Работой стенда управляет система управления, содержащая входной блок 19, связанный с датчиком верхнего 16 положения , с распределительным блоком 27, с задатчиком числа испытаний 20, с ключом 21, который через усилитель 22 связан с коммутатором 24. В свою очередь, .распределительный блок 27 связан через блок 25 управления с плоским индуктором бис блоком 31 управления. Для питания катушки 3 Служит силовой преобразователь 28, включающий в себя стабилизированный источник тока 29, блок коммутации 30, работой которого управляет блок 31 управления, связанный с датчиком нижнего 17 положения . 3 ил. Указанная цель достигается тем, что в крышке стенда, установленной на магнитопроводе, с помощью уплотнителя установлен плоский индуктор, который связан с системой управления, обеспечивающий высокоинтенсивное воздействие на диамагнитную пластину, установленную на штоке, на котором установлен проводящий стакан, взаимодействующий с катушкой для осуществления операций Подъем и Разгон. tv fe 00 о ы юQS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (5>)5 G 01 Н 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОО

О

Ю

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4891258/28 (22) 17.12.90 (46) 15.04.93, Бюл, hh 14 (71) Киргизский государственный университет им, 50-летия СССР (72) А.Б.Денисов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1409872, кл, G 01 М 7/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1327663, кл, G 01 М 7/00, 1985. (54) ЭЛ ЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД

ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ МНОГОКРАТНЫХ УДАРНЫХ НАГРУЗОК (57) Использование: изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок.

Сущность: электродинамический стенд для испытаний изделия на воздействие многократных воздействий позволяет расширить диапазон испытательных нагрузок за счет увеличения скорости платформы с иэделием. Стенд содержит основание 1, магнитопровод 2, в котором с помощью уплотнителя

4 установлена катушка 3, крышку 7, установленную на магнитопроводе 2, в которой с

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования воспроизводимых многократных ударных нагрузок за счет увеличения скорости разгона платформы с испытуемым изделием.

Ы3. 1809326 А1 помощью уплотнителя 6 установлен плоский индуктор 5, стол 9 для крепления испытуемого иэделия 8, связанный со штоком 10, на котором установлены диамагнитная пластина 13 и проводящий стакан 11, разъединенные между собой диэлектрическим кольцом 14, датчики верхнего 16 и нижнего

17 положений стола 9, упругий амортизатор, выполненный в виде пневмопружины 18 с регулируемой величиной давления воздуха, Между индуктором 5 и диамагнитной пластиной 13 на крышке установлен упругий элемент 15. Работой стенда управляет система управления, содержащая входной блок

19, связанный с датчиком верхнего 16 положения, с распределительным блоком 27, с задатчиком числа испытаний 20, с ключом

21, который через усилитель 22 связан с коммутатором 24. В свою очередь, .распределительный блок 27 связан через блок 25 управления с плоским индуктором 5 и с бло- . ком 31 управления. Для питания катушки 3 служит силовой преобразователь 28, вклю- чающий в себя стабилизированный источник тока 29, блок коммутации 30, работой которого управляет блок 31 управления, связанный с датчиком нижнего 17 положения. 3 ил.

Указанная цель достигается тем, что в крышке стенда, установленной на магнитопроводе, с помощью уплотнителя установлен плоский индуктор, который связан с системой управления, обеспечивающий высокоинтенсивное воздействие на диамагнитную пластину, установленную на штоке, на котором установлен проводящий стакан, взаимодействующий с катушкой для осуществления операций "Подъем" и "Разгон".

1809326

Система управления содержит входной блок„связанный с датчиком верхнего положения, с распределительным блоком, количества которых определяются условиями испытаний, с эадатчиком числа испытаний, с ключом, который через усилитель связан с коммутатором, распределительный блок связан через дополнительные блоки управления с плоским индуктором и блоком управления, расположенным в силовом преобразователе, в свою очередь каждый из дополнительных блоков управления содержит накопитель энергии, заряд которых осуществляется зарядным устройством с помощью контактора, и для передачи запасенной энергии от накопителя к плоскому индуктору служит тиристорный ключ, работой которого управляет распределительный блок посредством сигнала через усилитель и тиристорный оптрон, так же в дополни- 20 тельном блоке управления установлена цепочка, служащая для подачи команды

"Разгон" на катушку, которая состоит из последовательно связанных с собой интегратора, компаратора и усилителя, Между 25 диамагнитной пластиной и проводящим стаканом установлено диэлектрическое кольцо для исключения влияния друг на друга электромеханических систем плоского индуктора и катушки, и между диамагнит- 30 ной пластиной и плоским индуктором на крышке установлен упругий элемент для избежания удара диамагнитной пластины 0 плоский индуктор. Пластина для срабатывания датчика верхнего положения установле- 35 на на проводящем стакане, который служит для срабатывания датчика нижнего положения. При увеличения скорости разгона платформы с испытуемым изделием повышается пиковое значение воспроизводимой удар- 40 ной нагрузки.

