Стенд для испытаний бетоноломов

 

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано для контроля технических характеристик ударных механизмов. Стенд для измерения энергии удара и полезной мощности бетоноломов содержит боек, связанный с ударным механизмом бетонолома, массивное основание и регистрирующий датчик давления. При этом в состав стенда также введены гидроцилиндр с поршнем, на который опирается боек, регулируемый предохранительный клапан, заправочный насос и гидробак, при этом полость гидроцилиндра через параллельно соединенные между собой регулируемый предохранительный клапан и заправочный насос соединена с гидробаком, а регистрирующий датчик давления подключен к полости гидроцилиндра и выполнен импульсным, и в процессе регистрации прямоугольных импульсов давления при проведении серии ударов обеспечивает возможность одновременной регистрации количества ударов и общего времени прохождения поршнем рабочего хода поршня от верхнего до нижнего упора. Данное изобретение направлено на повышение достоверности результатов испытаний и повышение точности измерения энергии удара и полезной мощности. 1 ил.

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано для измерения, сертификации, контроля технических характеристик и испытаний ударных механизмов, в частности ручных, гидро-, пневмо-, электро- и бензоинструментов ударного и ударно-вращательного действия (молотков, бетоноломов, перфораторов, ударных машин массой от 4 до 28 кг), а также гидромолотов экскаваторов 2-й, 3-й и 4-й размерных групп массой от 150 до 1500 кг.

Известны стенды для испытаний, измерения энергии удара и полезной мощности механизмов ударного действия [1,2].

Стенды содержат боек, связанный с ударным механизмом, массивное основание и регистрирующий датчик. Они могут обеспечивать ручной прижим ударного механизма к основанию для включения в работу [1] либо механический прижим за счет соответствующих прижимных пружин [2], которые целесообразно применять при длительных ресурсных испытаниях ударных механизмов.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является динамический стенд, описанный в статье [1].

Он состоит из пластинчатой пружинной рессоры, закрепленной с двух сторон в опорах на массивном основании. На верхней и нижней поверхностях рессоры наклеены 4 регистрирующих тензодатчика, включенных в мостовую схему. При измерениях энергии удара и выходной мощности включают бетонолом в работу и регистрируют деформацию (ударный изгиб) рессоры с помощью тензодатчиков. При этом в каждом ударе кинетическая энергия бойка преобразуется в потенциальную энергию прогнувшейся рессоры, регистрируемую тензодатчиками, и далее возвращается бойку с обратным знаком практически без потерь.

Способ заделки (защемления) рессоры в опорах основания (через резиновые или медные прокладки, сталь по стали и др.) фактически определяет диссипативную (демпфирующую) составляющую при ударе, которая изменяется в связи с износом заделки от одной серии ударов к другой, что влияет на замеряемые параметры.

Описанный стенд имитирует упругое (непластичное) неразрушающее взаимодействие бойка и основания, однако основной режим работы молотков и бетоноломов - это как раз ударное разрушение бетона, кирпичной кладки, пробитие стального листа и т.д.

При этом вся полезная энергия и мощность расходится на необратимое внедрение бойка (пики) в разрушаемый материал, что невозможно реализовать в прототипе.

Доминирование упругой составляющей рессорного стенда при ударе, изменение диссипативной составляющей от одной серии ударов к другой, в связи с износом заделки опор, снижает точность измерения энергии удара и полезной мощности, что является основным недостатком прототипа.

Изобретение направлено на повышение достоверности результатов испытаний ручных ударных инструментов и навесных гидромолотов строительно-дорожных машин и повышение точности измерения энергии удара и полезной мощности.

Указанный технический результат достигается тем, что в испытательный стенд, содержащий боек, связанный с ударным механизмом бетонолома, массивное основание и регистрирующий датчик, введены в гидроцилиндр с поршнем, на который опирается боек, предохранительный клапан, заправочный насос и гидробак, при этом полость гидроцилиндра через параллельно соединенные между собой предохранительный клапан и заправочный насос соединена с гидробаком, а регистрирующий датчик подключен к полости гидроцилиндра.

Изобретение поясняется на примере его выполнения, иллюстрируемом чертежом, на котором показана принципиальная гидрокинематическая схема испытательного стенда.

Стенд содержит боек 1, связанный с ударным механизмом бетонолома 2, опирающийся на поршень 3, расположенный внутри гидроцилиндра 4. Гидроцилиндр 4 установлен на массивное основание 5. С полостью гидроцилиндра 4 связан регистрирующий датчик (датчик давления) 6, регулируемый предохранительный клапан 7 и заправочный насос 8 с обратным клапаном 9, соединенные с гидробаком 10.

