Стенд для испытания ударных устройств

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик iii905392 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.05.80 (21) 2924272/22-03 с присоединением заявки № —— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень №б (51) М. К., "

F. 02 Г 5! 18

С 01 М 19, 00

Государственный комитет (53) УДK 621.643. 2:

:624.13 (088.8) Il0 делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 15.02.82

В. Я. Фадеев, П. Я. Фадеев, Л. А. Митин, В. В. Коробков, Н. П. Ермилов, Л. П. Димова и В. С. Кузнецова (72) Авторы изобретения

Институт гидродинамики Сибирского отделения АН ("„ ССР и Специальное конструкторское бюро гидроимпульсной техники Сибирского отделения АН СССР -" - . "- (7I) Заявители (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств, работоспособности и надежности машин ударного действия, а именно к стендам для испытания высокоэнергетических гидропневмомолотов для разрушения скальных пород, негабаритов, слитков цветных металлов и т. д. с энергией удара до 200 кДж.

Известен стенд для испытания пневматических машин ударного действия, содержащий раму с узлом крепления испытываемой машины и блок энергопоглотителя 11).

Однако в данном устройстве удержание испытываемой машины в заданном положении в узле крепления обеспечивается только за счет фрикционных сил.

Блок энергопоглотителя на раме стенда закреплен жестко, а сама рама свободно установлена на плоском основании. Кроме того, при больших энергиях удара рама стенда, свободно установленная на жестком основании, приобретает нежелательное поступательное движение, исключить которое при данном конструктивном решении можно лишь многократным увеличением массы стенда, что нерационально.

Наиболее близким по технической суlILности к предлагаемому изобретению является стенд для испытания устройств ударного действия, включающий станину с узлом крепления испытываемого устройства, испытываемое устройство с ударником, поглотитель энергии и жесткое основание 12).

Недостатком данного стен lа является жесткое крепление энергопоглотителя к станине, фиксация испытываемого устройства то за счет фрикционных сил, отсутствие крепления станины к основанию, а также низкая надежность и эффективность энергопоглотителя вследствие наличия в последнем упругой мембраны и одного калиброванного отверстия, которое при малых скоростях рабочего хода не обеспечивает поглотцения энергии. Все это не позволяет использовать данный стенд для многоцикловых испытаний устройств с энергией удара до 200 кДж.

Цель изобретения — обеспечение надежgp ности констръкции при мнОГОцикловых Нспытаниях высокоэнергетических ударных устройств.

Поставленная цель достигается тем, что поглотитель энергии имеет массивный корпус

905392 установленный с возможностью взаимодей ствия со станиной через упруго-эластичный амортизатор, нри этом масса корпуса больше массы ударника испытываемого устройства, а центр тяжести его находится на оси испытываемого устройства.

Г1оглотитель энергии выполнен в виде вытеснительной камеры и штокового цилиндра с подпружиненным поршнем, который сообщен с ней посредством калиброванных отверстий, а объем газовой полости вытеснительíîH камеры больше объема жидкости, вытесняемой из цилиндра.

Станина снабжена упруго-эластичным амортизатором для взаимодействия с упором жесткого основания, а подпружиненный поршень снабжен наголовником из деформируемого материала.

Йа фиг. 1 изображен стенд для испытаний ударных устройств, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3— разрез А-А на фиг. 2 (поглотитель энергии).

Стенд для испытания ударных устройств состоит из свободно установленной на жестком основании 1 станины 2, в кронштейне 3 которой посредством цапф 4 шарнирно закреплено испытываемое устройство 5 с корпусом 6, зафиксированное неподвижно на опоре станины хомутом 7 и болтами 8. На направляющей 9 станины 2 посредством катков 10 с возможностью возвратно-поступательного движения по линии удара установлен массивный корпус 11, контактируюгций с упором 12 станины 2 через упругоэластичный буфер 13.

Для исключения нежелательных моментных нагрузок оси катков 10 и буфера 13 размещены в ll.1ocKocTH, проходящей через линию удара испытываемого устройства, которая в свою очередь, проходит через центр тяжести массивного корпуса 11 и параллельна направляющим станины 9. В массивном корпусе 11, соосно с линией удара, образована цилиндрическая камера 14 (фиг. 3), заполненная жидкостью, в которой установлен поршень 15 с внутренней выточкой 16 и возвратной пружиной 17. Для снижения жесткости соударения ударника 18 испытываемого устройства с поршнем 15, последний на рабочем торце снабжен быстросменным наголовником 19 из пластически деформируемого материала. B днище 20 камеры 14 выполнены регулируемое калиброванное отверстие 21 и дополнительное калиброванное отверстие 22, которыми камера 14 сообщается с камерой 23, заполненной жидкостью. Для исключения образования воздушных пробок при заполнении камер 14 и 23 жидкостью, калиброванное отверстие 22 выполнено в верхней части днища 20.

