Ударный испытательный стенд

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия. Устройство содержит фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса. Дополнительно введено приспособление, состоящее из основания и крышки, на которой установлен объект испытаний, соединенных между собой крепежными элементами со стороны верхнего торца крышки. При этом между каждым крепежным элементом и верхним торцом крышки установлен по крайней мере один упругий элемент для поджатия крышки к основанию, которое жестко соединено с поддоном при помощи крепежных элементов. Технический результат заключается в обеспечении возможности воспроизведения на объекте испытаний многократного синусоидального ударного импульса положительной полярности (без перехода в отрицательную область ударного ускорения), одинаковой амплитуды и длительности за одно нагружение устройства (один опыт) с заданными параметрами при нагружениях устройства на испытательном ударном стенде. 5 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия.

Известен стенд для динамических испытаний изделий, содержащий стол для закрепления испытуемого изделия, установленный в центральной части связанного с основанием упругого элемента, и средство создания ударной нагрузки (см. патент RU №2242731 от 01.04.2003 «Стенд для динамических испытаний изделий» Иванов А.И., Кияткин А.Е., опубликован 20.12.2004 г.). Упругий элемент представляет собой пакет тарельчатых пружин, заключенный в корпус, а стол снабжен двусторонними упорами для упругого элемента с изменяемым положением и установлен с возможностью продольного перемещения относительно него. Установка двусторонних упоров обеспечивает при деформировании упругих элементов перемещение объекта испытаний (ОИ) в двух взаимно противоположных направлениях. Средством создания ударной нагрузки может являться как разрывной элемент, соединенный с рабочим столом, так и падающий груз. Данное изобретение позволяет проводить испытания конструкций знакопеременными квазипериодическими затухающими импульсами.

Недостатками данного стенда являются:

- невозможность нагружать объект испытаний незатухающими периодическими нагрузками синусоидального вида, так как нагрузка к ОИ прикладывается импульсно и вся энергия удара сразу преобразуется в потенциальную энергию сжатых пружин, после чего происходит ее высвобождение в виде механического колебания пружин с перемещением ОИ вдоль оси колебания, что соответствует затухающему и квазипериодическому характеру приложения нагрузки к ОИ.

- знакопеременный характер действующей на ОИ нагрузки.

Известен способ формирования трапецеидального ударного импульса на ударном испытательном стенде с помощью тормозного устройства (см. патент RU №1778600 от 19.07.1989 г. «Способ формирования трапецеидального ударного импульса на ударном испытательном стенде» Добровольский Е.Г., опубликован в Б.И. №44 30.11.1992 г.). Способ реализован устройством, которое содержит основание, установленный на нем крешер из упругопластического материала и охватывающую часть крешера обойму, скрепленную с основанием с помощью резьбы, поршень со штоком, выходящим из обоймы. Между торцом обоймы и основанием имеется зазор для выдавливания через него материала крешера.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому ударному испытательному стенду и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатком вышеуказанного устройства является то, что с помощью данного устройства возможно проводить погружение объекта испытаний только единичным трапецеидальным импульсом, что не соответствует требуемым параметрам ударного импульса, действующего на ОИ в реальных условиях.

Решаемой задачей является создание ударного испытательного стенда для проведения испытания изделий незатухающими периодическими синусоидальными импульсами положительной полярности.

Достигаемым техническим результатом является обеспечение возможности воспроизведения на ОИ многократного синусоидального ударного импульса положительной полярности (без перехода в отрицательную область ударного ускорения), одинаковой амплитуды и длительности за одно нагружение устройства (один опыт) путем преобразования одиночного ударного импульса трапецеидальной формы, формируемого с помощью тормозного устройства, в сложный выходной синусоидальный импульс с заданными параметрами при нагружениях устройства на испытательном ударном стенде.

Для достижения технического результата в ударном испытательном стенде, содержащем объект испытаний, фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса, новым является то, что дополнительно введено приспособление, состоящее из основания и крышки, на которой установлен объект испытаний, соединенных между собой крепежными элементами со стороны верхнего торца крышки, при этом между каждым крепежным элементом и верхним торцом крышки установлен по крайней мере один упругий элемент для поджатая крышки к основанию, которое жестко соединено с поддоном при помощи крепежных элементов.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет проводить испытания изделий незатухающими периодическими синусоидальными импульсами положительной полярности.

Изобретение реализуется схемой, представленной на фиг. 1.

Ударный испытательный стенд содержит объект испытаний 1, фундамент 2, на котором размещено устройство формирования ударного импульса 3, поддон 4, закрепленный на копре (на фиг. 1 не показан) с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса 3. Дополнительно введено приспособление, состоящее из основания 5 и крышки 6, на которой установлен объект испытаний 1, соединенных между собой крепежными элементами 7 (болтами М8) со стороны верхнего торца крышки 6. Между каждым крепежным элементом 7 и верхним торцом крышки 6 установлены два упругих элемента в виде тарельчатых пружин 8 для поджатая крышки 6 к основанию 5, которое жестко соединено с поддоном 4 при помощи крепежных элементов 9 (болты М10).

