Устройство для имитации динамических нагрузок на испытательный стенд

Изобретение относится к испытательной технике. Устройство состоит из жестко закрепленного на стенде, разделенного на две полости поршнем полого цилиндра и устройства управления. Обе полости полого цилиндра закрыты герметично, одна из полостей закрыта вскрываемой крышкой, а к противоположной полости подключен источник газа высокого давления. Причем обе полости полого цилиндра снабжены средством наполнения водой, а внутренний диаметр цилиндра над поршнем со стороны вскрываемой крышки, включая выходной срез, равен диаметру поршня. Технический результат: повышение достоверности результатов испытаний. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для создания динамических нагрузок и ускорений на исследуемых объектах.

Известен стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения по патенту Российской Федерации №2016387, МПК G 01 М 7/08, основанный на создании нагрузки на испытуемый объект за счет разгона маятника, установленного на маховике и несущего на свободном конце стол с испытуемым объектом в поле центробежных сил. Стенд содержит маховик с приводом его вращения, планшайбу, установленную на периферии маховика с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения маховика, управляемый привод поворота планшайбы, включающий двигатель и инерционный механизм, а также диаметрально противоположно установленные на планшайбе столы для закрепления испытуемых изделий и их весовых макетов. Инерционный механизм, служащий для увеличения крутизны переднего фронта импульса линейного ускорения, включает установленные на периферии маховика две платформы, поворотные относительно общей оси, параллельной оси вращения планшайбы, симметрично установленные относительно оси вращения платформы грузы, перемещаемые во взаимно противоположных направлениях в диаметральных направлениях платформ, и устройство для перемещения грузов. Устройство для перемещения грузов включает индивидуальную для каждого груза цепь с приводным колесом и общий управляемый реверсивный двигатель, связанный с валами приводных колес конической зубчатой передачей. Система управления приводом планшайбы содержит два связанных контура обратной связи. Сигнал рассогласования на выходе элемента сравнения первого контура, в который включен двигатель, сравнивается элементом сравнения второго контура, в который включен реверсивный двигатель инерционного механизма, с сигналом датчика положения грузов относительно оси вращения платформ. Для создания импульса ускорения на испытуемом изделии изделие размещается на столе, установленном на периферии планшайбы, которая установлена на периферии маховика.

Основным недостатком известного стенда по патенту РФ №2016387 являются большие массогабаритные параметры относительно испытуемого объекта.

Также известна установка для испытания изделий на воздействие ударной нагрузки по патенту СССР №1023888, МПК G 01 M 7/00, которая является наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению и принята в качестве ближайшего аналога. Установка содержит станину с направляющими, на которых с возможностью перемещения установлен стол с испытуемым изделием, разгонное устройство в виде гидропневматического цилиндра и подключенного к нему источника высокого давления. Цилиндр разделен поршнем на пневматическую камеру, подключаемую к источнику высокого давления и заполненную водой гидравлическую камеру, в торцевой стенке которой имеется сопло для истечения воды.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух из источника высокого давления поступает в пневматическую камеру и вытесняет воду из гидравлической камеры через сопло. Вода под действием давления с большой скоростью истекает через сопло, в котором формируется гидромониторная струя. Гидромониторная струя воздействует на расположенный перед соплом стол с испытуемым изделием. Стол, двигаясь по направляющим, разгоняется до заданной скорости. Основная масса воды, находящаяся в цилиндре, во время перемещения стола с испытуемым объектом малоподвижна, истекает только в виде струи через сопло, поэтому нагрузка на корпус цилиндра передается только в районе сопла.

Основным недостатком установки по патенту СССР №1023888 является низкая достоверность результатов испытаний исследуемых объектов.

Перед изобретением поставлена задача повысить достоверность результатов испытаний исследуемых объектов за счет движения массы воды внутри полого цилиндра.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройство для имитации динамических нагрузок на испытательный стенд, содержащее жестко закрепляемый на стенде, разделенный на две полости поршнем полый цилиндр, обе полости которого закрыты герметично, при этом одна из полостей закрыта вскрываемой крышкой, а к противоположной полости подключен источник газа высокого давления, а также устройство управления, обе полости полого цилиндра снабжены средством наполнения водой, при этом внутренний диаметр цилиндра над поршнем со стороны съемной крышки, включая выходной срез, равен диаметру поршня.