Герметическая полость, образованная камерами 14 и 23, заполняется жидкостью до уровня, определяемого отверстием 24, положение которого выбрано так, чтобы камеры 14 и 23 были заполнены жидкостью, S ñ

15 о

25 зо

4S

5$ а над свободной поверхностью последней сохранилась воздушная полость 25, объем которой больше объем а жидкости, вытесняемой из камеры 14 при максимальном ходе поршня 15. Для заливки жидкости служит отверстие 26, а для слива — отверстие 27. На днище 20 камеры 14 выполнен уступ 28, которьгй входит в выточку 16 поршня в конце его рабочего хода.

Передняя часть станины 2 (фиг. 1 и 2) через упруго-эластичный буфер 29 контактирует с упором 30, закрепленным на жестком основании l. Для удобства обслуживания энергопоглотителя во время работы ударное устройство 5 при снятом хомуте 7 можно поставить в наклонное положение поворотом вокруг оси цапф 4.

Стенд работает следующим образом.

Питание ударного устройства 5, испытываемого на стенде, обеспечивает самостоятельный источник энергии, расположенный отдельно от стенда (не показан). Во время работы ударник 18 (фиг. 1 и 2) совершает возвратно-поступательное движение на длину своего рабочего хода, нанося удары по наголовнику 19 поршня 15.

Во время возвратного хода ударника 18 силы, действующие в ударном устройстве 5, уравновешены, и нагрузки на стенд отсутствуют. Во время рабочего хода ударника 18 в направлении массивного корпуса 11 к корпусу ударного устройства 5, а следовательно, к станине 2 стенда приложена сила разгона, под действием которой последняя сдвигается в противоположном направлении освобождая буфер 29. Скорость сдвига станины определяется соотношением масс ударника и станины и ее оптимальное значение обеспечивается подбором массы станины 2.

В момент удара.по наголовнику 19 (фиг.З) поршня 15, последний, разгоняясь, движется совместно с ударником 18, сжимая пружину 17 и вытесняя жидкость через отверстия 21 и 22 в камеру 23. При этом воздушная полость 25 заполняется. Отверстия 21 и 22, действуя как гидравлическое сопротивление, препятствуют перетоку жидкости через днише 20, вследствие чего на поршне 15 и ударнике 18 возникает сила, совершающая работу против движения. 3а счет этого часть кинетической энергии ударника затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления и поглощается жидкостью, переходя в тепло. При этом поршень 15 и ударник 18 движутся замедленно. Одновременно под действием давления в камере 14 массивный корпус 11 приходит в ускоренное движение, и в определенный момент его скорость сравнивается со скоростью совместного движения ударника 18 с поршнем 15.

Тогда перемещение поршня 15 относительно массивного корпуса 11 становится равным нулю и переток жидкости через отверстия 21 и 22 прекращается. С этого момента ударник 18, поршень 15 и массивный корпус 11 движутся совместно, сжимая упруго-эластич905392

10

Зо

Формула изобретения

55 ный буфер 13 (фиг. 1), вследствие чего на упоре 12 станины 2 возникает сила, вызывающая замедление движения массивного корпуса 11 и ускорение движения станины 2 вперед в направлении упора 30. В момент максимального сжатия буфера 13 скорости движения станины 2 и массивного корпуса 11 сравниваются, и весь стенд с закрепленным на нем ударным устройством, как одно целое движется вперед, сжимая упруго-эластичный буфер 29. При этом на упоре 30 возникает сила, движение станины 3 замедляется и в момент максимального сжатия буфера 29 прекращается. На этом процесс удара заканчивается, и за счет упругих сил буфера 29 стенд возвращается в исходное положение.

При последующем возврате ударника 18 за счет упругих сил сжатия пружины 17 (фиг. 2 и 3) и буфера 13, поршень 5 и массивный корпус 11 также возвращаются в исходное положение. При этом жидкость из камеры 23 через калиброванные отверстия 21 и 22 вновь поступает в камеру 14.