Ход испытательной крышки 6 вверх ограничен максимально возможной величиной деформации тарельчатых пружин 8, установленных под головки болтов М8 7. Присутствует возможность установки одной или пакета тарельчатых пружин 8, а также возможность изменения их начального поджатия с помощью гаек 10 для регулировки параметров результирующего импульса ударного ускорения, приходящего на объект испытаний 1 (ОИ).

Настройка требуемой частоты колебаний крышки с ОИ осуществляется с помощью тарельчатых пружин, которые формируют в пакеты по различным схемам (одиночной, параллельной, последовательной, параллельно-последовательной), тем самым варьируя их жесткость, а также величиной предварительного поджатия пакетов с помощью гаек.

Возбуждение колебательной системы и требуемая амплитуда результирующих синусоидальных колебаний ударного ускорения на ОИ обеспечивается внешним ударным воздействием A(t), которое формируется с помощью устройства формирования ударного импульса.

Количество периодов синусоидальных колебаний определенной частоты регулируется длительностью внешнего трапецеидального ударного импульса A(t) за счет изменения скорости в момент удара V0.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда под головки болтов М8 установлено три пакета тарельчатых пружин сформированных по двухпараллельной схеме.

Объект испытаний 1, установленный в испытательное приспособление, закрепленное на поддоне 4, поднимается над устройством формирования ударного импульса 3 на высоту, достаточную для достижения необходимой скорости соударения. Далее происходит сброс приспособления вниз по направляющим ударного стенда, обеспечивающим приложение нагрузки строго в вертикальном направлении. В момент удара устройство формирования ударного импульса 3 реализует трапецеидальный ударный импульс, который передается на основание 5 за счет жесткой связи с поддоном 4, возбуждая тем самым крышку 6 с ОИ 1. Так как движение крышки 6 вниз жестко ограничено основанием 5, возбуждение происходит с наиболее крутым фронтом. В процессе ударного нагружения крышка 6 с ОИ 1 совершает колебательные движения на частоте, определяемой жесткостью упругих элементов 8, при этом характер перегрузки на ОИ 1 будет иметь вид, представленный на фиг. 2.

Данная схема может быть реализована на ударных стендах свободного падения, рычажных копрах, горизонтальных ударных стендах.

Как известно из теории удара, при мгновенном изменении скорости и ускорения основания системы (простая ступень скорости), реакция системы (абсолютное смещение) будет иметь вид, показанный на фиг. 3.

Как видно из чертежа, в случае возбуждения изменением скорости (ускорения) результирующая скорость (ускорение) системы всегда положительна, за исключением моментов времени t=0, Т, 2Т …, когда оно равно нулю. Собственный период колебаний системы Т=2π/ωn.

Для такой системы являются характерными два типа максимальных значений отклонений. Первым является результирующая амплитуда реакции - амплитуда свободных колебаний системы относительно конечного положения крепления νR:

.

Второй максимум представляет собой наибольшую величину реакции ν. Как правило, она имеет тот же знак, что и возбуждение, и составляет:

.

Далее, рассмотрим реакцию системы, вызванную однократным симметричным возбуждением прямоугольной формы. Функции возмущения и реакции во времени описываются следующими уравнениями:

;

,

где T - период собственных колебаний возбуждаемой системы.

Для нашего случая характерным является условие, когда отношение - равно целому числу (в примере ). В этом случае реакция системы на внешний одиночный импульс прямоугольной формы будет иметь вид, представленный на фиг. 4.

Для достижения реакции системы, представленной на фиг. 2, в качестве внешнего ударного импульса используется трапецеидальный импульс A(t). Качественная картина реакции крышки с ОИ на данный импульс A(t) представлена на фиг. 5.

Многие функции ступенчатого возбуждения возрастают до постоянной максимальной величины за конечный промежуток времени τф, называемый временем нарастания.

Для максимального приближения ожидаемой реакции НЭД к расчетному ударному импульсу необходимо, чтобы коэффициент динамичности β находился в диапазоне β=1,9…2, (см. «Справочник по ударным нагрузкам. Судостроение.», Сирил М. Харрис, Чарльз И. Крид, Л, 1980 г. стр. 26, 27). может быть достигнуто при соотношении . Исходя из данных соотношений получены следующие параметры внешнего ударного трапецеидального импульса A(t):

- длительность фронта τф=(0,2…0,3)⋅Т;

- величина пикового ускорения внешней ударной нагрузки .

Длительность вершины трапецеидального импульса должна быть не менее 2,25 периодов колебаний ОИ, т.е. τвер=2,25⋅T.

Необходимая скорость удара V0 молота о прокладку вычисляется по формуле:

.

Реализация параметров внешнего ударного импульса осуществлялась с помощью специального устройства формирования ударного импульса - крешера. Для формирования наиболее крутого фронта нарастания нагрузки τф устройство формирования ударного импульса предварительно подвергается холодному пластическому деформированию на необходимую величину.