Работает стенд следующим образом. Заправочным ручным насосом 8 рабочую жидкость перед серией ударов подают под поршень 3 в гидроцилиндр 4. Поршень 3 перемещается в верхнее положение, после чего включают бетонолом в работу. Боек 1 наносит серию ударов по поршню, который перемещается в цилиндре 4 вниз, при этом регистрируются импульсы давления датчиком 6. Перемещение поршня 4 сопровождается ручным перемещением бетонолома 2. При каждом ударе кинетическая энергия Е ударника бетонолома 2 преобразуется в работу по перемещению бойка 1 и поршня 3 на расстояние внутри цилиндра 4 под действием постоянной силы сопротивления

где Р - давление открытия предохранительного клапана; d -диаметр поршня,

Единичный объем рабочей жидкости V при каждом ударе

сбрасывается через предохранительный клапан 7 в гидробак 10. Регистрируя частоту f [Гц] прямоугольных импульсов давления датчиком 6 при проведении серии ударов, сопровождаемой импульсным продвижением поршня 3 от верхнего до нижнего упоров, получают выходную (полезную) мощность

Одновременно регистрируют количество ударов n и общее время Т прохождения поршнем рабочего хода L от упора до упора

Средняя мощность и средняя энергия удара при этом могут быть получены из следующих соотношений:

Регулируя давление открытия предохранительного клапана Р, изменяют “чувствительность” испытательного стенда: с повышением давления Р уменьшается перемещение поршня от заданного одиночного удара с энергией Е.

Настройку предохранительного клапана проверяют манометром и тарировкой с помощью эталонной гири массой m. Бросая ее на боек с высоты h, контролируем соотношение

Для повторения серии ударов рабочую жидкость из гидробака 10 в гидроцилиндр 4 вновь заправляют насосом 8.

Регулировка давления Р позволяет наиболее полно имитировать работу бетонолома при разрушении различных марок бетона или пластичных материалов с учетом заточки зубила (пики, лопатки) Перемещение при этом может изменяться от 1 мм до 10 мм как и продвижение пики при каждом ударе в реальном материале.

Испытательный стенд для сертификации гидробетоноломов массой 20 кг и гидромолотков массой 10 кг внедрен на предприятии “КЭЗ-Автомаш” (г.Ковров), “Спрут” (г.Жуковский) и МЧС при проведении ОКР “Гидродин”, п.3.5.16. Единого тематического плана НИОКР МЧС России за 2001 - 2002 г. со следующими параметрами:

d=26 мм, L=280 мм - рабочий ход поршня, Р=3,0...30 МПа.

В качестве заправочного насоса взят НШ10, в качестве регистрирующего датчика - датчик давления Д60 с максимальным давлением 60 МПА.

Скорость бойка бетонолома в момент удара достигает 10 м/с, поэтому импульсы расхода через предохранительный клапан 7 составляют 300 л/мин.

Особенностью стенда являются мощный предохранительный клапан 7, который выполнен со значительным условным проходом d_y=20 мм для пропускания больших расходов, чтобы импульсы давлений были близки к прямоугольным и не искажали расчетные соотношения.

Стенд обеспечивает измерение энергии ударов от 4 до 60 Дж, частоты от 10 до 50 Гц и выходной мощности от 100 Вт до 3 кВт. Для применения стенда при испытаниях гидромолотов экскаваторов массой от 150 до 1500 кг все параметры должны быть соответственно увеличены.

Применение испытательного стенда в ОКР “Гидродин” позволило провести испытания самых различных ударных гидро-, пневмо- и электроинструментов, включая сертификацию опытных образцов гидробетоноломов и гидромолотков НПП “КЭЗ-Автомаш”, а также оптимизировать их параметры для повышения энергии удара до 45 Дж и выходной полезной мощности до 1200 Вт при серийном производстве.

Источники информации

1. Бродский Л.Е. Испытания ударных инструментов на динамическом стенде. // Строительные и дорожные машины, 2002, № 2, с. 42-44.

2. ГОСТ 12.2.013.6-91 (МЭК 745-2-6-89) Машины ручные электрические. Устройство для испытаний молотков и перфораторов. Черт. 101.

Формула изобретения

Стенд для измерения энергии удара и полезной мощности бетоноломов, содержащий боек, связанный с ударным механизмом бетонолома, массивное основание, регистрирующий датчик давления, отличающийся тем, что в состав стенда введены гидроцилиндр с поршнем, на который опирается боек, регулируемый предохранительный клапан, заправочный насос и гидробак, при этом полость гидроцилиндра через параллельно соединенные между собой регулируемый предохранительный клапан и заправочный насос соединена с гидробаком, а регистрирующий датчик давления подключен к полости гидроцилиндра и выполнен импульсным, и в процессе регистрации прямоугольных импульсов давления при проведении серии ударов обеспечивает возможность одновременной регистрации количества ударов и общего времени прохождения поршнем рабочего хода поршня от верхнего до нижнего упора.

РИСУНКИ

Рисунок 1