Так как скорость взвода ударника 18 на порядок меньше скорости его рабочего хода, то сопротивление обратному перетоку жидкости ничтожно. Далее цикл работы повторяется.

Давление жидкости в камере 4 пропорционально квадрату скорости ударника 18 и с уменьшением последней быстро снижается, вследствие чего эффективность поглощения энергии удара в энергопоглотителе падает.

Для улучшения эффективности работы энергопоглотителя уступ 28 днища 20 в конце хода поршня 15 входит в выточку 16 и небольшой объем жидкости в ней с отверстием 21 отсекает от остального значительно большего объема камеры 14. 3а счет этого, в конце хода когда скорость поршня 15 мала, вытеснение жидкости из камеры 14 в камеру 23 происходит в основном по калиброванному отверстию 22, размер которого значительно меньше, чем размер калиброванного отверстия 21. В результате давление жидкости в камере 14 повышается, что обеспечивает достаточную эффективность работы энергопоглотителя в конце удара. Варьируя размером регулируемого отверстия 21, можно в широких пределах менять его гидравлическое сопротивление и, следовательно, жесткость соударения ударника 18 с поршнем 15, имитируя тем самым различные условия работы ударного устройства.

Из предлагаемого следует, что энергия удара устройства, установленного на стенде, расходуется на нагрев жидкости во внутренней полости камеры 14 массивного корпуса 11, сообщение скорости массивному корпусу и стенду в целом и на последующее сжатие буферов 13 и 29. При этом часть энергии удара, преобразуемая в тепловую энергию жидкости, полностью утилизируется.

Динамические нагрузки на станину 2 и упор 30 основания 1 определяются кинетической энергией массивного корпуса 11 и стенда в целом. Упомянутая кинетическая энергия равна энергии удара испытываемого устройства за вычетом энергии, израсходованной на нагрев жидкости во внутренней полости камеры 14 массивного корпуса 11.

Чем меньше по величине указанная разность энергий, тем ниже нагрузки на элеMc 0Tû стенда, тем проще и надежнее становится его конструкция.

Соударение массивного корпуса 11 с ударником 18 за счет пгдравлического поглотителя энерп:и, носит характер мягкого удара, при котором конечная скорость ма«сивного корпуса после соударення, н «1едовательно, его кпнет0÷åñêàÿ энергия определяются законом сохранения количества движения системы.

B стенде для испытания ударных у«тройств за счет размещения энергоноглогнтеля в массивном корпусе, подвижном относительно станины. основная часть энергии удара испытываемого устройсзва переходит в тепло во внутренней полости массивного корпуса, а остаток энергии мал н за счет подвижности станины на основании поглощается упругими буферами 13 и 29 при малых динамических нагрузках на элементы стенда, что обеспечивает возможность многоцикловых испыпганий на нем устройств.

1. Стенд для испытания ударных устройств, включающий станину с узлом крепления испытываемого устройства, испытываемое устройство с ударником, поглотитель энергии, и жесткое основание, от,гичающийся тем, что, с целью обеспечения надежно«i è конструкции при многоцнкловых испытаниях высокоэнергетических ударных устройств, поглотитель энергии имеет массивный корпус установленный с возможностью взаимодействия со станиной через упруго-эластичнь.й амортизатор. при этом масса корпуса больше массы ударника испытываемого устройства, а центр тяжести его находится на оси испытываемого устройства.

2. Стенд по и. 1, отличающийс.ч тем, что поглотитель энергии выполнен в виде вытеснительной камеры и штокового цилиндра с подпружиненным поршнем, который сообщен с ней посредством калиброванных отверстий, а объем газовой полости вытеснительной камеры больше объема жидкости, вытесняемой из цилиндра.

3. Стенд по и. 1, отличающийся тем, что станина снабжена упруго-эластичным амортизатором для взаимодействия с упором жесткого основания.

905392

g 1// 11 11 2

11 12 2у р

11 1Р

Цо5снь

Мнишеки

1,7 16 17 Щ

Составитель Е. Михайлова

Редактор Н. Воловик Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

Заказ 308/43 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4. Стенд по и. 2, отличающийся тем, что подпружиненный порц1ень снабжен наголовником из деформируемого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе!. Авторское свидете.lt.ãTâo С СР № 681158, кл. E 02 F 5/18, 1977

2. Авторское свидетельство Сс 1- № 501133, кл. Е 02 F 5/18, 1973 (прото1н i

26

2а

22