Возбуждение колебательной системы и требуемая амплитуда результирующих синусоидальных колебаний ударного ускорения на ОИ обеспечиваются внешним ударным воздействием, которое формируется с помощью устройства формирования ударного импульса. Форма результирующего ударного импульса представлена на фиг. 2.

Количество периодов синусоидальных колебаний определенной частоты регулируется длительностью внешнего трапецеидального ударного импульса за счет изменения скорости в момент удара.

Был изготовлен ударный испытательный стенд, испытания которого подтвердили возможность получения результирующих синусоидальных колебаний ударного ускорения на ОИ.

Ударный испытательный стенд, содержащий фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса, отличающийся тем, что дополнительно введено приспособление, состоящее из основания и крышки, на которой устанавливается объект испытаний, соединенных между собой крепежными элементами со стороны верхнего торца крышки, при этом между каждым крепежным элементом и верхним торцом крышки установлен по крайней мере один упругий элемент для поджатая крышки к основанию, которое жестко соединено с поддоном при помощи крепежных элементов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области промышленной безопасности опасных производственных объектов и может быть использовано для определения зон поражения человека и повреждения объектов инфраструктуры от напорного воздействия струи газа при авариях с гильотинным разрывом газопроводов высокого давления.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании располагают дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми объектами и настраивают регистрирующую аппаратуру, а на основании устанавливают два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Устройство содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к системам виброзащиты оборудования. Устройство содержит основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Стенд содержит стол для закрепления объекта испытаний (ОИ), установленный в центральной части связанного с основанием упругого элемента, средство создания ударной нагрузки в виде падающего груза.

Изобретение относится к устройствам для исследования ударно-волновых явлений в конденсированных средах и может быть использовано для получения нестационарных затухающих ударных волн (волн Тейлора) в конденсированной среде (в частности, в воде).

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании, на котором установлена аппаратура летательных аппаратов в виде двух одинаковых бортовых компрессоров для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата, один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана, которые также, как и штатные резиновые виброизоляторы компрессора, устанавливают на жесткой переборке, которую через вибродемпфирующую прокладку устанавливают на основании.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к пневматическим устройствам для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие и может быть использовано при экспериментальных исследованиях и стендовых испытаниях на устойчивость элементов конструкции двигателя летательного аппарата при ударном воздействии от столкновений, преимущественно с обломками льда на режимах полета.

Изобретение относится к промышленной акустике. В заглушенной камере, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливают испытываемый объект на плавающий пол, при этом заглушенную камеру размещают в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещают ее стены, плавающий пол, на котором устанавливают испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности Lp испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы S, м2, т.е.

Группа изобретений относится к пороховым баллистическим установкам (ПБУ), используемым в качестве разгонных устройств в стендах для испытаний конструкций на воздействие интенсивных механических нагрузок.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Это достигается тем, что в стенде для исследования систем виброизоляции, содержащем основание, на котором расположены дополнительные плиты с закрепленными на них виброизолируемыми аппаратами и регистрирующая аппаратура, на основании установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата, при этом один компрессор установлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана, которые, так же как и штатные резиновые виброизоляторы компрессора, установлены на жесткой переборке, которая через вибродемпфирующую прокладку установлена на основании, а на жесткой переборке, между компрессорами, закреплен вибродатчик, сигнал с которого поступает на усилитель и регистрирующую аппаратуру, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот (Гц): 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000, а затем сравнивают полученные амплитудно-частотные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. На основание, на котором через вибродемпфирующую прокладку установлена жесткая переборка с установленными на ней датчиком и бортовыми компрессорами, дополнительно установлен датчик для измерения амплитудно-частотных характеристик основания, сигнал с которого поступает на усилитель и спектрометр. Основание, на котором через вибродемпфирующую прокладку установлена жесткая переборка, соединено со стержневой пространственной системой виброизоляции, включающей в себя упругие платформы: верхнюю и нижнюю, между которыми шарнирно закреплены стержневые упругие элементы, позволяющие контролировать все шесть координат перемещения бортовых компрессоров при ударных и вибрационных нагрузках. Технический результат: расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта. 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на виброударные воздействия. Устройство содержит фундамент, на котором размещено устройство формирования ударного импульса, поддон, закрепленный на копре с возможностью перемещения и соударения с устройством формирования ударного импульса. Дополнительно введено приспособление, состоящее из основания и крышки, на которой установлен объект испытаний, соединенных между собой крепежными элементами со стороны верхнего торца крышки. При этом между каждым крепежным элементом и верхним торцом крышки установлен по крайней мере один упругий элемент для поджатия крышки к основанию, которое жестко соединено с поддоном при помощи крепежных элементов. Технический результат заключается в обеспечении возможности воспроизведения на объекте испытаний многократного синусоидального ударного импульса положительной полярности, одинаковой амплитуды и длительности за одно нагружение устройства с заданными параметрами при нагружениях устройства на испытательном ударном стенде. 5 ил.

Наверх