При разряде конденсаторных батарей на индуктор возникает импульсное электромагнитное поле, формируемое индуктором, Диамагнитная пластина представляет со- 45 бой электромагнитный экран. Между индуктором и электромагнитным экраном образуется плоская волна, которая, падая на экран, отражается практически полностью(преломленная волна в экране отсутст- 50 вует), вследствие чего электромагнитное поле не проникает внутрь экрана (E = 0 и Н

= 0 — напряженности электрическая и магнитная) благодаря резко выраженному поверхностному эффекту, В результате 55 наложения падающей и отраженной волн образуется результирующая волна. Именно место узел волны Е и пучность волны Н. Это приводит к появлению силы взаимодействия между индуктором и диаэлементом-экраном, Эта сила направлена на "отталкивание" друг от друга индуктора и диаэлемента.

Так как индуктор неподвижен, то в движение приводится диаэлемент. Наличие диаэлемента в непосредственной близости от индуктора (порядка 0,0001 м) приводит к тому, что значение индуктивности экранированного индуктора меньше собственного значения без учета экрана. Удержание в заданном положении штока обеспечивается неподвижной катушкой, установленной в магнитопроводе, взаимодействующей с проводящим стаканом, установленным на штоке до тех пор, пока сила, действующая со стороны индуктора, не станет равной максимальному значению. В этот момент меняется полярность питаемого напряжения неподвижной катушки и осуществляется ее дальнейший разгон. Для определения начальной скорости используют второй закон Ньютона, и от характеристики импульсного силового воздействия переходит к характеристике ускорения, а следовательно, к скорости. Дальнейший разгон осуществляется неподвижной катушкой путем втягивания проводящего стакана. Уравнения движения штока имеют вид

V = Vp+ Sa

S = Vpt+ SSB)dt+ dt /2 где Vp u V — скорости испытуемого изделия в начальном и конечном положениях; a>— ускорение при разгоне, осуществляемом неподвижной катушкой; g — ускорение свободного падения; S — пройденный путь из верхнего до нижнего положения; т — время разгона, Значение скорости Чо при высокоинтенсивном воздействии, создаваемом плоским индуктором, оказывается на порядок больше значения Sa>dt+ gt, Следовательно, обеспечивается повышение испытательных нагрузок за счет увеличения скорости разгона, в частности начальной скорости разгона.

На фиг, 1 изображен электродинамический стенд для испытаний изделий íà воз действие многократных ударных нагрузок; на фиг. 2 — система управления злектродинамическим стендом; на фиг. 3 — графики работы стенда х = f(t) — ускорения испытуемого иэделия и х = f(t) -" скорости испытуемого иэделия.

Электродинамический стенд содержит основание 1, магнитопровод 2, в котором с помощью уплотнителя 4 установлена катуш-. ка 3, крышку 7, установленную на магнитопроводе 2, в которой с помощью уплотнителя 6 установлен плоский индуктор

1809326

5, стол 9 для крепления испытуемого изделия 8, связанной со штоком 10, на котором установлены диамагнитная пластина 13 и проводящий стакан 11, разъединенные между собой диэлектрическим кольцом 14, датчики верхнего 16 и нижнего 17 положений стола 9, упругий амортизатор, выполненный в виде пневмопружины 18 с регулируемой величиной давления воздуха.

