Стенд для статических испытаний конструкций
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к оборудованию для испытаний на прочность массивных конструкций (наземных газотурбинных установок).
Полезная модель направлена на создание испытательного стенда, в котором создаваемое силовозбудителем усилие увеличивается при передаче его силовым элементом, выполненным в виде рычага, испытываемой конструкции.
Поставленная задача решается следующим образом. Стенд для статических испытаний конструкций содержит основание, расположенный на нем силовой элемент, нагружающий элемент и силовозбудитель. Силовозбудитель установлен на силовом элементе.
Новым в предполагаемой полезной модели является то, что нагружающий элемент соединен с силовым элементом, с возможностью перемещения и фиксации относительно него в осевом направлении. Силовой элемент выполнен в виде балки, которая имеет с основанием шарнирное соединение, выполненное между силовозбудителем и нагружающим элементом, причем расстояние между шарнирным соединением и нагружающим элементом меньше половины расстояния между силовозбудителем и нагружающим элементом.
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к оборудованию для испытаний на прочность массивных конструкций (наземных газотурбинных установок).
Известен стенд для статических испытаний конструкций, включающий пространственную симметричную раму с узлами для установки испытываемой конструкции, силовозбудители и измерительные приборы (Авторское свидетельство SU 419153 A1, МПК 7 G 01 M 5/00, дата публикации 20.11.2004 г.).
Также известен стенд для статических испытаний конструкций содержащий основание, расположенный на нем силовой элемент, силовозбудитель и нагружающий элемент. Силовозбудитель содержит цилиндр и поршень со штоком. Рабочие полости силовозбудителя имеют возможность сообщения с источником давления Цилиндр силовозбудителя соединен с силовым элементом, шток - с нагружающим элементом (Авторское свидетельство SU 1290138 A1, МПК 4 G 01 N 3/10 дата публикации 15.02.1987 г.).
В обоих известных испытательных стендах нагружающий элемент последовательно связан с силовозбудителем, вследствие этого величина усилия прикладываемого к испытываемой конструкции равна усилию создаваемому силовозбудителем.
Предполагаемая полезная модель направлена на создание испытательного стенда, в котором создаваемое силовозбудителем усилие увеличивается при передаче силовым элементом, выполненным в виде рычага, испытываемой конструкции.
Поставленная задача решается следующим образом.
Стенд для статических испытаний конструкций содержит основание, расположенный на нем силовой элемент, нагружающий элемент и силовозбудитель. Силовозбудитель установлен на силовом элементе.
Новым в предполагаемой полезной модели является то, что нагружающий элемент соединен с силовым элементом, с возможностью перемещения и фиксации относительно него в осевом направлении. Силовой элемент выполнен в виде балки, которая имеет с основанием шарнирное соединение, выполненное между силовозбудителем и нагружающим элементом, причем расстояние между шарнирным соединением и нагружающим элементом меньше половины расстояния между силовозбудителем и нагружающим элементом.
На рисунке изображен стенд для статических испытаний цапф, расположенных на рамах наземных газотурбинных установок.
Стенд содержит основание 1, расположенную на нем подвесную силовую балку 2, шарнирно связанный с ней силовозбудитель 3, включающий цилиндр 4 и поршень 5 со штоком 6, который через тягу 7, шарнир 8 и гайку 9 связан с одним концом силовой балки 2, а цилиндр 4 с измерительным прибором 10 и зацепом 11. Штоковая полость 12 силовозбудителя 3 связана с источником давления, в качестве которого выступает насосная станция (на чертеже не указан). Нагружающий элемент 13, выполненный в виде стержня с резьбой на конце, вставлен в другой конец силовой балки 2 и имеет возможность перемещения и фиксации относительно нее с помощью резьбы и гайки 14. Нагружающий элемент 13 шарнирно связан с зацепом 15.
На основании 1 и силовой балке 2 между силовозбудителем 3 и нагружающим элементом 13 выполнены ложементы 16 с соосными полуотверстиями, в которых размещен палец 17. Основание 1, силовая балка 2, ложементы 16 и палец 17 образуют шарнирное соединение. Расстояние
между шарнирным соединением и нагружающим элементом меньше половины расстояния между силовозбудителем и нагружающим элементом.
Для испытания цапфы с противоположной стороны рамы на основании и силовой балке с другой стороны выполняется дополнительная пара ложементов на таком же расстоянии от центра балки, что и первая пара. После испытания одной цапфы нагружающий элемент и силовозбудитель с динамометром меняют метами, а палец переставляют в другие ложементы и испытывают вторую цапфу, при этом не требуется перестановка самой рамы газотурбинной установки.
Работает стенд для статических испытаний конструкций следующим образом. Основание 1 устанавливается на раму 18 газотурбинной установки, при этом силовая балка 2 находится напротив испытываемых цапф 19 и 20, которые расположены на боковых поверхностях рамы 18. Серьга 15 зацепляется с испытываемой цапфой 19. А серьга 11 - с цапфой 20. За счет резьбы на конце нагружающего элемента 13 и гайки 14 силовая балка 2 устанавливается параллельно раме 18. При этом рама выполняет роль замыкающего звена в силовой цепи стенда.
При подаче рабочей среды от источника давления в штоковую полость 12 силовозбудителя 3 поршень 5 со штоком 6 перемещаются вниз, создавая нагрузку на силовую балку 2, через которую усилие передается на нагружающий элемент 13 и испытываемую цапфу 19. При этом силовая балка 2 выполняет роль рычага.
По правилу рычага, усилие, прикладываемое к испытываемой цапфе, будет во столько раз больше усилия, создаваемого силовозбудителем, во сколько раз расстояние между шарнирным соединением и силовозбудителем больше расстояния между шарнирным соединением и нагружающим элементом:
Q/P=b/a,
где:
Р - усилие, создаваемое силовозбудителем;
Q - усилие, прикладываемое к испытываемой цапфе;
а - расстояние между шарнирным соединением и силовозбудителем;
b - шарнирным соединением и нагружающим элементом.
ПРИМЕР
При испытании наземной газотурбинной установки необходимо создать нагрузку на цапфу 42 т.с. Максимальное усилие, которое создает силовозбудитель равно 11 т.с. При этом отношение расстояния между шарнирным соединением и силовозбудителем к расстоянию между шарнирным соединением и нагружающим элементом определяется как 42:11
3,8:1.
В предложенном испытательном стенде реализована возможность увеличения создаваемого силовозбудителем усилия при передаче его силовым элементом, выполненным в виде рычага, испытываемой конструкции.
Стенд для статических испытаний конструкций, содержащий основание, силовой элемент, расположенный на основании, силовозбудитель, установленный на силовом элементе, и нагружающий элемент, отличающийся тем, что нагружающий элемент соединен с силовым элементом с возможностью перемещения и фиксации относительно него в осевом направлении, при этом силовой элемент выполнен в виде балки, которая имеет с основанием шарнирное соединение, расположенное между силовозбудителем и нагружающим элементом, причем расстояние между шарнирным соединением и нагружающим элементом меньше половины расстояния между силовозбудителем и нагружающим элементом.
