Пневматическое устройство для моделирования ударных воздействий

Полезная модель «Пневматическое устройство для моделирования ударных воздействий» может быть использована для ударных динамических испытаний различных изделий. Целью полезной модели является устранение ограничений по габаритам испытуемых объектов, возможность реализации разных форм ударного импульса с требуемой точностью, повышение стабильности его параметров и обеспечение безударного торможения испытуемых объектов с соответствующим расширением экспериментальных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что пневматическое устройство оснащено кареткой для установки объектов испытаний разных габаритов и масс, размещенной за срезом ствола с возможностью ее перемещения по рельсовым направляющим и соединенной штоком с поршнем при помощи шарнира, компенсирующего несоосность ствола и каретки, и демпфирующей прокладки, предотвращающей передачу вибраций на каретку в процессе реализации ударного импульса. На поршень установлен сменный профилированный по длине наконечник, вводимый в дроссельную шайбу, а в стенке ствола по его длине выполнена система выпускных отверстий с возможностью перекрытия их заглушками. Профиль и размеры наконечника, а также количество и расположение открытых выпускных отверстий по длине ствола назначаются в соответствии с заданными параметрами и формой ударного импульса. Наконечник и открытые выпускные отверстия образуют газодинамический шаблон для реализации ударного импульса с заданными параметрами и формой. Каретка снабжена фрикционным тормозным устройством для обеспечения безударного торможения испытуемого объекта после воздействия ударного импульса.

Полезная модель «Пневматическое устройство для моделирования ударных воздействий» относится к испытательной технике и предназначена для ударных динамических испытаний различных изделий.

Известно устройство для ударных испытаний, содержащее ствол, размещенный в нем поршень с испытуемым объектом, камеру высокого давления, соединенную через нормально закрытый клапан и дроссельную шайбу с предпоршневой полостью ствола и ловушку для поршня с испытуемым объектом (см. патент России 2068552 С1 по классу МПК G01M 7/08).

Недостатками известного устройства являются ограничение габаритов испытуемых объектов диаметром ствола устройства, сложность и недостаточная точность реализации заданных параметров для разных форм ударного импульса, возникновение ударных нагрузок при улавливании испытуемого объекта.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение ограничений по габаритам испытуемых объектов калибром ствола, возможность реализации разных форм ударного импульса с требуемой точностью, повышение стабильности его параметров и обеспечение безударного торможения испытуемых объектов с соответствующим расширением экспериментальных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что пневматическое устройство оснащено кареткой для установки объектов испытаний разных габаритов и масс, размещенной за срезом ствола с возможностью ее перемещения по рельсовым направляющим и соединенной штоком с поршнем при помощи шарнира, компенсирующего несоосность ствола и каретки, и демпфирующей прокладки, предотвращающей передачу вибраций на каретку в процессе реализации ударного импульса. На поршень установлен сменный профилированный по длине наконечник, вводимый в дроссельную шайбу, а в стенке ствола выполнена система выпускных отверстий с возможностью перекрытия их заглушками. Профиль и размеры наконечника, количество и расположение открытых выпускных отверстий по длине ствола назначаются в соответствии с заданными параметрами и формой ударного импульса. Наконечник и открытые выпускные отверстия образуют газодинамический шаблон для реализации ударного импульса с заданными параметрами и формой. Каретка снабжена фрикционным тормозным устройством для обеспечения безударного торможения испытуемого объекта после воздействия ударного импульса.

На фиг.1 изображена конструктивная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ствол (1), поршень (2), соединенный штоком (3) через шарнир (4), снабженный ограничителем (5), и демпфирующую прокладку (6) с кареткой (7) для размещения испытуемого объекта (8), камеру высокого давления (9), соединенную через нормально закрытый клапан (10) и дроссельную шайбу (11) с предпоршневой полостью (12) ствола. На поршне установлен сменный профилированный по длине наконечник (13), который в начальном положении поршня входит в дроссельную шайбу. В стенке ствола по его длине выполнена система выпускных отверстий (14) с возможностью перекрытия их заглушками (15). Каретка установлена за срезом ствола на рельсовых направляющих (16) и снабжена фрикционным тормозным устройством (17).

Устройство работает следующим образом.

На каретке (7) размещается объект испытания (8). Перемещением каретки по рельсовым направляющим (16) поршень (2) устанавливается в стволе (1) в начальном положении, при котором наконечник (13) введен в дроссельную шайбу (11) на длину своей профилированной части. Производится заправка камеры высокого давления (9) до необходимого начального давления воздуха. При открытии клапана (10) воздух из камеры высокого давления (9) через кольцевой зазор, образуемый профилированным наконечником (13) и дроссельной шайбой (11), поступает в предпоршневую полость (12) ствола (1). Под действием давления воздуха, поступающего в предпоршневую полость (12) ствола (1), каретка (7) начинает перемещаться по рельсовым направляющим. Наконечник (13), выдвигаясь из дроссельной шайбы (11), обеспечивает требуемый подвод воздуха в предпоршневую полость (12) ствола (1), а открытые выпускные отверстия (14) в стенке ствола - требуемый расход воздуха из предпоршневой полости (12) в атмосферу, чем достигается заданный закон изменения давления в предпоршневой полости (12) и, соответственно, реализация заданного ударного импульса. Соединение штока (3) с кареткой (7) при помощи шарнира (4) компенсирует несоосность ствола (1) и каретки (7), а демпфирующая прокладка (6) предотвращает передачу вибраций на каретку в процессе реализации ударного импульса. После выхода поршня (2) из ствола (1) каретка (7) с испытуемым объектом (8) перемещается по рельсовым направляющим (16) по инерции, при этом для предотвращения свободного поворота штока (3) с поршнем (2) в шарнире (4) и сохранения его фиксированного положения относительно каретки (7) служит ограничитель (5). Остановка каретки производится фрикционным тормозным устройством (17) с допустимым для испытуемого объекта (8) значением перегрузки.

1. Пневматическое устройство для моделирования ударных воздействий, содержащее ствол, размещенный в нем поршень, камеру высокого давления, соединенную через нормально закрытый клапан и дроссельную шайбу с предпоршневой полостью ствола, отличающееся тем, что испытуемый объект установлен на каретке, размещенной за срезом ствола с возможностью ее перемещения по рельсовым направляющим и соединенной штоком с поршнем, оснащенным сменным профилированным по длине наконечником, введенным в дроссельную шайбу и обеспечивающим заданный подвод воздуха через дроссельную шайбу в предпоршневую полость ствола при движении каретки, а в стенке ствола по его длине выполнена система выпускных отверстий с возможностью перекрытия их заглушками, обеспечивающая заданный расход воздуха из предпоршневой полости ствола в атмосферу при движении каретки, профиль и размеры наконечника, количество и расположение открытых выпускных отверстий по длине ствола назначаются в соответствии с заданными параметрами и формой ударного импульса, каретка снабжена фрикционным тормозным устройством, установленным на рельсовых направляющих и обеспечивающим заданную силу торможения после реализации ударного импульса.

2. Пневматическое устройство по п.1, отличающееся тем, что каретка соединена со штоком при помощи шарнира, компенсирующего несоосность ствола и каретки, и демпфирующей прокладки, предотвращающей передачу вибраций на каретку в процессе реализации ударного импульса, а шток поршня оснащен ограничителем, препятствующим свободному повороту штока с поршнем в шарнире и обеспечивающим фиксированное положение штока с поршнем после его выхода из ствола для беспрепятственного перемещения каретки по рельсовым направляющим.