Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки

 

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей. Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с элементом 1 подвижный элемент в виде маятника 4 для установки 2 испытуемого изделия 3, прямолинейные направляющие 5, перпендикулярные оси вращения маятника, в которых установлен элемент 1, ускоритель 7 в виде силовозбудителя взрывного типа, закрепленный на элементе 1, и устройство для торможения элемента 1. Малая длительность нарастания импульса ускорения обеспечивается ускорителем. При движении по инерции элемента 1 маятник с изделием вращается вокруг своей оси, что обеспечивает длительное воздействие центробежных сил на изделие. Ниспадающий участок импульса обеспечивается устройством для торможения. При различных соотношениях S масс элемента 1 с грузами и маятника с игделием возможно воспроизведение различных форм импульсов ускорения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. СЛ / 70 4 00 О Ч сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4201207/25-28 (22) 02.03.87 (46) 15.10.88. Бюл. У 38 (75) В.А.Полуянов, М.Д.Соболев, А.М.Ульянов и С.Г.Субботин (53) 620,178.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 504118, кл, G 01 M 7/00, 1973, Авторское свидетельство СССР

9 871012, кл. G 01 M 7/00, 1979. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА

УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных воэможностей. Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с элементом 1 подвижный элемент в виде маятника 4 для установки

„„SU„„1430775 А 1 испытуемого изделия 3, прямолинейные направляющие 5, перпендикулярные оси вращения маятника, в которых установлен элемент 1, ускоритель 7 в виде силовозбудителя взрывного типа, закрепленный на элементе 1, и устройст— во для торможения элемента 1. Малая длительность нарастания импульса ускорения обеспечивается ускорителем.

При движении по инерции элемента 1 маятник с изделием вращается вокруг своей оси, что обеспечивает длительное воздействие центробежных сил на изделие. Ниспадающий участок импульса обеспечивается устройством для торможения. При различных соотношениях Я масс элемента 1 с грузами и маятника с и=-делием возможно воспроизведение различных форм импульсов ускорения.

2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1430775

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания изделий на ударные нагрузки.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет возможности воспроизведения ударных импульсов с коротким временем нарастания импульса и длительным временем его действия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг, 4 — формы импульсов ускорения, воспроизводимые стендом при различных соотношениях масс несущего и подвижного элементов; на фиг. 5 — траектория движения центра испытуемого объекта; на фиг. 6 — фор- 20 ма импульса с ниспадающим участком короткой длительности, воспроизводимым на стенде.

Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с 25 ним подвижный элемент для установки испытуемого изделия 3, выполненный в виде маятника 4, прямолинейные направляющие 5, перпендикулярные оси 6 вращения маятника 4 и в которых установлен несущий элемент 1, ускоритель 7 взрывного типа несущего элемента 1, закрепленный на несущем элементе 1, и устройство для торможения несущего элемента 1, которое может иметь различные варианты выполнения (см. фиг. 2 и 3).

Устройство для торможения может быть выполнено в виде упора 8 с демпфирующими пластинами 9, установленного на направляющих 5 на расстоянии

S от начального положения несущего элемента 1, равном целому числу и длин окружностей с радиусом, соответствующим приведенной длине 1 маятника 4 (см. фиг. 3), Это устройство может также. быть выполнено аналогично ускорителю 7 (на фиг. 3 такое устройство для торможения обозначено позицией 10) и закреплено на несущем элементе 1. При этом маятник 4 выполнен с упором 11, расположенным . с возможностью воздействия на инициатор 12 заряда устройства для торможения при повороте маятника 4 на угол

2. 55

Стенд работает следующим образом.

При срабатывании ускорителя 7 не-. сущий элемент за время >t, порядка нескольких сотен микросекунд разгоняется до требуемой скорости U, За это время формируется передний фронт, ударного импульса G после чего несущий элемент 1 начинает двигаться по инерции. Форма действующего на испытуемое изделие 3 импульса ускорения зависит от соотношения массы

m несущего элемента 1 со съемных грузов 2, массы маятника M 4 с изделием 3, длины 1 маятника 4, а также от момента времени, когда начинает функционировать устройство для торможения несущего элемента 1.

Возможны следующие три случая при различных соотношениях m M.

Рассмотрим три случая работы стенда (узел торможения пока отсутствует), Первый случай ° Масса m значительно превышает массу M : m » M (обеспечивается съемными грузами 2). В этом случае имеет место так называемое ступенчатое нагружение (см. фиг. 5, кривая I), элемент 1 движется по направляющим 5 со все уменьшающейся (равномерно замедленной) скоростью в результате трения его о направляющие 5. Вокруг элемента 1 с такой же относительной линейной скоростью V свободно вращается маятник 4.

При движении по инерции элемента

1 по направляющим 5 различные точки маятника 4 в абсолютном движении описывают циклоидальные кривые. С "приведенной точкой" должен совмещаться центр изделия. Именно в этом случае .приведенная длина 1 равна длине идеализированного маятника, для которого и делаются все предварительные расчеты. Приведенная длина 1 маятника 4 считается по формуле

1

М 1- т где Š— момент инерции маятника 4 и изделия 3 относительно оси 6;

М вЂ” масса маятника 4 и изделия 3, 1„, — расстояние от центра тяжести маятника 4 до оси 6.