Средство наполнения водой полого цилиндра может состоять из магистрали, присоединенных к ней двух штуцеров, связанных с каждой из полостей, и двух дренажных, герметично закрываемых отверстий в каждой из полостей полого цилиндра.

Вскрываемая крышка может быть снабжена фиксатором, связанным с устройством управления.

Поршень может быть снабжен опорой, размещенной в полости цилиндра, связанной с источником газа высокого давления.

Опора для поршня может быть выполнена в виде стержня, одним концом установленного на поршне со стороны полости, связанной с источником газа высокого давления, параллельно оси полого цилиндра.

Опора может быть выполнена в виде кольца, прикрепленного к внутренней поверхности полого цилиндра.

Опора для поршня может быть выполнена в виде упругого разомкнутого кольца, диаметр которого в разжатом состоянии больше внутреннего диаметра полого цилиндра.

Поршень может быть выполнен в виде пустотелого цилиндра с дном, обращенным к вскрываемой крышке.

Поршень может быть также выполнен в виде диска снабженного не менее чем тремя направляющими стержнями, ориентированными параллельно образующей боковой поверхности полого цилиндра и расположенными у края диска со стороны полости полого цилиндра, связанной с источником газа высокого давления.

Источник газа высокого давления может быть соединен с полостью полого цилиндра через односторонний клапан.

Вскрываемая крышка может быть снабжена страховочным тросом для соединения со стендом.

Техническим результатом изобретения является осуществление динамических нагрузок на испытательный стенд за счет движения выбрасываемой массы воды внутри полого цилиндра, что повысило достоверность результатов испытаний.

Перечень фигур и чертежей.

На фиг.1 изображен общий вид устройства;

на фиг.2 изображена опора для поршня, выполненная в виде разомкнутого кольца.

на фиг.3 изображен поршень, выполненный в виде перегородки с направляющими.

Устройство для имитации динамических нагрузок на испытательный стенд состоит из (фиг.1) полого цилиндра 1, жестко закрепляемого на корпусе стенда 2, вскрываемой крышки 3, поршня 4, источника газа высокого давления 5, устройства управления 6. Поршень 4, расположенный в полом цилиндре 1, делит полый цилиндр 1 на две полости: первую 7, обращенную к вскрываемой крышке 3, заполняемую водой, и вторую 8, заполняемую газоводной смесью. Вскрываемая крышка 3 снабжена управляемым фиксатором 9, например электрозамком, связанным с устройством управления 6. Управляемый фиксатор 9 позволяет герметично закрепить вскрываемую крышку 3 на полом цилиндре 1. Полость 8 полого цилиндра 1 связана с источником газа высокого давления 5 через односторонний клапан 10. Поршень 4 выполнен из эластичного материала, например резины, в форме пустотелого цилиндра, с одним дном, обращенным к вскрываемой крышке 3. Возможен вариант поршня 4 (фиг.2) в виде диска, снабженного тремя направляющими стержнями, ориентированными параллельно образующей боковой поверхности полого цилиндра и расположенными у края диска со стороны полости полого цилиндра, связанной с источником газа высокого давления. Для более точной фиксации положения поршня 4 в полости полого цилиндра 1 установлена опора 11 (фиг.3) в виде упругого разомкнутого кольца 12 и двумя проушинами 13 и 14, диаметр которого в разжатом состоянии больше внутреннего диаметра полого цилиндра. Возможен вариант опоры 11, выполненной в виде кольца, прикрепленного к внутренней поверхности полого цилиндра 1. В этом случае опора закреплена неподвижно. Также возможен вариант опоры 11, выполненной в виде стержня, одним концом установленного на поршне 4 со стороны полости 8 параллельно оси полого цилиндра 1. Средство для наполнения водой полостей 7 и 8 состоит из магистрали с водой 15, штуцеров 16 и 17, соединяющих магистраль 15 с полостями 7 и 8 соответственно и герметично закрываемых дренажных отверстий 18 и 19 в полостях 7 и 8 полого цилиндра 1. Вскрываемая крышка 3 соединена с корпусом стенда 2 страховочным тросом 20