Между плоским индуктором 5 и диамагнитной пластиной 13 на крышке установлен упругий элемент 15 во избежание удара пластины об индуктор во время движения штока 10 вверх, датчики 16 и 17 выполнены фотоэлектрическими, первый срабатывает при входе пластины 12, закрепленной на проводящем стакане 11 в зазор (не показан), второй срабатывает при входе стакана

11 в другой зазор (вход в зазор стакана 11 показан штрихпунктирной линией). Работой стенда управляет система управления, содержащая входной блок 19, связанный с датчиком верхнего положения, содержащая входной блок 19, связанный с датчиком вер-. хнего положения 16 с распределительным блоком 27, с задатчиком числа испытаний

20, с ключом 21, который через усилитель 22 связан с коммутатором 24. В свою очередь распределительный блок 27 связан через . блок 25 управления с плоским индуктором 5 и с блоком 31 управления. Для питания катушки 3 служит силовой преобразователь

28, включающий в себя стабилизированный источник тока 29, блок коммутации 30, работой которого управляет блок 31 управления, связанный с датчиком нижнего положения

17. Входной блок 19 содержит соединитель, выполненный на усилителе DA1 и элементах R1, R2, VD1 и инвертор 001. Задатчик .числа испытаний 20 представляет собой .счетчик импульсов, работающий в режиме вычитания. Ключ 21 выполнен на элементе

И 002.

Блок 25 управления содержит накопитель энергии, собранный на конденсаторных батареях С1...Ci/N, заряд которых осуществляется зарядным устройством 26 с помощью контакторэ KV1, Для передачи запасенной энергии от конденсаторных батарей к плоскому индуктору 5 служит тиристорный ключ VS1, работой которого управляет сигнал, получаемый от распределительного блока 27 через усилитель DA3 и тиристорный оптрон AD1. Для включения катушки 3 в режим "Разгон" служит цепочка блока 25 управления, состоящая из интеграла, собранного на усилитель ОА5 и элементов R10, С2, компаратора DA6 и усилителя

DA7, Количество блоков управления определяется спецификой проведения испытавателя 28 на катушку 3 подается сигнал

"Подъем". В результате взаимодействия катушки 3 с проводящим стаканом 11 возникает подъемная сила, благодаря которой

15 шток 10, а вместе с ним стол 9 и испытуемое

25

30 сигнал "Логическая единица", Сигнал "Ло35

50

5

10 ний и может быть равным 16 и более, Для увеличения блоков 25 управления необходимо увеличить количество распределительных блоков 27.

Стенд работает следующим образом.

Перед началом проведения испытаний в задатчик числа испытаний 20 заносится число испытаний N и заряжаются конденсаторные батареи С 1...Ci/N во всех блоках 25 управления. Далее от силового преобразоиэделие 8 поднимаются вверх с постоянным ускорением (моменты времени t<, 2 на фиг, 3). Подъем осуществления до тех пор, пока пластина 12, закрепленная на стакане 11, не войдет в зазор и не произойдет срабатывание датчика верхнего положения 16. В момент срабатывания датчика верхнего положения 16 (tz) сигнал от него поступает во входной блок 19, на выходе которого появляется сигнал "Логическая единица", который поступает в задатчик числа испытаний 20, где заданное число испытаний N уменьшается на единицу. На выходе задатчика числа испытаний 20 появляется гической единицы" с входного блока 19 и задатчика числа испытаний 20 поступают на входы ключа 21, состояние которого становится таким: х1 = х2 = 1, в результате чего на выходе ключа 21 появляется сигнал "Логическая единица", который усиливае ся усилием 22, поступает в коммутатор 24, Происходит срабатывание контактора КЧф, который замыкает свой нормально разомкнутые контакты KV Ф (все контакты

KVô замкнуты). Одновременно с подачей" сигнала "Логическая единица" с выходного блока 19 на задатчик числа испытаний 20 и

21 этот сигнал поступает в распределительный блок 27, в результате чего на первом выходе элемента блока 004 появляется сигнал "Логическая единица", который через усилитель 0АЗ и тиристорный оптрон А01 подает управляющий импульс на включение тиристора 1, Тиристор VS1 отпирается и конденсаторные батареи С1,1„,Ci,N разряжаются на плоский индуктор 5. В результате взаимодействия плоского индуктора 5 с диамагнитной пластиной 13 появляется сила, действующая со стороны индуктора на шток и направленная вниз, В процессе разряда конденсаторных батарей на индуктор 5 действующая сила возрастает. Удерживание в верхнем положении штока 10 обеспечивается взаимодействием катушки 3 со стаканом