На фиг. 5 приведена циклоида движения именно этой точки маятника 4 на длине 1. Параметры такой циклоиды для идеального случая равномерного движения элемента 1 со скоростью U и равномерного кругового движения маятника 4 с такой же относительной скоростью также известны: в положении

I (начальный момент времени) маятник

14307

Для того, чтобы об еспечить необходимую длительность Г, импульса ускорения, воздействующего на изделие

3, необходимо остановить движущуюся систему маятник 4 — элемент 1. Если в момент времени, когда маятник 4 находится в положении Ч и-го цикла движения (cM. фиг. 5) и в абсолютном движении остается неподвижным, эле50

3 не движется, в положении Il когда маятник 4 совмещается по направлению с направляющими 5, его скорость равна 1,4 1 и образует угол 135 с направ ляющими 5. В положении III маятник

4 имеет удвоенную (2Ч) скорость движения вдоль направляющих 5, в положении IV — скорость 1,41 V под углом

225 к направляющим 5 и в положении о

V абсолютная скорость маятника 4 равна нулю. При этом элемент 1 проходит путь, равный S, При отсутствии трения движение системы маятник 4 — элемент 1 повторя-15 ется такими циклами сколь угодно долго. При наличии трения скорость V падает, однако первые циклы (зависит от реализованного в стенде трения) близки по параметрам к идеальным.

Второй случай. Масса m соизмерима с массой М: m M. В этом случае характер нагружения иэделия 3 имеет вид, показанный кривой II на фиг. 5.

Вращение маятника 4 относительно эле- 25 мента 1 имеет неравномерный и затухающий характер, движение элемента 1 по направляющим 5 также неравномерно с возможными мгновенными остановками.

Путь, проходимый элементом 1 в про— цессе движения по инерции, становится значительно меньшим за счет существенного перераспределения скорости между элементом 1 и маятником 4.

Третий случай. Масса m много меньше массы М : ш ((М. При движении нагружение имеет пульсирующий характер (см. фиг. 5, кривая III) . Движение элемента 1 по направляющим 5 будет возвратно-поступательным со сравни. 40 тельно малым ходом вследствие значи— тельного перераспределения скоростей движения элемента 1 и маятника 4.

Характерным для всех трех описанных случаев является сохранение мак45 ,симального ускорения С„„формируемого

I импульса, определяемого только лишь длиной 1 и начальной скоростью карети V независимо от соотношения масс и M.

75 4 мент 1 быстро остановить, то имеет место состояние, близкое к начальному (положение I), т.е. состояние покоя. Таким образом, изделие 3 снова будет неподвижным> переместившись в пространстве на расстояние S

21i lи (для случая m >., М), но испытав при "том импульс ускорения, характер которого изображен на фиг. 6.

При этом время „ действия ускорения однозначно определяется скоростью V движения элемента 1 и равно

V и, 27 1п

Если принять значения 1 = 0>5 м;

Ч = 100 м/с; п = 1, получим „= 30 мс

Элемент 1 при этом проходит расстояние 3 м. Важно, что расстояние это кинематически определяется только длиной маятника 4 и не зависит от сообщенной ему начальной скорости.

Например, если элементу 1 сообщается скорость не 100, а 200 м/с, то соответствующие параметры ударного ус- . корения составляют: G„„«= 80000 м/с, 15 мс. Однако весь процесс завершается на той же длине S = 3 м.

Это используется для остановки элемента 1. С этой целью на направляющих 5 на расстоянии S = 2 (lп от начального положения элемента 1 устанавливается упор 8 с демпфирующими пластинами 9 (см. фиг. 3) . При ударе элемента 1 об упор 8 скорость его гасится (скорость маятника 4 в этот о момент практически нулевая в абсолютном движении)> чем обеспечивается формирование импульса ускорения за,цанной длительности.

Другой путь организации гашения скорости элемента 1 основывается на использовании устройства для торможения (см. фиг. 2 и 3) аналогично ускорителю 7. Например, при совершении маятником 4 полного оборота в процессе формирования ударного ускорения упор 11 наезжает на инициатор

12, последний срабатывает и через детонационные каналы внутри элемента

1 (на фиг. 3 не показано) инициирует устройство 10 для торможения. формула и з о бр ет ения

1. Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки, содержащий не5 14

cyvwA элемент, связанный с ним подвижный элемент для установки испытуемого изделия, выполненный в виде маятника, ускоритель несущего элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен прямолинейными направляющими, перпендикулярными оси вращения маятника, в которых установлен несущий элемент, выполненный со съемными грузами, и устройством для торможения несущего элемента, а ускоритель закреплен на несущем элементе и выполнен в виде силовозбудителя взрывного типа.

2. Стенд по и. 1, отличаюшийся тем, что устройство для

30775 6 торможения несущего элемента выполнено в виде упора, установленного на направляющих на расстоянии от начального положения несущего элемента,равном целому числу длин окружностей радиусом, соответствующим приведенной длине маятника.

3. Стенд по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что устройство для торможения несущего элемента закреплено на несущем элементе и выполнено аналогично ускорителю, а маятник выполнен с упором, расположенным с возможностью воздействия на инициатор заряда устройства для торможения несущего элемента.

l430775

1430775

Составитель В.Мешковский

Техред И,Дидык Корректор С.Шекмар

Тираж 847 Подписное

В11Е!ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пикав 5333/42

i:ро.пгнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4