Устройство работает следующим образом: полость 8 полого цилиндра 1 заполняют водой, через выходной срез полого цилиндра 1 при открытой вскрываемой крышке 3 до заранее рассчитанного уровня. Затем через выходной срез полого цилиндра 1 опускают опору 11 в виде упругого разомкнутого кольца 12 со сведенными проушинами 13 и 14 до уровня воды в полости 8. Затем упругое разомкнутое кольцо разжимается и прижимается к корпусу полого цилиндра 1. При использовании других видов опор 11 - опоры в виде кольца или опоры в виде стержня сначала устанавливают эти опоры, а потом наполняют полость 8 водой до уровня опоры в виде кольца или верхнего торца опоры в виде стержня. Затем через выходной срез полого цилиндра 1 опускается поршень 4 до опоры 11, затем заполняют водой полость 7 и герметизируют полый цилиндр 1 вскрываемой крышкой 3. При наличии в устройстве средства для наполнения водой возможно сначала установить опору 11, потом поршень 4, а затем наполнить полости 7 и 8 водой через штуцеры 15 и 16, воздух из полостей 7 и 8 сможет уходить через дренажные отверстия 18 и 19, которые после окончания наполнения полостей, герметизируются. Затем через односторонний клапан 10 источник газа высокого давления 5 подает под давлением в полость 8 газ, например воздух. При этом давление в полости 8 передается в полость 7, так как поршень 4 не закреплен в полом цилиндре 1. Однако из-за небольшой сжимаемости воды в полости 7 перемещением поршня 4 можно пренебречь. По достижении определенного давления в полостях 7 и 8 подача газа в полость 8 прекращается. Затем устройство управления 6 подает сигнал на управляемый фиксатор 9 вскрываемой крышки 3 и под действием давления в полом цилиндре 1 вскрываемая крышка 3 откидывается. Страховочный трос 20 не позволяет после этого вскрываемой крышке 3 переместиться на значительное расстояние от устройства. При этом сжатый газ в полости 8 расширяется и толкает поршень 4, который, в свою очередь, передает усилие на воду в полости 7. Движение воды в полости 7 и поршня 4 в полом цилиндре 1 происходит с ускорением, зависящим от характера расширения газа в полости 8. Вода из полости 7 и поршень 4 покидает полый цилиндр 1 в результате расширения газа в полости 8. Параметры движения воды в полости 7 могут регулироваться за счет изменения положения поршня 4 на этапе его установки в полый цилиндр 1 и объема закачанного газа в полость 8. Движение в полом цилиндре 1 воды из полости 7 и поршня 4 эквивалентно движению в полом цилиндре 1 соответствующего по массе твердого тела. Поэтому характер нагрузок, возникающий при движении воды в полом цилиндре 1, соответствует характеру нагрузок, возникающих при движении твердых тел в полом цилиндре 1.

Таким образом, повышена достоверность результатов испытаний исследуемых объектов за счет характера нагрузок, возникающих на испытательном стенде.

1. Устройство для имитации динамических нагрузок на испытательный стенд, содержащее жестко закрепляемый на стенде, разделенный на две полости поршнем полый цилиндр, обе полости которого закрыты герметично, при этом одна из полостей закрыта вскрываемой крышкой, а к противоположной полости подключен источник газа высокого давления, а также устройство управления, отличающееся тем, что обе полости полого цилиндра снабжены средством наполнения водой, а внутренний диаметр цилиндра над поршнем со стороны вскрываемой крышки, включая выходной срез, равен диаметру поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство наполнения водой полого цилиндра состоит из магистрали, присоединенных к ней двух штуцеров, связанных с каждой из полостей, и двух дренажных герметично закрываемых отверстий в каждой из полостей полого цилиндра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вскрываемая крышка снабжена фиксатором, связанным с устройством управления.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень снабжен опорой, размещенной в полости цилиндра, связанной с источником газа высокого давления.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что опора выполнена в виде стержня, одним концом установленного на поршне со стороны полости, связанной с источником газа высокого давления, параллельно оси полого цилиндра.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что опора выполнена в виде кольца, прикрепленного к внутренней поверхности полого цилиндра.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что опора для поршня выполнена в виде упругого разомкнутого кольца, диаметр которого в разжатом состоянии больше внутреннего диаметра полого цилиндра.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень выполнен в виде пустотелого цилиндра с дном, обращенным к вскрываемой крышке.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень выполнен в виде диска, снабженного не менее чем тремя направляющими стержнями, ориентированными параллельно образующей боковой поверхности полого цилиндра и расположенными у края диска со стороны полости полого цилиндра, связанной с источником газа высокого давления.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник газа высокого давления соединен с полостью полого цилиндра через односторонний клапан.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вскрываемая крышка снабжена страховочным тросом для соединения со стендом.