1809326

20 датчика нижнего положения 17, в результа- 25

50

11 до тех пор, пока действующая сила со стороны индуктора 10 не будет максимальной..Определение времени этого момента осуществляется аналитически и реалиэовано на элементах DA5; 810; С2, DA6, VD2. С момента подачи сигнала "Логическая единица" от распределительного блока 27 в блок 25 начинает работать интегратор, время интегрирования, а также входное напряжение 0 х компаратора DA6 определяются временем нарастания силы, действующей со стороны индуктора 5 на диамагнитную пластину 13 до максимальното значения (момента tg — t4, фиг. 3), В момент, когда сила станет равной максимальному значению (t4, фиг. 3) срабатывает компаратор DA6 и через усилитель в блок 31 управления поступает сигнал, в результате которого меняется полярность питаемого напряжения катушки 3, т.е. подается команда на катушку 3 "Разгон". Разгон стола 9 осуществляется на всем пути его движения до амортизатора (t4 — t5, фиг, 3). Перед соударением стола 9 с амортизатором 18 стакан входит в рабочий зазор те чего сигнал с датчика 17 поступает в блок

31 управления и катушка 3 обесточивается (а, фиг, 3). Заданное динамическое воздействие на испытуемое изделие 8 обеспечивается за счет удара платформы 9 об амортизатор 18 (ц — t1, фиг, 3). С момента начала разгона стола 9 пластина 12, закрепленная на стакане 11, входит из зазора датчика верхнего положения 16, в результате чего на выходе входного блока появляется сигнал "Логический ноль", который поступает в распределительный блок 27 и на выходе которого устанавливается сигнал "Логиче- ский ноль". В результате чего происходит отключение конденсаторных батарей от индуктора 5. В этот момент на выходе элемента Р05 появляется управляющий сигнал

"Логическая единица" и через усилитель

0А4 срабатывает контактор KV1, который своими нормально разомкнутыми контактами КИ подключают конденсаторные батареи к зарядному устройству 26, обеспечивая тем самым их подзарядку. Через время, пропорциональный степени рассеивания энергии и амортизатора, от силового преобразователя 28 в катушку 3 подается сигнал

"Подъем" и процесс работы повторяется. В связи стем, что время зарядки конденсатор. ных батарей намного превышает время, необходимое на подъем штока в верхнее положение, на индуктор 3 будет разряжаться конденсаторные батареи блока 25 управления, соединенные со вторым выходом элемента DD4 распределительного блока

27, далее — третьим, четвертым и т.д, В момент, когда число в задатчике числа испыта-ний 20 станет равным нулю, на выходе ключа 21 установится сигнал "Логический нуль", который отключает контактор ВЧф и система управления электродинамическим стендом полностью отключается, контакты

КЧф разомкнуты).

Используемый в системе цифровой принцип управления .обеспечивает достаточно .высокое быстродействие выполняемых операций, Таким образом, и редложен н ый зле ктроди намический стенд для испытания изделий на воздействие многократных ударных нагрузок позволяет повысить диапазон испытательных нагрузок за счет увеличения скорости разгона, Формула изобретения

Электродинамический стенд для испытаний изделий на воздействие многократных ударных нагрузок, содержащий основание, магнитопровод с катушкой, стол для крепления испытуемого изделия, связанный со штоком, фотоэлектрические датчи::и.верхнето и нижнего положений стола, упругий амортизатор, выполненный в виде пневмопружины с регулируемой величиной давления воздуха, пластину для срабатывания датчика верхнего положения, силовой преобразователь для питания катушки, включающий в себя стабилизированный источник тока и блок коммутации, систему управления, связанную с датчиком нижнего . положения, отличающийся тем,"что, с целью расширения диапазона испытательных нагрузок за счет увеличения скоро,сти разгона платформы с изделием, он снабжен установленным в крышке стенда, на магнитопроводе с помощью уплотнителя плоским индуктором, установленным на штоке проводящим стакайом, предназначенным для срабатывания датчика, и диамагнитной пластиной, диэлектрическим кольцом, установленным между диамагнитной пластиной и проводящим стаканом, упругим элементом, установленным между плоским индуктором и-диамагнитной пластиной, установленной на проводящем ста. кане пластиной для срабатывания датчика верхнего положения, система управления выполнена в виде соединенных последовательно входного блока, задатчика числа испытаний, ключа, усилителя и коммутатора, последовательно соединенных распредели5 тельного блока первого, второго блоков управления и силового преобразователя, вход распределительного блока соединен с выходом входного блока, распределительный блок связан с плоским индуктором, 1809326

1809326

° °

Составитель А.Денисов

Техред М,Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор В.Тычына

Заказ 1281, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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